聊城供電公司110kV松江變電站技術(shù)報(bào)告

1、. . . . 聊城供電公司110kV松江變電站高壓電纜溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)報(bào)告單位：威海北洋電氣集團(tuán)股份地址：省威海市高區(qū)火炬路159號(hào)：0 ：0目 錄1. 項(xiàng)目概述- 2 -1.1 項(xiàng)目概述- 2 -1.2 系統(tǒng)功能要求- 2 -2DTS產(chǎn)品介紹- 2 -2.1 技術(shù)說明- 2 -2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)- 3 -2.3 DTS產(chǎn)品性能指標(biāo)說明- 4 -2.4 探測(cè)光纜性能指標(biāo)- 6 -3. 工程施工- 7 -3.1工程施工- 7 -3.2環(huán)境特點(diǎn)- 8 -3.3施工環(huán)境- 8 -3.4探測(cè)光纜布設(shè)方案- 8 -3.5物料方案- 10 -4.系統(tǒng)調(diào)試- 12 -4.1調(diào)整曲線- 12 -4.2

2、光纜定位- 14 -1. 項(xiàng)目概述1.1 項(xiàng)目概述本項(xiàng)目對(duì)110kV松江變電站的27條主干電纜（8根10kV主干電纜、13根35kV主干電纜與110kV主干電纜）進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。通過分布式光纖溫度測(cè)量技術(shù)監(jiān)測(cè)電纜與電纜接頭的運(yùn)行溫度，確保電纜線路安全，做到實(shí)時(shí)溫度測(cè)量和過熱報(bào)警，早期預(yù)報(bào)，防患于未然。該技術(shù)通過對(duì)所需測(cè)量的電纜與電纜接頭的外表面安裝探測(cè)光纜以得到電纜與電纜接頭的溫度分布，漏報(bào)和誤報(bào)率低。1.2 系統(tǒng)功能要求DTS分布式光纖測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)對(duì)電纜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的監(jiān)視、對(duì)過熱點(diǎn)做到與時(shí)報(bào)警和早期預(yù)報(bào)，以保證電纜的正常有序運(yùn)營(yíng)，避免或降低災(zāi)害情況下造成的人員和財(cái)產(chǎn)損失。分布式光

3、纖測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)DTS為分布式探測(cè)系統(tǒng)，只需將探測(cè)光纜沿電纜表面安裝、對(duì)電力電纜沿線的溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。其特點(diǎn)是：可靠性高、不受電磁干擾、誤報(bào)率低、組網(wǎng)能力強(qiáng)、易于集成、擴(kuò)展方便、智能化程度高、便于調(diào)試、維護(hù)和管理、布線簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低。2DTS產(chǎn)品介紹2.1 技術(shù)說明光纖測(cè)溫的機(jī)理是依據(jù)后向拉曼(Raman) 散射效應(yīng)。激光脈沖與光纖分子相互作用, 發(fā)生散射，散射有多種，如：瑞利(Rayleigh)散射、布里淵(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動(dòng)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比光源波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，稱斯托克斯(Stokes)光，和一個(gè)比光源波長(zhǎng)短的光，稱為反斯托克

4、斯(Anti-Stokes)光。光纖受外部溫度的調(diào)制使光纖中的反斯托克斯(Anti-Stokes)光強(qiáng)發(fā)生變化，Anti-Stokes與Stokes的比值提供了溫度的絕對(duì)指示，利用這一原理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沿光纖溫度場(chǎng)的分布式測(cè)量。Stokes Anti-stokes 這里： 所以： 結(jié)合高品質(zhì)的脈沖光源和高速的信號(hào)采集與處理技術(shù)，就可以得到沿著光纖所有點(diǎn)的準(zhǔn)確溫度值?；谏厦娴脑?，分布式光纖測(cè)溫技術(shù)特別適合于各種隧道的火災(zāi)監(jiān)測(cè)，它可以得到沿著隧道每個(gè)點(diǎn)的溫度信號(hào)，大大減小了誤報(bào)和漏報(bào)。2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)與傳感傳感器相比較，具有許多天然的優(yōu)勢(shì)，主要包括：1）連續(xù)分布式測(cè)量分布式光纖傳感器是真正的分布式

