一种变电站高压开关柜新型光纤测温系统技术方案

本发明专利技术属于变电站开关柜测温技术领域，具体涉及一种变电站高压开关柜新型光纤测温系统，包括下位机及与其通过多通道连接的多个光纤法

【技术实现步骤摘要】
一种变电站高压开关柜新型光纤测温系统


[0001]本专利技术属于变电站开关柜测温
，具体涉及一种变电站高压开关柜新型光纤测温系统。

技术介绍

[0002]变压器是重要的电器设备，在设备长期运行过程中，变压器内连杆、固定件、线圈和铁芯等部位因电阻、漏磁等因素影响而发热，这种发热进而会引起油温的升高，导致变压器绝缘油分解，影响油质量量，增加变压器内压力，降低绝缘油的绝缘性能，引起变压器爆炸烧毁，造成事故和大面积停电。变压器正常工作状态下，绝缘油的温度在105℃以内，线圈绕组温度在140℃以内，局部轻度过热170至200℃，局部重度过热300至400℃，部分连杆和固定件温度可达700至1000℃。通常，油温、绕组温度与环境、负载情况有关。
[0003]过去，由于变压器内高绝缘要求和内部的高电磁干扰，这些发热部位的温度无法监测，只能够监测到整体的油温，或者分析绝缘油分解为成分气体的含量来判断油温等，无法判断确切点的温度，从而无从判断过热的原因，也无法判断局部过热重要和非重要性，所以无法提前预测到事故隐患，也不能对变压器的结构设计给出合理的建设性的意见。
[0004]变电站的高压开关柜是重要的电器设备。35kV高压开关柜作为电力系统应用数量较多的导流设备，在设备长期运行过程中，其中元器件因氧化、灰尘、松动、过负荷、接触不良等原因都会引起发热，发热部位容易造成安全隐患。开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度无法监测，由此最终导致火灾事故。高压设备刀闸等部位的连接是否紧密，开关表面是否氧化腐蚀、紧固螺栓是否松动等问题都无法在运行时发现，而这些都是造成高压设备过热甚至出现严重事故的诱因，如何通过对温度的在线监测来避免事故的发生就成为目前的主要问题。通过监测开关柜内触点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生。目前采用日常人工巡视和红外测温，但由于开关柜为封闭式结构，内狭小，人工巡检柜内就成为盲区，红外测温必须与待测物体保持一定距离，且受环境影响较大，测量误差较大。因此实现温度在线监测是保证高压开关柜安全运行的重要手段。
[0005]为有效解决上述问题，本申请专利技术人针对高压开关柜测温技术研究，考虑到高压开关柜空间狭小、封闭结构、不易测量、高压等特点,分析高压开关柜环境下易发生故障的部位和生成形式，并对故障机理进行研究，进行有限元温度分析；提出一种光纤珐珀在线温度监测技术，将传感器放置在开关柜内部的高压触点上，从根本上解决高压开关柜内触点运行温度不易监测的难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种变电站高压开关柜新型光纤测温系统，该系统能够实现对封闭式高压开关柜内部温度实时在线监测，其本身不带电，具有本质防爆、防雷、防腐蚀、抗电磁干扰等优点，可实现大型电力电缆设备内部温度实
时在线监测。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种变电站高压开关柜新型光纤测温系统，包括下位机及与其通过多通道连接的多个光纤法
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珀传感器，所述的下位机通过USB通信与上位机连接；所述的上位机完成数据通信，多通道数据解码，实时显示多通道数据，保存数据以及后续处理的工作；所述的下位机完成多通道的光纤法
‑
珀传感信号采集、处理、解调并与上位机完成通信。
[0008]具体的，所述的上位机采用PC机。
[0009]具体的，所述的下位机包括有多个与光纤法
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珀传感器对应的光纤法
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珀传感信号采集解调模块和主控模块，所述的光纤法
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珀传感信号采集解调模块分别通过SPI与主控模块通信连接将解调出来的光纤法
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珀传感器腔长值送达主控模块，所述的主控模块将光纤法
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珀传感器的腔长值通过USB通信发送至上位机。
[0010]具体的，所述的光纤法
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珀传感信号采集解调模块包括光学系统、信号采集处理电路、嵌入式解调系统，所述的光学系统包括有光纤法
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珀传感器、光源、光纤耦合器和对应通道的解调模块；所述的光源经过光纤耦合器分为多路到达光纤法
‑‑
珀传感器，携带光纤法
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珀传感器信息的光进入对应的解调模块进行解调。
