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摘要：本文简单介绍了分布式光纤测温技术的基本原理和特点，详细阐述了分布式光纤测温技术在变电站高压配电装置中的应用和取得的良好应用效果，为实时在线测温方法提供有力参考依据。
关键词：光纤测温，传感器，配电装置，全封闭开关柜，分布式
0、前言
变电站在电力系统中起着传输和分配电能的作用，是整个电网稳定运行的一个重要单元。为保证变电站的安全与稳定运行，需要实时监控变电站内高压配电装置，变压器，电力电缆等电气设备的运行情况。目前大部分变电站已经实现无人值班模式，对于变电站内长期处于高负荷运行状态的设备存在过热现象，有些发热缺陷尚处于萌芽状态，有些巡视人员不能及时察觉，有些目前测温技术不能检测到，无法实现实时测温，存在一定的安全隐患。目前变电站内测温普遍采用的是示温蜡片技术和红外线测温仪，示温蜡片粘贴困难，易脱落，需要值班人员定期巡检，对封闭式开关柜须留有观察窗，观察效果也不理想；红外线测温仪受安装位置影响，某些重要部位无法测温，如封闭式开关柜内开关触头部位，需值班人员定期巡检，无法做到实时监测。以我供电公司为例，高压配电装置采用金属全封闭式高压开关柜，对全封闭式高压开关柜的实时测温一直存在较大困难，尽管采用示温蜡片技术和红外线测温仪后高压配电装置过热事故明显降低，但全封闭式高压开关柜在运行中不能打开，依然无法实时测量柜内重要部位的温度。
分布式光纤测温技术是近几年来迅速发展起来的一种用于实时测量空间温度场的新型监测技术，该技术目前已经广泛应用于电力、石油、化工、地下探测等领域[1-2]，在电力系统中，主要应用于高压配电装置、高压电力电缆、大型变压器、锅炉等设备温度的实时监控。与传统示温蜡片技术、红外线测温仪等方式相比，分布式光纤测温技术具有高绝缘性、抗电磁干扰性、耐腐蚀性、测温精度高等特点，能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离达几十公里范围，定位精度达到厘米的数量级，适用环境范围－170度至500度[3-4]。分布式光纤测温技术能够进行不间断的自动测量，且能提供多种报警方式，特别适用于大范围多点测量的应用场合。根据分布式光纤测温技术的众多优点，我公司在35kV城东变电站中成功应用了该技术，目前取得了良好的应用效果。
1、分布式光纤测温技术的主要特点
分布式光纤测温技术采用光纤温度传感器进行温度的实时监测，采用光纤传输温度信号，为目前比较先进的测温技术之一，有着明显的特点：（1）采用光纤作为物理材料，光纤尺寸小、重量轻，便于安装与维护；（2）光纤具有高绝缘性、抗电磁干扰性、耐腐蚀性，安全可靠；（3）测量温度精度高，约为±1℃；（4）24小时实时在线监测，真正实现全天候无人值守；（5）系统可任意设置报警温度，也可设定温升速率异常报警；（6）数据实时保存、查询、打印，可按要求绘制出各监测点温度情况的实时曲线和历史曲线，便于数据的及时分析。
2、分布式光纤测温技术的应用
基于分布式光纤测温技术的众多优点，我公司与生产厂家合作，在我公司35kV城东变电站成功地应用了分布式光纤测温技术。35kV城东变电站位于城区正中心，承担着非常重要的供电任务，其安全稳定运行是保证我县电网坚强运行的重要单元之一。此次应用分布式光纤测温技术，在该变电站四面35KV开关柜和十五面10KV开关柜共安装159个温度传感器，每面35KV开关柜布置2处3相6个测温点，每面10KV开关柜布置3处3相9个测温点。光纤温度传感器通过光纤将信号上传至安装在主控室的光纤光栅解调仪，解调成数字温度值后在本地监控主机显示，同时通过光纤光栅解调仪的RS485接口以遥测的方式上传至SCADA系统，变电运检中心和公司内所有经授权的终端系统均能实时查看数据，及时分析，排除安全隐患。
分布式光纤测温系统由监测主机、光纤光栅解调仪、光纤温度传感器、监测软件等组成。分布式光纤测温技术的关键部分是光纤温度传感器和光纤光栅解调仪。光纤温度传感器由陶瓷外壳、热敏材料、光纤引线、绝缘护套和接头组成，传感器外护套为导热陶瓷，既有良好的导热性又有良好的绝缘性，完全能满足应用于高压配电装置中。光纤光栅解调仪主要实现对复杂的光信号进行检测、调理、放大、分析和计算功能。向光纤温度传感器提供宽谱的光脉冲信号，实现监测点的无电监测，同时采集来自监测点的温度信息，将采集到的数据实时传送至监控主机，在监控主机上通过图表、曲线等方式直观地显示现场的运行情况。
对于高压配电装置中，高压开关柜易发热的开关触头处、出线电缆接头等连接处，在该重要敏感点布置相应的测温点，能有效监控全封闭式高压开关柜内温度的实时变化情况，实际应用中在35kV城东变电站共安装了159个测温点。以35kV城东变电站2017年3月9日，华靖802开关线路侧C相为例，具体监控数据如图2、图3所示。
图2 华靖802开关线路侧C相温度曲线图
从图1、图2分析得知，该监测点温度曲线基本与全县日用电量曲线一致，表明分布式光纤测温技术在该变电站取得了良好的应用效果。分布式光纤测温技术是一种实时多点式测量空间温度场的新型传感技术，同时能够有效监控全封闭式高压开关柜整体环境温度。
3、现场运行结果分析
分布式光纤测温技术成功地应用于35kV城东变电站后，目前已经能够实时监测该变电站内十九面全封闭式高压开关柜的重要敏感点，温度能实时上传至公司SCADA系统中。该技术应用后克服了原红外线测温的盲点，与红外线测温相配合使用能及时发现变电站内电气设备重要部位的发热缺陷，变电运检中心能针对性地对电气设备进行状态检修，从而保证电气设备的安全稳定运行，也大大减少变电运检中心在红外线测温方面人力、物力上的投入，该技术还将积极推广应用于电缆沟内监测电力电缆的温度。
分布式光纤测温技术应用后，变电运检修中心按照变电站其他遥测数据一样进行值班交接，同时我公司出台了《电气设备光纤测温技术应用实施细则（试行）》管理规定，保证了分布式光纤测温系统的正常稳定运行。通过目前实际应用表明分布式光纤测温技术已经相当成熟，将逐渐成为监测电气设备温度的一种新型有效的方法，也将是今后电力技术发展的一个新方向和新趋势。
参考文献：
[1].张在宣，王剑锋，余向东等.Raman散射型分布式光纤温度测量方法的研究[J]，光电子.激光，2001，12（6）：596-600.
[2].熊晓方，王凯睿.分布式光纤温度传感技术及应用[J]，江西电力，2007，31(3):9-12.
[3].李伟良，张金成.光纤测温系统在电力系统的应用[J].青海电力，2002，（4）：29-32.
[4]. 李秀琦，侯思祖，苏贵波.分布式光纤测温系统在电力系统中的应用[J]，电力科学与工程，2008，24(8):37-40.
作者简介：祁建华（1978-），男，工程师，从事电力工程管理和变电站的研究。
论文作者:祁建华,周琦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签：测温论文; 光纤论文; 分布式论文; 技术论文; 变电站论文; 开关柜论文; 高压论文; 《电力设备》2018年第10期论文;