光纖光柵火災監(jiān)控系統(tǒng)——高壓電力設備的火災監(jiān)控和火災報警一旦北京飛博泰光電科技有限公司010-68638048better@fbgtech.com抽象電廠或變電站發(fā)生高壓設備火災，將會造成巨大的損失。摘要：分析了高壓設備故障的原因，介紹了一種通過監(jiān)測溫度來檢測高壓設備故障的方法，闡述了高壓設備故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能及應用。該系統(tǒng)的在線溫度監(jiān)測和火災報警功能對保證電廠安全生產(chǎn)和變電站輸變電安全運行，減少經(jīng)濟損失具有重要作用。

關(guān)鍵詞：高壓設備故障溫度在線監(jiān)測及火災報警

抽象的巨大損失導致高電壓設備啟動了火力發(fā)電廠。本文分析了高壓設備故障的原因，并介紹了通過在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能和應用來檢測高壓設備故障的方法，該系統(tǒng)具有良好的功能3360在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能和應用可以消除潛在的火災隱患。這對于安全生產(chǎn)和降低電廠和電力公司的經(jīng)濟損失具有重要影響。

關(guān)鍵字高電壓設備故障在線監(jiān)控故障

在現(xiàn)代社會，權(quán)力工業(yè)是家經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，與人民生活密切相關(guān)。電力事故是民經(jīng)濟中的一大災難，不僅影響企業(yè)自身的經(jīng)濟效益，而且給家財產(chǎn)和職工安全造成巨大損失。

高壓設備，包括發(fā)電機、干式變壓器、高壓開關(guān)和高壓電纜，是工業(yè)，電力系統(tǒng)中重要的發(fā)電和輸配電設備，在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用。隨著我城市電網(wǎng)建設的加快，封閉式組合電器將得到廣泛應用。然而，與外產(chǎn)品相比，內(nèi)封閉式組合電器和氣體斷路器在可靠性和運行性能上存在較大差距。

“十五”期間，電力工業(yè)工作的重點將是“西電東送”和全聯(lián)網(wǎng)工程。其中輸變電工程建設將是亮點。雖然輸變電領(lǐng)域的安全事故普遍小于發(fā)電領(lǐng)域，但對電力企業(yè)和人民的日常生活影響很大。在某種程度上，其破壞性甚至超過發(fā)電事故。

故障原因分析

長期以來，我電網(wǎng)設備的應用沒有得到應有的重視。電力設備技術(shù)性能落后、陳舊、可靠性低，導致事故頻發(fā)、設備損壞和人身安全，直接影響人民生活和經(jīng)濟發(fā)展。

2003年，河北某鋼廠中間站高壓開關(guān)柜過熱爆炸，造成該鋼廠50噸煉鐵高爐停爐，近30噸鋼水在爐內(nèi)凝固，直接經(jīng)濟損失數(shù)千萬元。

2001年，上海供電局因高壓電纜接頭過熱引發(fā)火災，大量電纜被燒毀，造成市區(qū)大規(guī)模停電事故，損失近千萬。

高壓設備刀閘等部件連接是否緊密，開關(guān)表面是否氧化腐蝕，緊固螺栓是否松動等。在運行中找不到，是高壓設備過熱甚至嚴重事故的誘因。如何通過在線溫度監(jiān)測來避免事故的發(fā)生已成為目前的主要問題。

目前常用的溫度監(jiān)測方法 #p#分頁標題#e#

熱敏電阻測溫系統(tǒng)：可以顯示溫度值，但由于每個熱敏電阻需要先立接線，接線復雜，熱敏電阻容易損壞，維護量大；傳感器沒有自檢功能，需要經(jīng)常檢查，所以很少使用。

紅外探頭測溫系統(tǒng)可以在線監(jiān)測，但由于穩(wěn)定性低、環(huán)境影響嚴重，使用頻率不高。

遠攝透射溫度測量

根據(jù)上述情況，分布式光纖光柵測溫系統(tǒng)可以在線監(jiān)測高壓設備的溫度，隨時了解高壓設備的溫度變化，及時發(fā)現(xiàn)高壓設備的故障并報警。

