光纖光柵傳感器在變電站設備在線監(jiān)測中的廣泛應用
國網(wǎng)供電公司和福州華光天銳聯(lián)合組建研發(fā)團隊, 以先進光纖溫度傳感技術為基礎, 開發(fā)監(jiān)測軟件、組件式模塊及相關參數(shù)測試與監(jiān)測模擬試驗, 形成獨具特色的“多通道高精度變電站光纖光柵溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)”開發(fā)應用技術, 并在變電站成功實現(xiàn)監(jiān)測運行, 具有良好示范作用。
多通道變電站光纖溫度在線監(jiān)測的特點
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并應用多通道光波測量傳輸技術, 克服光學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、遠程通訊模塊聯(lián)合工作, 實現(xiàn)在線監(jiān)測變電站的開關柜和變壓器等設備中溫度變化信號, 并對溫度變化等級用不同的顏色進行標定, 實時預警設備健康狀況, 對運行維護人員給出維護指導建議。系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)通訊模塊可將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和預警結果, 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柜和變壓器的溫度變化狀況, 保障變電站設備運行的長期穩(wěn)定可靠。
變電站溫度監(jiān)測系統(tǒng)的難點有哪些
從當前對變電站溫度在線監(jiān)測研究應用看, 難點在于溫度信號提取的抗電磁場干擾和測量精度。由于變電站設備大都處在強電磁場、高電壓環(huán)境中, 因此受到來自空氣中以及電纜連接設備上的干擾信號影響嚴重。高壓開關柜觸頭溫度、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行測量和傳輸, 信號容易受強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。
多通道變電站溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案
光纖光柵傳感解調技術
系統(tǒng)采用先進半導體激光器、高靈敏度光電探測器, 自動調整增益, 具有不帶電, 本質安全, 不受電磁干擾, 防潮濕等特點, 克服光學器件因工作時間長, 造成的信號偏移。
在線溫度信號識別技術
應用知識庫決策分析等信號識別技術, 實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠, 能夠克服光學器件因工作時間長造成的信號偏移, 大幅提高解調精度和準確度, 測溫精度全量程達到±1℃, 局部精度達0.5℃, 重復性可達1pm。
自動分析判斷技術
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)簡單培訓即可熟練操。在開關柜和變壓器溫度信號提取與識別基礎上, 具有基于溫度監(jiān)測的變電站故障預警技術, 對不同等級的故障提前預警, 對運行維護人員給出維護指導建議。
信息集成管理技術
通過工控機及系統(tǒng)集成軟件對高壓開關柜溫度信息、變壓器溫度信息、維護記錄進行詳細管理, 可隨時查看歷史信息和更換維護記錄。對各監(jiān)控裝置的動態(tài)參數(shù)進行集成, 建立變電站設備狀態(tài)綜合數(shù)據(jù)庫, 自動生成設備狀態(tài)參數(shù)報表和變化趨勢曲線, 對設備歷史參數(shù)進行趨勢分析和相對比較相結合, 集成計算機處理功能, 實現(xiàn)設備的遠程和現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)測、診斷和評估。
模塊化結構設計
系統(tǒng)采用模塊化結構設計, 具有體積小、結構簡單、方便攜帶及功能強大等優(yōu)勢。信號采集單元按照變電站現(xiàn)場設備的分布就地安裝、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行通信。接口配置開放式通訊結構, 網(wǎng)口、串口等多種接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入-輸出, 系統(tǒng)易擴充性, 兼容性強, 可根據(jù)需要支持實現(xiàn)實時自動控制、智能調節(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, 被測量溫度應力等改變都會導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)波分復用和準分布式傳感。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)測預警的開發(fā)應用, 能夠及時獲取變電站開關柜和變壓器等設備特征參量, 克服傳統(tǒng)人工定期巡檢費時費力等局限性, 結合故障診斷系統(tǒng)軟件可對設備進行分析處理, 將改進現(xiàn)有技術不足, 建立起完善的在線監(jiān)測體系, 對于提高變電站運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、延長設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備在線監(jiān)測的應用推廣, 為建設信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化的智能電網(wǎng)變電站提供支持保障。
