一、電力行業火災監測概述

1.1概述

電力系統中的關鍵電氣設施的安全運行是電力系統的有效保障，也是整個國民經濟正常運轉的基本保證。電氣設施產生故障的大部分原因是設備局部過熱引起的，主要是由于電氣設備的裸露接頭壓接不良，在大負荷電流作用下，接頭溫度升高，輕則發生停電故障，重則引發火災，造成重大經濟損失。

為了有效防范供電系統因溫升引發的停電/火災事故，近幾年市場上出現了多種不同類型的測溫產品，如紅外線測溫儀、電子類測溫儀和光學類測溫儀。紅外線測溫儀因信號不能遠傳，不能構成實時在線監測；電子類測溫儀因信號傳輸距離不遠，絕緣性能差，而且信號易受干擾等原因正逐步退出市場；而光學類測溫儀則因其絕緣性能好，可多個探頭串接，可遠距離傳輸信號，不受干擾等優勢正逐步取代傳統的電子類產品。

本文介紹的光纖光柵電力溫度安全在線監測系統就是將光探測技術應用于電力系統。

1.2火災監測系統應用范圍

【高壓變壓器的測量】

通過對變壓器溫度的檢測，可以在線實時反映變壓器的運行情況，通過系統的預警、報警功能，及時的顯示變壓器的異常狀況，對變壓器可能存在的問題提供參考數據。

圖 1.高壓變壓器

【高壓變電站的監測】

通過對變電站、開關柜、母線接頭等的溫度監測，可以實時反映各個測試點的運行情況，對異常情況及時報警，并通過通訊端口傳輸到中心控制站，達到變電站無人值守運行。

圖2.開關柜           圖3.接線端子

【電力環網柜的測量】

在保證正常輸電的同時，對各環網柜進行定期巡檢，及時發現事故隱患及時處理。記錄環網柜各個時期的運行數據，并對其分析，可以有效地了解整個電網的營運狀態。

圖4.電力環網柜

【電力傳輸線的測量】

電力傳輸線的損壞會極大地影響各方面的正常生活和正常生產，對其長期實時的監控，能在事故發生之前提出警告，尤其是地埋電纜隱患不易發現，對它的監控更具重要意義。

圖5.電纜橋架                圖6.電纜溝

二、Esafe1000光纖光柵電力溫度安全在線監測系統介紹

北京品傲光電科技有限公司研發的Esafe1000光纖光柵電力溫度安全在線監測系統使用光纖作為感溫元件和信號傳輸介質，為提高光纖對溫度的敏感程度及準確定位能力采用國際-先進的光纖局部加工技術，在普通單模光纖上制作一系列的溫度敏感區——光纖光柵，這些敏感區可以精確、靈敏地探測到周圍溫度的細微變化，而光纖的其他部分只是用于信號傳輸，對機械應力和環境干擾不敏感，從而保證整個光纖光柵感溫探測系統的高靈敏性和低誤報率。

2.1系統組成

Esafe1000光纖光柵電力溫度安全在線監測系統是由光纖光柵溫度傳感器、傳輸光纜、溫度在線監測儀和計算機四部分組成。溫度傳感器由光纖光柵探頭和連接光纜組成，安裝在測溫現場，溫度在線監測儀和計算機安裝在控制室內現場和控制室之間采用單模光纖進行信號傳輸，溫度在線監測儀通過以太網口向計算機傳送溫度信號，由計算機系統實施數據處理、故障診斷、報警及控制。可針對不同的監測需求組網形成光纖光柵電力溫度安全在線監測系統，應用案例如下圖7、8、9所示：

圖7.開關柜觸頭溫度在線監測系統

圖8.高壓輸電線路運行溫度及應力變形安全在線監測系統

圖9.電力設備運行溫度在線監測系統

2.2系統特點

a.先進的光纖溫度測量技術

Esafe1000光纖光柵電力溫度在線監測預警系統通過探測波長編碼采集數據，屬于數字量測量，避免了傳統傳感器易受電源波動、傳輸線路損耗等因素影響的問題。

b.安全的無電檢測技術

溫度傳感器無源，檢測現場無需供電，本質安全。

c.實時在線，全天24小時安全守護

全年365×24小時不間斷在線監測，從根本上杜絕人員疏忽導致的事故。

d.準確性、靈活性、穩定性

測溫精度達到±0.5℃，用戶可根據自身要求設置各種報警方式如多級溫度報警和多級溫差報警等。探測器僅對溫度敏感，系統穩定可靠，傳感器無零漂，長期使用無需標定。

e.兼容性、擴展性

單套系統測溫容量從單點到432點可靈活支配及平滑升級。可借助10M以太網、RS232、RS485等標準接口與局域網及MIS、CIS網實現互聯，實時數據共享。

2.4軟件界面

圖10.軟件主界面，柜溫總覽

 

圖11.點選單柜溫度顯示

圖12.監測數據一覽窗口

圖13.點選單點溫度對比條狀圖

2.5系統主要設備及介紹

1）光纖光柵網絡分析儀

型號：PI-8F24AC系列

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災探測器專用于電力行業及相關領域大容量、高精度測溫，可選配北京品傲光電科技的各種類型光纖光柵溫度計和感溫探頭，單臺設備的-大的監測點數可達1152點，所有監測點的單次掃描時間為1秒鐘。

2）單端電力溫度傳感器（適用于開關柜觸頭）

型號：FBGTS100

采用光纖光柵為測溫元件，多個光纖光柵測溫計之間直接通過光纖相互并聯，進行組網。其主要作用為：監測被測開關柜觸頭的表面溫度，實時傳遞溫度及火災報警信息至光纖光柵溫度在線監測儀。

3）串接式光纖光柵測溫計（適用于母線接頭）

型號：FBGTS200

采用光纖光柵為測溫元件，多個光纖光柵測溫計之間直接通過光纖相互串接，形成傳感鏈。其主要作用為：監測被測電纜接頭的表面溫度，實時傳遞溫度及火災報警信息至光纖光柵溫度在線監測儀。

2.6應用案例

采用FBGTS100探頭式光纖光柵測溫計和光纖光柵溫度在線監測儀對開關柜內部觸頭進行分布式實時監測：

圖14.開關柜監測方案圖

系統配置要求：

1）在監控室設置一臺16通道型光纖光柵溫度在線監測儀，可在1秒鐘內同時對現場布設的180只FBGTS100探頭式光纖光柵測溫計所采集的溫度信號進行分析，發送預警或報警信號；

2）每臺開關柜中，在每個靜觸頭上安裝一只FBGTS100探頭式光纖光柵測溫計，可在1秒鐘內準確感測觸頭溫度的細微變化，分辨率小于0.1℃。30臺開關柜共布設180只光纖光柵測溫計。

3）在每根母線的接頭（如開關柜與母線的連接處）及重點易過熱部位可選擇性地布設光纖光柵測溫計，確保全系統的安全供電，共計18只。

圖15.傳感器安裝示意圖

4）系統以電子地圖準確顯示各監測點及附近區域的當前溫度值、報警狀態及歷史溫度曲線，并可結合各條電纜的電流\電壓情況給出負荷—溫度曲線。

5）系統的主要材料是光纖，避免了開關柜內強大的電磁干擾，完整安全地把數據傳送至監視終端。光纖的護套采用特富龍材料，不僅耐高溫、耐高壓，具有極高的絕緣強度，而且還防止灰塵聚集，避免了爬電的可能。因此，該系統是一種高可靠性的分布式在線監測系統。