（陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂 陕西延安 727406）
摘要：文章主要介绍了延安石油化工厂高压开关柜在线测温预警系统，包括光纤测温系统和无线蓝牙测温系统的原理、组成、特点以及在我厂10kV高压开关柜中的具体应用。
关键词：光纤；蓝牙；温度；高压开关柜
高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备，石化企业对电能质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求，而开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题。许多电气事故是由于设备或连接处过热而发生的，并且几乎所有的电气故障都伴随着故障点温度的变化。高压开关柜由于过流或接触不良造成触头、接点过热是一种严重的事故隐患，轻者造成线路断电，重者引发爆炸和火灾，严重影响生产安全。从过热开始到事故发生一般都会有一段时间过程，如能及早发现温度异常并及时处理，将大大减少电气事故。因此，对电气设备的运行温度，尤其是敏感位置温度的监测是故障预警和预防事故的重要手段。
延安石油化工厂在全厂各10kV配电室高压开关柜中采用了“光纤测温和无线蓝牙测温” 相结合的测温系统，实现了金属全封闭开关柜内各点的测温。将感温光纤直接缠绕在开关柜的母排、静触头、出线等接点上，将无线蓝牙探测器安装在开关柜小车的6个动触头上，实时、准确、连续地监测各点的运行温度，并将监测数据通过网络上传，实现远程监控，在出现过热时发出预警，指导检修消缺，把事故消灭在萌芽状态。
1.测温原理
“高压开关柜光纤在线测温系统”采用分布式光纤感温方式，其原理是利用光在光纤中传输时产生的自发喇曼（Raman）散射和光时域反射（OTDR）原理来获取空间温度分布信息。当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，它在光纤中向前传输的同时不断产生后向喇曼散射光波，这些后向喇曼散射光波的强度受所在光纤散射点的温度影响而有所改变，散射回来的后向喇曼光波经过光学滤波、光电转换、放大、模-数转换后，送入信号处理器及计算机，系统便可将温度信息实时显示出来，同时根据光纤中光波的传输速度和后向光回波的时间对温度信息定位。
“高压开关柜无线蓝牙测温系统”采用蓝牙技术和射频技术，将表带式无线蓝牙测温模块安装在开关柜小车的动触头上，当无线蓝牙传感器发送被监测点温度的同时，把其自身的编号（ID号）也传输出来，这些数据最终被传输到计算机时，计算机根据事先在数据库中保存的传感器编号与安装地点关系，自动确定各监测点的温度。
2 系统组成
延安石油化工厂10kV高压开关柜在线测温预警系统由分布式光纤测温系统和无线蓝牙测温系统组成（如图1），包括位于变电站三楼的温度监测服务器和位于8个10kV高压配电室的10个测温子系统构成，利用我厂原有的光纤局域网做为数据传输通道，分别在变电站三楼和电气维护值班室监控运行。
图 1 系统示意图
主要设备有电气火灾监控处理器（监控主机）、线性光纤测温式电气火灾探测器、无线蓝牙测温式电气火灾探测器等。
“测温服务器”的功能是：通过网络定时自动采集10KV配电室测温子系统采集的温度监测点的温度信息，并存入数据库，具有显示、存储、历史数据查询、通信等功能。
“测温子系统”包括电气过热预警处理器、工控机、显示器、测温光纤、蓝牙测温器、数据发射器和数据接收器等设备。主要完成配电室内各监测区域及监测点的温度采集功能，并具有显示、存储、报警阈值设定、通信和报警功能。当某个监测点发生过热异常时，配电室内的测温子系统进行本地报警，同时通过局域网向测温服务器发出报警信息，测温服务器收到报警信息时，显示该报警信息并向值班室发出报警信号。