5、測(cè)量，可以連續(xù)的獲得沿探測(cè)光纖幾十 公里的測(cè)量信息，誤報(bào)和漏報(bào)率大大降低。同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。2）抗電磁干擾，在高電磁環(huán)境中可以正常的工作。光纖本身是由石英材料組成的，完全的電絕緣；同時(shí)光纖傳感器的信號(hào)是以光纖為載體的，本征安全，不受任何外界電磁環(huán)境的干擾。3）抗震防爆 探測(cè)光纜采用先進(jìn)的安裝、固定和保護(hù)方式，在強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下也不會(huì)導(dǎo)致其受到撞傷、磨損等機(jī)械破壞，另外也不會(huì)影響光纜本身特性與監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。4）靈敏度高，測(cè)量精度高。理論上大多數(shù)光纖傳感器的靈敏度和測(cè)量精度都優(yōu)于一般的傳感器，因此在粉塵彌漫的惡劣工作環(huán)境仍然可以進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。實(shí)際上已成熟的產(chǎn)品也證明了這一點(diǎn)。5）系統(tǒng)簡(jiǎn)單分布式光纖測(cè)溫

6、系統(tǒng)只要將沿測(cè)量路徑鋪設(shè)的光纖接到主機(jī)上就可以了， 系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便。6）本征防雷雷電經(jīng)常破壞大量的電測(cè)傳感器。光纖傳感器由于完全的電絕緣，本身不通電，可以抵抗高電壓和高電流的沖擊。7）測(cè)量距離遠(yuǎn)，適于遠(yuǎn)程監(jiān)控光纖的兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是傳輸數(shù)據(jù)量大和損耗小，在無需中繼的情況下，可以實(shí)現(xiàn)幾十公里的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。8）壽命長(zhǎng)，成本低。光纖的材料一般皆為石英玻璃，其具有不腐蝕、耐火、耐水與壽命長(zhǎng)的特性，使用光纖傳感器可以大大降低整個(gè)工程的營(yíng)運(yùn)成本。2.3 DTS產(chǎn)品性能指標(biāo)說明DTS分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同時(shí)利用光纖感測(cè)信號(hào)和傳輸信號(hào)，采用先進(jìn)的OTDR技術(shù)和Raman散射光對(duì)溫度敏感的特性，探測(cè)出

7、沿著光纖不同位置的溫度的變化，實(shí)現(xiàn)真正分布式的測(cè)量。特點(diǎn)：l 整條光纖既傳輸信號(hào)又感應(yīng)被測(cè)量l 測(cè)試距離遠(yuǎn)：2kml 定位精度高：1ml 溫度分辨率可達(dá)0.1 oCl 置PCl 友好的用戶界面l 特殊設(shè)計(jì)的傳感光纜l 多種溫度報(bào)警方式l 嵌入的網(wǎng)絡(luò)接口和調(diào)制解調(diào)器本項(xiàng)目方案使用的DTS指標(biāo)如下：測(cè)量距離2km光纖類型多模GI 50/125m測(cè)量時(shí)間10s定位精度1m溫度分辨率0.1oC溫度圍-200+600 oC (取決于探測(cè)光纜)通道數(shù)2通道功耗250W (Max.)電源要求AC220V,50HZ操作系統(tǒng)Windows XP視頻接口VGA（標(biāo)準(zhǔn)PC）網(wǎng)絡(luò)接口RJ-45、100Mb/s其他接口

8、RS232/485, 9 pin male; USB; 工作溫度10oC+40oC濕度<95(無凝露)2.4 探測(cè)光纜性能指標(biāo)火災(zāi)探測(cè)光纜是一種多模光纜，探測(cè)光纜采用低煙無鹵外護(hù)套專用光纜保護(hù)，外護(hù)套為高性能的阻燃低煙無鹵材料，光纖被很好的密封以保證不受外界環(huán)境的影響和破壞，同時(shí)光纜具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)特性、機(jī)械性能、防水性能與抗腐蝕特性，可以在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期使用?？筛鶕?jù)用戶要求定制探測(cè)光纜。在此次項(xiàng)目中探測(cè)光纜采用ADSS電力專用光纜，探測(cè)光纜部為50/125m的多模光纖，中間填充加強(qiáng)芳綸絲，外護(hù)套采用高電場(chǎng)耐電痕聚乙烯（AT）絕緣護(hù)套。該探測(cè)光纜具有很高的熱傳導(dǎo)性。探測(cè)光纜技術(shù)參數(shù)：項(xiàng)

