環(huán)網(wǎng)柜電纜頭熒光光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

環(huán)網(wǎng)柜電纜頭熒光光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

（1）摘要：電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，環(huán)網(wǎng)柜作為電力工業(yè)中智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，其可靠運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)是電纜接頭，它的安全運(yùn)行是衡量電網(wǎng)供電質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。電纜接頭質(zhì)量不僅取決于材料，更取決于電纜接頭的制作工藝，還與其承受實時負(fù)荷大小有關(guān)。上述任意一個因素都可能導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)電纜頭出現(xiàn)過熱情況，如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，在負(fù)荷持續(xù)增長情況下，電纜頭溫度會持續(xù)上升，直至引發(fā)爆炸，導(dǎo)致柜內(nèi)絕緣管炸裂。所以開發(fā)一套環(huán)網(wǎng)柜電纜頭溫度在線檢測系統(tǒng)實時監(jiān)測電纜頭溫度很有必要。（2）關(guān)鍵詞：環(huán)網(wǎng)柜；電纜頭；熒光光纖；溫度；在線監(jiān)測傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)柜電纜頭溫度測量采用手持紅外測溫儀的方式進(jìn)行，因環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部空間狹小，站點較為分散等因素，導(dǎo)致測量效率低下而且無法對溫度進(jìn)行實時在線監(jiān)測，因漏測、測試不及時導(dǎo)致的事故仍有發(fā)生。為了減少事故的發(fā)生，同時改變傳統(tǒng)電力設(shè)備檢修的思維，由傳統(tǒng)的有故障時檢修、周期性預(yù)防性檢修向電力設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測轉(zhuǎn)換，因此需要開發(fā)一套環(huán)網(wǎng)柜電纜頭在線監(jiān)測系統(tǒng)，對其實時狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，從而可以有效的避免潛在的安全隱患和事故發(fā)生，對提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有非常重要的現(xiàn)實意義。1.測溫原理熒光測溫基于某些稀土物質(zhì)在受到外界光刺激后會發(fā)光，即使這種外界的刺激停止后，發(fā)光還會自主持續(xù)一段時間，并且這個持續(xù)時間是和溫度相關(guān)的，由于稀土這個特性，所以可以通過測量熒光余暉的時間從而反求出此時對應(yīng)的溫度。熒光測溫原理如圖1所示。圖1熒光測溫原理2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)環(huán)網(wǎng)柜電纜頭接點溫度光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由熒光光纖溫度傳感探針、轉(zhuǎn)接光纖、熒光光纖測溫儀、GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、熒光光纖測溫應(yīng)用軟件、監(jiān)控主機(jī)組成。環(huán)網(wǎng)柜站點測溫系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，熒光光纖溫度傳感探針澆筑于電纜堵頭內(nèi)部，經(jīng)轉(zhuǎn)接光纖與熒光光纖測溫儀連接，探針將光信號傳給測溫儀，測溫儀將接收到的光信號解調(diào)為溫度信號通過RS485串行接口與GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備進(jìn)行通信，GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將溫度數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控主機(jī)端GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，監(jiān)控主機(jī)端GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備通過串口與監(jiān)控主機(jī)連接并將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)中，系統(tǒng)將接收到的溫度數(shù)據(jù)定時發(fā)送至值班人員手機(jī)。對此完成一個站點的溫度數(shù)據(jù)實時監(jiān)控。圖2監(jiān)控系統(tǒng)單個站點運(yùn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)本監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)單個站點的溫度測量，而且還可以對分散的多個站點同時進(jìn)行溫度監(jiān)測，各個環(huán)網(wǎng)柜站點分別通過各自的GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而實現(xiàn)不同站點的環(huán)網(wǎng)柜電纜接頭溫度的實時監(jiān)測。3.系統(tǒng)關(guān)鍵部件介紹3.1熒光光纖溫度傳感探針熒光光纖溫度傳感探針對電磁免疫、不受電磁環(huán)境影響。其特殊的護(hù)套具備耐壓、防污閃、抗爬電、絕緣性能良好、重量輕等特性，因此，實際應(yīng)用中具有易于安裝、可靠性高、配置靈活等特點，特別適用于環(huán)網(wǎng)柜電纜觸頭澆注及高壓電氣設(shè)備熱點溫度的在線探測。環(huán)網(wǎng)柜中電纜接頭測溫時熒光光纖溫度傳感探針要澆注在電纜堵頭內(nèi)部，如圖3所示。當(dāng)電纜設(shè)備使用時間過長、長時過載、絕緣老化或接觸不良時，均會產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，通過實時監(jiān)測設(shè)備內(nèi)多點的溫度，就能預(yù)測可能發(fā)生的故障，有效防止事故的發(fā)生。圖3熒光光纖溫度傳感探針澆注結(jié)構(gòu)3.2轉(zhuǎn)接光纖轉(zhuǎn)接光纖對電磁免疫、不受電磁環(huán)境影響，但是在安裝時應(yīng)注意以下事項：①轉(zhuǎn)接光纖可自然彎曲，在安裝過程中注意保護(hù)光纖，嚴(yán)禁折硬彎，打死結(jié)；②光纖沿著柜內(nèi)角落走線，順著柜內(nèi)角鋼及橫梁固定，防止被柜內(nèi)活動部件夾傷；③施工過程中盡量減少人為光纖斷點；④光纖布線固定完成后，如果尾纖長度有富余，可將其盤成直徑大于8cm的卷，使用扎帶固定在柜內(nèi)測溫儀附近。3.3GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備由于環(huán)網(wǎng)柜站點多且分散、無人值守、離監(jiān)控室較遠(yuǎn)無法實施信號有線通信等特點，電纜頭接點溫度光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)計中采用GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備是指利用嵌入式系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)自動讀取和處理被測設(shè)備的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。具有無人值守、低成本、高時效等特點被廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備中各種監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。4.系統(tǒng)優(yōu)勢與傳統(tǒng)的電測溫傳感器相比，熒光光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：①可以實現(xiàn)多路多點的溫度監(jiān)測，適合大規(guī)模溫度點的監(jiān)測；②測量精度和分辨率高；③傳感量監(jiān)測及傳輸均為光信號，不受電磁干擾及核輻射的影響；④環(huán)境適應(yīng)性好，可長期用于高溫、高濕及存在化學(xué)侵蝕等的惡劣環(huán)境；⑤重量輕，體積小，安裝使用方便。因此該系統(tǒng)研制具有很重要的現(xiàn)實意義。Reference：[1]馬慶玉等.環(huán)網(wǎng)柜電纜頭溫度在線監(jiān)測方