[0011]具体的，所述的解调模块包括柱面镜、光楔、光电探测器，所述的光楔包括一端夹在一起呈夹角θ的两块光学玻璃片，而位于上方的一块光学玻璃片的另一端通过光纤垫起，内表面为镀膜面，形成中间为空气的光楔结构；所述的柱面镜为凹柱面镜，其焦距为：f=17.74(mm)；其曲率半径为fρ=2 f =35.47(mm)；所述的光楔安装在光电探测器表面，所述的光电探测器设置在柱面镜的二倍焦距处。
[0012]具体的，所述的夹角θ<0.29
°
。
[0013]具体的，所述的光源选用中心波长为848
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852nm，带宽为48
‑
52nm，功率为3
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5mW的SLD光源。
[0014]具体的，所述的嵌入式系统包括FPGA+DSP系统及相应的通信接口电路，所述的FPGA选用EP2C8T144C8N芯片，而DSP采用TMS320C28346芯片，所述的通信接口电路。
[0015]具体的，所述的信号采集处理电路包括光电探测器的接口电路及模拟信号输入信号处理电路。
[0016]具体的，所述的光电探测器为CCD探测器。
[0017]本专利技术的有益效果是：采用基于宽带超辐射光源的光纤珐珀传感测温测量系统，适用于封闭式高压开关柜触点、母排接头等的温度测量，采用耐污性能优良的硅橡胶外套光纤传输，满足绝缘耐压要求，可安装在设备内部，不降低原来设备的安全特性，测点的测温周期小于50ms，传感器引出光纤在30cm爬电距离内可耐受超过95KV的工频电压，测温高达600度。
[0018]本专利技术使用光纤珐珀在线温度监测技术采用光纤感应和传输温度信号，光纤具有优异的绝缘性能，传感器采用特殊的封装工艺，没有熔接点，不会导致传感器被电压击穿，稳定工作温度为700℃。能够安装在变压器内核心结构以及开关柜内的高压，因此光纤温度传感器能够直接安装到开关柜内的高压触点上，实现了开关柜温度的在线监测，准确的在线测量高压触点的运行温度，从根本上解决了高压开关柜内触点运行温度不易监测的难题。
[0019]光纤珐珀实时温度监测具有以下技术特点:1）抗电磁干扰、抗腐蚀，安全稳定；2）实现监测现场无电信号，可靠性高；3）寿命长；4）实时，全天24小时监护；5）简便可靠的多种报警方式；6）、兼容性、扩展性好。本方案采用光纤珐珀温度探测技术, 克服传统温度监测的缺陷，直接测量变压器、高压开关柜可能热点位置的温度。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的系统结构示意图；图2是下位机结构框图；图3是光纤法
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珀传感信号采集解调模块的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变电站高压开关柜新型光纤测温系统，其特征在于，包括下位机及与其通过多通道连接的多个光纤法
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珀传感器，所述的下位机通过USB通信与上位机连接；所述的上位机完成数据通信，多通道数据解码，实时显示多通道数据，保存数据以及后续处理的工作；所述的下位机完成多通道的光纤法
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珀传感信号采集、处理、解调并与上位机完成通信。2.根据权利要求1所述变电站高压开关柜新型光纤测温系统，其特征在于，所述的上位机采用PC机。3.根据权利要求1所述变电站高压开关柜新型光纤测温系统，其特征在于，所述的下位机包括有多个与光纤法
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珀传感器对应的光纤法
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珀传感信号采集解调模块和主控模块，所述的光纤法
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珀传感信号采集解调模块分别通过SPI与主控模块通信连接将解调出来的光纤法
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珀传感器腔长值送达主控模块，所述的主控模块将光纤法
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珀传感器的腔长值通过USB通信发送至上位机。4.根据权利要求3所述变电站高压开关柜新型光纤测温系统，其特征在于，所述的光纤法
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珀传感信号采集解调模块包括光学系统、信号采集处理电路、嵌入式解调系统，所述的光学系统包括有光纤法
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珀传感器、光源、光纤耦合器和对应通道的解调模块；所述的光源经过光纤耦合器分为多路到达光纤法
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珀传感器，携带光纤法
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珀传...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤会增，郭凯，张利，张高峰，陈凯，郭果，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：