9、目保證值參數(shù)單位結(jié)構(gòu)參數(shù)中心材料標(biāo)準(zhǔn)多模光纖50/125um加強(qiáng)件材料芳綸纖維外層材料AT高電場(chǎng)耐電痕絕緣護(hù)套技術(shù)參數(shù)衰減參數(shù)850nm（dB/km）3.0 1300nm（dB/km）1.0 光纜外徑mm3.2 抗拉強(qiáng)度敷設(shè)力（N）100工作力（N）60溫度圍環(huán)境 （）-40+100長(zhǎng)期（開關(guān)柜）+80±2儲(chǔ)存（）-20+403. 工程施工3.1工程施工3.1.1工程簡(jiǎn)介 由威海北洋電氣集團(tuán)股份承建的聊城供電公司110kV松江變電站高壓電纜溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)項(xiàng)目于2012年7月27日開始在聊城供電公司110kV松江變電站進(jìn)行工程施工，并于2012年8月15日順利竣工。共完成施工容主

10、要包括：工程起至日期：2012年7月27日至2012年7月10日 鋪設(shè)探測(cè)光纜（15天） 2012年7月11日至2012年7月15日 系統(tǒng)調(diào)試（5天）。 共計(jì)工期：20天 3.1.2工程量1）二路探測(cè)光纜的布設(shè)、固定與保護(hù)；2）重要測(cè)溫點(diǎn)的位置定位；3）系統(tǒng)軟件的相應(yīng)調(diào)試。3.2環(huán)境特點(diǎn) 松江站變電站項(xiàng)目中，施工地點(diǎn)都是超高電壓等級(jí)，防火、防爆要求非常高。因此，工程中使用的探測(cè)光纜、防護(hù)材料與輔助材料等需選用防火材料、絕緣材料。3.3施工環(huán)境 松江站變電站項(xiàng)目中，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為危險(xiǎn)，地形復(fù)雜多變?？紤]到盡量避免對(duì)原有環(huán)境的電場(chǎng)、磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾與影響，施工中盡量避免帶電操作、多采用手工與普通工具

11、挖掘。監(jiān)測(cè)圍最高到變電站，最低到地下電纜隧道，因此探測(cè)光纜在布設(shè)過程中要注意對(duì)其的固定和保護(hù)。電纜隧道中部分位置會(huì)浸于水中，要注意光纜的布設(shè)方式。因此，施工環(huán)境較為復(fù)雜，施工難度較大。3.4探測(cè)光纜布設(shè)方案3.4.1系統(tǒng)方案圖3.4.2走線方案介紹DTS主機(jī)放置在110kV松江變電站中控室中，通過通道擴(kuò)展器從DTS主機(jī)引出2路探測(cè)光纜，探測(cè)光纜通過電纜豎井到一層，然后再進(jìn)入電纜隧道。第一路探測(cè)光纜用于監(jiān)測(cè)35kV電纜室的電纜與電纜隧道的10kV電纜和35kV電纜溫度；第二路探測(cè)光纜用于監(jiān)測(cè)35kV電纜夾層、10kV電纜夾層、110kV電纜、室10kV電纜溫度與2路電容器線和2路接地變進(jìn)行監(jiān)控。