預警系統(tǒng)的組成

高壓設備在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的通信技術(shù)、微處理器技術(shù)、數(shù)字溫度傳感技術(shù)和先創(chuàng)的低溫、強電場、潮濕環(huán)境運行技術(shù)設計，避免了高壓設備中強電場的干擾，將數(shù)據(jù)完整、安全地傳輸?shù)奖O(jiān)控終端。

系統(tǒng)針對目前高壓設備中較常見的溫度故障設置溫度監(jiān)測點，基本分為四個部分：一、發(fā)電機“定子”軸承的溫度監(jiān)測；二、高壓干式變壓器繞組溫度監(jiān)測；三是高壓開關(guān)的開關(guān)觸頭和斷路器的溫度監(jiān)測；第四，電纜溝內(nèi)高壓電纜接頭的溫度監(jiān)測。并針對這四個部分設置了相應的溫度監(jiān)測方法。

該系統(tǒng)具有良好的計算機界面，可以顯示高壓設備的仿真圖、傳感器監(jiān)測的實際位置、所有高壓設備的型號、位置、開關(guān)等參數(shù)。當高壓設備運行異常時，顯示屏和事故聲音同時發(fā)出報警信號，可以通過計算機的高壓設備模擬圖直接查看，并可以快速查看

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

光纖光柵電力電纜測溫系統(tǒng)采用全數(shù)字化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力。系統(tǒng)為星型網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)，通過光纖分析儀將MIS系統(tǒng)與分布于電纜溝、開關(guān)柜、干式變壓器以及發(fā)電機內(nèi)的傳感器連接起來。每個通道可掛接30個智能溫度傳感器，易于安裝維護與系統(tǒng)拓展。光纖材質(zhì)傳輸與光纖傳感器監(jiān)測，現(xiàn)場完全無電保證系統(tǒng)能在惡劣環(huán)境下可靠運行。下圖為報警系統(tǒng)簡化結(jié)構(gòu)圖：

圖一、光纖光柵高壓開關(guān)溫度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該子系統(tǒng)的溫度測點分布在高壓開關(guān)的觸點及刀閘處，可以在高壓開關(guān)的運行過程中實時的采集高壓開關(guān)的工作溫度，對于高壓開關(guān)的異常溫升會直接發(fā)送到控制室，從而有效的保障了輸配電的安全可靠，解決了以往高壓開關(guān)無法在運行過程中監(jiān)測的難題。

圖二、光纖光柵高壓電纜接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 該子系統(tǒng)的溫度測點分布在高壓電纜的接頭處，因為高壓設備的發(fā)熱基本上都是由接觸點發(fā)熱開始的，因此只需對高壓電纜的接頭進行監(jiān)測即可實現(xiàn)對電纜的溫度監(jiān)測功能，防止電纜過熱燃燒。#p#分頁標題#e#

圖三、光纖光柵發(fā)電機定子測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該子系統(tǒng)的溫度測點分布在發(fā)電機的定子上，目前發(fā)電機的定子是不進行溫度監(jiān)測的，而發(fā)電機的定子一旦過熱或與轉(zhuǎn)子發(fā)生局部接觸，則會導致定子溫度異常溫升，從而燒毀發(fā)電機，一臺發(fā)電機的成本都在幾百萬到上千萬元，而使一臺發(fā)電機從靜止到運轉(zhuǎn)起來的燃料費用也在數(shù)百萬元至多，因此對發(fā)電機定子的溫度監(jiān)測是迫在眉睫的。

該系統(tǒng)采用全光測量，解決了以往電測量無法解決的難題，為發(fā)電廠的安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持。

圖四、光纖光柵干式變壓器溫度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該子系統(tǒng)的溫度測點分布在干式變壓器的繞組內(nèi)，以往的干式變壓器只能依靠油溫或者預先埋設的3點溫度測點估算干式變壓器的工作狀態(tài)，采用該系統(tǒng)可以根據(jù)客戶的需求，將傳感器預先埋設在干式變壓器繞組內(nèi)部，這樣就可以對干式變壓器的繞組溫度進行分布式的測量，從而防止干式變壓器的意外燒毀。

