光纖光柵傳感器在變電站設(shè)備在線監(jiān)測中的廣泛應(yīng)用

系統(tǒng)從高靈敏度信號傳感等方面入手, 開發(fā)高精度的在線溫度信號識別技術(shù)并應(yīng)用多通道光波測量傳輸技術(shù), 克服光學(xué)器件因工作時間長造成的信號偏移。通過高靈敏度光纖光柵傳感器、高速高精度采集卡、專業(yè)分析診斷軟件、遠(yuǎn)程通訊模塊聯(lián)合工作, 實現(xiàn)在線監(jiān)測變電站的開關(guān)柜和變壓器等設(shè)備中溫度變化信號, 并對溫度變化等級用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)定, 實時預(yù)警設(shè)備健康狀況, 對運(yùn)行維護(hù)人員給出維護(hù)指導(dǎo)建議。系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊模塊可將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)警結(jié)果, 通過TCP/IP或者GPRS的方式上傳到控制室, 使管理人員能夠及時掌握變電站開關(guān)柜和變壓器的溫度變化狀況, 保障變電站設(shè)備運(yùn)行的長期穩(wěn)定可靠。

從當(dāng)前對變電站溫度在線監(jiān)測研究應(yīng)用看, 難點在于溫度信號提取的抗電磁場干擾和測量精度。由于變電站設(shè)備大都處在強(qiáng)電磁場、高電壓環(huán)境中, 因此受到來自空氣中以及電纜連接設(shè)備上的干擾信號影響嚴(yán)重。高壓開關(guān)柜觸頭溫度、變壓器頂層油溫等參數(shù)的測量要求傳感器具有很好的絕緣和強(qiáng)抗電磁干擾性能, 并且體積小, 一般電子類傳感器以電流、電壓或電阻的形式進(jìn)行測量和傳輸, 信號容易受強(qiáng)電磁場和高壓的影響, 其測量精度往往很低、甚至根本就無法實現(xiàn)。前期一些變電站安裝應(yīng)用溫度在線監(jiān)測系統(tǒng), 但是由于溫度信號提取和測量精度等方面性能不理想, 易出現(xiàn)誤報漏報等情況。

系統(tǒng)采用先進(jìn)半導(dǎo)體激光器、高靈敏度光電探測器, 自動調(diào)整增益, 具有不帶電, 本質(zhì)安全, 不受電磁干擾, 防潮濕等特點, 克服光學(xué)器件因工作時間長, 造成的信號偏移。

應(yīng)用知識庫決策分析等信號識別技術(shù), 實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠, 能夠克服光學(xué)器件因工作時間長造成的信號偏移, 大幅提高解調(diào)精度和準(zhǔn)確度, 測溫精度全量程達(dá)到±1℃, 局部精度達(dá)0.5℃, 重復(fù)性可達(dá)1pm。

系統(tǒng)軟件實時顯示監(jiān)測變量, 快速查詢各點變量隨時間變化曲線, 可實現(xiàn)對溫度變化趨勢的動態(tài)監(jiān)控。硬件連線簡單, 軟件界面友好, 所有分析診斷都在后臺自動完成, 用戶經(jīng)簡單培訓(xùn)即可熟練操。在開關(guān)柜和變壓器溫度信號提取與識別基礎(chǔ)上, 具有基于溫度監(jiān)測的變電站故障預(yù)警技術(shù), 對不同等級的故障提前預(yù)警, 對運(yùn)行維護(hù)人員給出維護(hù)指導(dǎo)建議。

通過工控機(jī)及系統(tǒng)集成軟件對高壓開關(guān)柜溫度信息、變壓器溫度信息、維護(hù)記錄進(jìn)行詳細(xì)管理, 可隨時查看歷史信息和更換維護(hù)記錄。對各監(jiān)控裝置的動態(tài)參數(shù)進(jìn)行集成, 建立變電站設(shè)備狀態(tài)綜合數(shù)據(jù)庫, 自動生成設(shè)備狀態(tài)參數(shù)報表和變化趨勢曲線, 對設(shè)備歷史參數(shù)進(jìn)行趨勢分析和相對比較相結(jié)合, 集成計算機(jī)處理功能, 實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程和現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)測、診斷和評估。

系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計, 具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、方便攜帶及功能強(qiáng)大等優(yōu)勢。信號采集單元按照變電站現(xiàn)場設(shè)備的分布就地安裝、就地數(shù)字化測量, 并通過現(xiàn)場工業(yè)總線、光纖信道或無線模塊與站端中心管理單元進(jìn)行通信。接口配置開放式通訊結(jié)構(gòu), 網(wǎng)口、串口等多種接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入-輸出, 系統(tǒng)易擴(kuò)充性, 兼容性強(qiáng), 可根據(jù)需要支持實現(xiàn)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動。

光纖光柵是新型全光纖無源器件, 被測量溫度應(yīng)力等改變都會導(dǎo)致反射光的中心波長發(fā)生變化, 由于光纖光柵對被感測信息用波長編碼, 而波長是絕對參量, 它不會受到光源功率波動以及光纖彎曲等因素引起的系統(tǒng)損耗影響, 因而光纖光柵傳感器具有非常好的可靠性和穩(wěn)定性。光纖光柵與光纖之間存在固有的兼容性, 容易實現(xiàn)波分復(fù)用和準(zhǔn)分布式傳感。光纖光柵傳感器具有體積小、重量輕、傳輸損耗小、不受電磁場干擾、耐壓高等特點, 可加快實現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)對變電站信息化、自動化、互動化等方面需求。

多通道高精度變電站溫度在線監(jiān)測預(yù)警的開發(fā)應(yīng)用, 能夠及時獲取變電站開關(guān)柜和變壓器等設(shè)備特征參量, 克服傳統(tǒng)人工定期巡檢費(fèi)時費(fèi)力等局限性, 結(jié)合故障診斷系統(tǒng)軟件可對設(shè)備進(jìn)行分析處理, 將改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)不足, 建立起完善的在線監(jiān)測體系, 對于提高變電站運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性、延長設(shè)備壽命都具有重要意義。同時也將推動光纖光柵傳感器在變電站設(shè)備在線監(jiān)測的應(yīng)用推廣, 為建設(shè)信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的智能電網(wǎng)變電站提供支持保障。