12、當(dāng)發(fā)現(xiàn)電纜過熱點(diǎn)， DTS系統(tǒng)可以通過報(bào)警平臺(tái)發(fā)出報(bào)警，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸或通過繼電器發(fā)出告警信號(hào)。用戶可在遠(yuǎn)端用戶控制中心提取或查看溫度數(shù)據(jù)資料并能夠準(zhǔn)確定位過熱點(diǎn)的位置，以根據(jù)報(bào)警的情況與時(shí)響應(yīng)。3.4.2.1敷設(shè)路徑、走向第一路光纜從中控室引出沿電纜豎井到一樓的電纜溝，沿電纜溝到35kV電纜室，探測(cè)光纜敷設(shè)在室35kV電纜上，后經(jīng)防火墻到電纜隧道，敷設(shè)在10kV電纜和35kV電纜。第二路光纜從中控室引出沿35kV二次電纜夾層以“正弦曲線”敷設(shè)，然后經(jīng)電纜豎井到一樓的電纜溝，并對(duì)10kV二次電纜夾層敷設(shè)探測(cè)光纜，再分別對(duì)110kV電纜和10kV室電纜進(jìn)行相進(jìn)行敷設(shè)光纜且并對(duì)2路電容器線和2路接地

13、變電纜進(jìn)行監(jiān)控。3.4.2.2放線順序?yàn)榱撕侠淼陌才攀┕すて?，我們采取兩組人員進(jìn)行光纜的敷設(shè)。首先，一組對(duì)一通道進(jìn)行10kV電纜夾層與35kV電纜溫度的光纜敷設(shè)工作，二組對(duì)二通道進(jìn)行35kV二次電纜夾層、10kV二次電纜夾層、110kV電纜與2路電容器線和2路接地變電纜的光纜敷設(shè)工作。3.4.2.3放線方法整個(gè)工程的放線首先要按照各路探測(cè)對(duì)象的不同需要，將光纜從光纜盤上繞出，先將光纜盤繞成“”字狀，然后開始各路光纜的布放。3.4.3光纜防護(hù)3.4.3.1防護(hù)方法在光纜進(jìn)出口、穿越防火墻等重要位置采用防爆膠泥等防護(hù)材料。3.4.3.2固定方法（1）光纜采用PVC扎帶固定在電纜上部表面，每隔1m固

14、定一次。（2）光纜穿越防火墻時(shí)，用尖銳木條穿通防火墻，然后用鋼絲攜帶光纜穿出。3.4.3.3走線注意事項(xiàng)（1）走線時(shí)盡量要考慮到光纜本身易折易碎的物理特性，光纜彎折布設(shè)時(shí)要考慮到其自身允許的彎曲半徑等參數(shù)。（2）光纜走線要盡量避免破壞原有的電纜組成結(jié)構(gòu)，以免造成不必要的麻煩。3.5物料方案3.5.1光纜探測(cè)光纜纖芯可由多種材料制成，如石英光纖、塑料光纖、藍(lán)寶石光纖等。目前，大部分應(yīng)用的是石英光纖。在分布式光纖測(cè)溫的項(xiàng)目使用中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和應(yīng)用環(huán)境的不同，選擇不同護(hù)套材質(zhì)的探測(cè)光纜。在電力應(yīng)用中，我們系統(tǒng)通常采用的是低煙無鹵外護(hù)套探測(cè)光纜。低煙無鹵外護(hù)套探測(cè)光纜由塑料圓柱體結(jié)構(gòu)構(gòu)成。有一個(gè)中心

15、圓柱體，稱為纖芯，它由某種類型的玻璃或塑料制成。環(huán)繞著纖芯的是一層圓柱形套層，稱為包層，它由特性與纖芯略有不同的玻璃或塑料制成。最后，這一層的圓柱體通常用一層護(hù)套包覆。光纖的導(dǎo)光能力取決于光纖的包層的性能，而光纖的強(qiáng)度則由護(hù)套來維持，護(hù)套通常由低煙無鹵高壓耐電痕材質(zhì)制成。在傳輸過程中，光纖通常制成光纜。 低煙無鹵外護(hù)套探測(cè)光纜部為62.5/125m的多模光纖，中間填充有可觸變的復(fù)合材料，被很好的密封以保護(hù)光纖不受外界環(huán)境的影響和破壞。該探測(cè)光纜具有很高的熱傳導(dǎo)性。電力專用探測(cè)光纜技術(shù)參數(shù)：光纜直徑3.2±0.25mm重量10Kg/Km拉伸強(qiáng)度長(zhǎng)期220N 短期600N允許碾壓力長(zhǎng)期3