3 系统特点
3.1系统完整性：该系统能同时完成线性光纤测温电气火灾探测器、蓝牙测温电气火灾探测器的信号处理和各项功能实现任务，具有强大地报警监控能力和数据处理能力。
3.2点、线双测性：实现点式测温和线型测温双层功能，以满足台式电气设备和线型电气设备同时进行温度监测的需要。
3.3光纤本征性：线性光纤测温电气火灾探测器具有空间的分布性、监测的连续性和实时性，不受电磁干扰等特点，无不体现出它的强劲优势。
3.4超高灵敏性：采用无线蓝牙技术，数字信号传送，多级密码校验，传输超高的灵敏性，不对其他设备产生影响，工作可靠，是以往的无线模拟信号传输远远所不可比拟的。不存在电气设备在安装时现场布线的复杂性和危险性。
3.5独特性：无线蓝牙探测器采用高压自取电技术，解决了测试仪器与高压带电体的绝缘、带电爬距、积尘污秽、清刷维护、检修管理等电力系统长期以来难于解决的问题。
4 项目实施
我厂电气火灾预警系统专门组柜安装，测温主机、工控机、显示器安装在专用柜子中，感温光纤和蓝牙测温器安装在开关柜温度敏感点上，工控机通过局域网和测温服务器相连。
我厂共有约220面全封闭高压开关柜，在每面开关柜中，从母线到出线电缆依次为：母线侧开关触头、开关、线路侧开关触头、出线电缆。考虑到开关柜合闸和分闸过程中，触头处、电缆出线接线处等地方最容易产生接触不良而导致发热，所以选择光纤测温点如下：开关柜上静触头、开关柜下静触头、电缆出线等9个测温点（如图2），无线蓝牙测温点为开关柜小车的6个动触头，其它硬连接部位未布置测温点。
图 2 光纤在高压开关柜中的安装
感温光纤为直径0.9 mm的耐高压绝缘感温光纤，使用绝缘扎带及导热胶固定，从开关柜光纤入口端到测温主机的光出口由4 mm直径铠装光缆连接。
图 3 蓝牙探测器在开关柜中的安装
蓝牙测温探测器为表带式探测器，安装在开关柜小车的动触头附
各配电室的测温子系统工控机网口通过网线接入光端机，由此进入光纤网络，设置在变电站三楼测温服务器的网口也与光纤网络连接，运行服务器软件，可按要求查看全厂各配电室测温子系统信息，并具有温度监测、历史数据查询和超阈值报警功能（图4、图5）。
5 效益分析
5.1、安全效益
对过热事故隐患及时报警、准确定位、发现温度异常并及早采取措施，杜绝了开关设备烧损或爆炸等恶性事故的发生，对安全生产提供有力保障。彻底解决了全封闭高压开关柜带电设备过热缺陷难以检测的问题，消除了设备温度监控的盲区，使维护人员可以更准确的掌握设备状态。减少了人员巡检次数，提高了监测水平，减小了劳动强度。
5.2、管理效益
通过对设备过热隐患及时报警，提高了检修的针对性和检修效率，避免了盲目的检修。监测与报警信息通过光纤局域网实时上传值班室测温服务器，实现设备状态的远程监控，为实现全部高压开关柜在线监测、状态检修做准备，提高了设备管理水平。
6 结束语
“高压开关柜在线测温预警系统”在我厂各10 kV配电室安装调试完成后，系统运行稳定，性能可靠，实现了带电设备过热在线监测、信息共享，不仅节省了大量的人力和物力，而且从根本上解决了全封闭高压带电设备过热监测难的问题，为开关柜预防性检修提供参考依据，对安全生产提供有力保障。
参考文献：
［1］ 中华人民共和国公安部.GB 14287-1-2005 电气火灾监控系统 ［S］.北京：中国计划出版社，2006.
［2］ 中华人民共和国公安部.GB 21197-2007 线型光纤感温探测器 ［S］.北京：中国计划出版社，2008.
［3］ 广州天赋人财产品资料［M］.广州：2010.
论文作者:李亚哲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/23
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