傳感器與傳輸系統(tǒng)

該系統(tǒng)應用先進的準分布式光纖光柵傳感技術(shù)，通過光纖光柵傳感器，將被測的溫度量值轉(zhuǎn)變成便于記錄及再處理的光信號。由于從傳感器輸出的信號為光信號，所以可以直接通過光纜進行遠距離傳輸。光纖光柵良好的耐環(huán)境性能也為長時期的安全監(jiān)控提供了可靠的保障。

探測器主要性能指標

測溫范圍：-40～200℃

較大耐溫能力：220℃

溫度分辨率：0.1℃

精度：±0.5℃

響應時間： 10S

光纜傳輸距離： 40km

溫度傳感器可經(jīng)受ESD1000KV高壓，全天候工作。

使用壽命：150000小時（大于15年）

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)的功能：光纖光柵傳感器所產(chǎn)生的光信號經(jīng)光纜的遠程傳輸，然后通過放置在監(jiān)控室的光纖光柵傳感網(wǎng)絡分析儀直接進行數(shù)字量識別并轉(zhuǎn)換為物理量，記錄的數(shù)據(jù)可以在計算機終端顯示、記錄、保存或直接進入監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

信號處理器（光纖光柵網(wǎng)絡分析儀）的主要技術(shù)指標

通道數(shù)：16

單通道較大布設探測器數(shù)量：30

工作電源：220VAC

環(huán)境溫度：0℃～40℃

測試輪循時間： 2S

監(jiān)測數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)

該系統(tǒng)的目的是根據(jù)各監(jiān)測項目的特點，使各種不同類型的數(shù)據(jù)通過恰當?shù)慕M織被有效地儲存起來。在保證必要信息儲存的前提下，盡量減少數(shù)據(jù)冗余度。該管理系統(tǒng)能方便地從數(shù)據(jù)量系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)可以被不同用戶方便地調(diào)用。

監(jiān)測軟件系統(tǒng)的功能

·立體流程畫面的顯示功能

·簡單的動畫功能

·歷史趨勢顯示功能

·報警功能

·聲光報警

·打印功能

操作監(jiān)視站

監(jiān)測站功能用來實現(xiàn)操作和監(jiān)視。完成顯示、報警、打印、歷史數(shù)據(jù)記錄和再現(xiàn)及報表等功能。我們采用的系統(tǒng)軟件可在一個CRT上開多個顯示窗口，各窗口中同時顯示不同的實時更新的內(nèi)容。所有的顯示和人機對話都是漢化的。運行人員通過CRT、和操作鍵盤可調(diào)出這些窗口來監(jiān)示系統(tǒng)運行。#p#分頁標題#e#

圖五、監(jiān)測站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1、本系統(tǒng)由傳感器與傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)構(gòu)成。

2、傳感器與傳輸系統(tǒng)由光纖傳感器和光纖通訊網(wǎng)絡構(gòu)成。

3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由兩臺光纖傳感網(wǎng)絡分析儀，交換路由器及主工控機、聲光報警器、打印機等構(gòu)成。

4、聲光報警器與工控機通過RS232口進行通訊。

5、打印機與工控機通過并口連接。

應用實例

山東省某電廠于2004年初安裝了這套設備，在前4個月的監(jiān)測工作中，溫度曲線呈現(xiàn)正常狀態(tài)。2004年6月28日，升壓開關(guān)柜5號柜4號溫度點溫升趨勢異常，經(jīng)緊急倒電停機維護，發(fā)現(xiàn)是由于緊固螺栓松動引致的高壓設備溫升異常，經(jīng)處理后，溫度曲線恢復正常。

結(jié)論

本系統(tǒng)經(jīng)受住了嚴寒、酷暑、潮濕環(huán)境的考驗，實踐證明其具備長期穩(wěn)定的性能，能準確監(jiān)測高壓設備的溫度情況，減少了電廠及變電站中因高壓設備故障造成的損失。同時系統(tǒng)可與廠內(nèi)的管理網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)信息的共享，提高了電廠及變電站的安全性和經(jīng)濟性。

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