16、00N/100mm 短期1000N/100mm彎曲半徑動(dòng)態(tài)20×D 靜態(tài)10×D3.5.2防護(hù)材料序號(hào)名稱應(yīng)用區(qū)域用量1防爆膠泥防火墻、光纜出入口若干3.5.3輔助材料序號(hào)名稱應(yīng)用區(qū)域用量1PVC扎帶全程光纜綁扎若干2安全帽電纜隧道鋪設(shè)光纜用6頂3防電膠鞋電纜隧道鋪設(shè)光纜用6雙4手套電纜隧道鋪設(shè)光纜用若干3.5.4安裝工具序號(hào)名稱應(yīng)用領(lǐng)域用量1尖銳木條便于光纜穿過防火墻若干2鋼絲便于光纜鋪設(shè)若干3鉗子4十字螺絲刀5手電筒6只4.系統(tǒng)調(diào)試為了使光纖測(cè)溫儀實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的顯示現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度，方便供電公司工作人員了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，準(zhǔn)確查找危險(xiǎn)點(diǎn)，因此對(duì)光纖測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試并對(duì)探測(cè)光纜進(jìn)

17、行定位是非常重要的。系統(tǒng)調(diào)試主要包括兩大部分：調(diào)整曲線和探測(cè)光纜的定位。 7月11日下午，工程人員在中控室安裝好監(jiān)控主機(jī)，連接好一通道，二通道探測(cè)光纜，開始采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。4.1調(diào)整曲線在施工過程中，會(huì)由于多種原因造成光纜不同程度的擠壓，進(jìn)而造成溫度曲線的衰減，導(dǎo)致溫度測(cè)量不準(zhǔn)確，因此查找光纜擠壓點(diǎn)并進(jìn)行處理，進(jìn)而調(diào)整溫度曲線是十分重要的。查找光纜擠壓點(diǎn)的主要過程如下： 1）連接通道接頭在打開光纖測(cè)溫儀之前，首先要將二個(gè)通道的接頭接到光纖測(cè)溫儀上。將連接頭接到光纖測(cè)溫儀前，清潔二個(gè)通道的接頭，具體操作如下：將蘸有酒精的棉球擦拭光纖接頭，使光纖連接頭潔凈，待光纖接頭上的酒精蒸發(fā)干后，再將

18、接頭連接到光纖測(cè)溫儀上；另外，要保證連接頭與光纖測(cè)溫儀接口之間連接無縫隙。按照上面的操作步驟，將光纖連接頭接到光纖測(cè)溫儀上。2）尋找擠壓點(diǎn)主機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，按照原始參數(shù)設(shè)置后，現(xiàn)場(chǎng)二個(gè)通道的圖像如下：一通道溫度曲線二通道溫度曲線通過對(duì)的二個(gè)通道的原始圖像的stokes曲線觀察，沒有發(fā)現(xiàn)有擠壓處，各路通道的沒有衰減點(diǎn)，曲線正常。得出以上結(jié)論的原則：（1）當(dāng)光纖在某點(diǎn)存在一定擠壓時(shí)，stokes、antistokes曲線在該點(diǎn)處會(huì)有一定程度的下降趨勢(shì)；擠壓力度越大，下降趨勢(shì)越明顯；反應(yīng)到溫度曲線上就會(huì)出現(xiàn)，這點(diǎn)之后的溫度曲線會(huì)有明顯的上升現(xiàn)象。（2）當(dāng)光纖的某一處溫度升高時(shí)，測(cè)試軟件的原始圖像中的stokes曲線幾乎無任何變化，而antistokes曲線在該部分會(huì)有一個(gè)凸起的區(qū)域。（3）衰減點(diǎn)難以找到，通過在衰減點(diǎn)附近人為制造衰減，經(jīng)過對(duì)比確定衰減點(diǎn)的具體位置，找到后再對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行處理。主要原因是光纜固定過程中用扎帶扎得過緊。