电力系统的温度监测方案.docx

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电力系统的温度监测方案

电力系统温度监测项目

技

术

方

案

昆明理工大学测试计量技术与仪器联合实验室

第一章概述

目前电气开关柜、高压电缆及接头、大电流接点等易发热位置的定期监测均需人工进行，缺乏及时有效的跟踪监测手段，设备的安全可靠性得不到有效的保证，同时设备检修维护工作也非常大，尤其是开关柜不能得到有效的检测，由于是封闭式的，只能对外部测温，不能直接有效的对开关柜内部发热点做及时有效的监测。

实现温度在线监测是保证高压开关柜及电缆安全运行的重要手段，因此安装一套在线温度监测系统是非常必要的，根据此次实际情况结合综合保护系统可以更提高电站自动化水平，真正的实现无人职守。

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电气设备的过热故障可分为外部热故障和内部热故障两类：

外部热故障

电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患。

此类故障占外部热故障的90%以上。

据数据统计，可以看到线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77%，它们的平均温升约在30℃左右，其它外部接头的平均温升在20-25℃之间，结合检测经验，按温升的多少，可将外部故障分为轻微、一般和严重三种。

内部热故障

高压电气设备内部热故障的特点是故障点密封在绝缘材料或金属外壳中，如电缆，内部热故障一般都发热时间长而且较稳定，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，因此可以通过检测其周围材料的温升来诊断高压电气设备（如电缆）的内部故障。

第二章：

总体设计

一、系统结构

二、光纤光栅测温系统工作原理

光纤光栅测温系统由光纤光栅温度传感器、单模光缆（用于远距离信号传输）、光纤温度在线监测仪及计算机终端等设备组成。

系统工作时，光纤温度在线监测仪内部光源发出连续的宽带光，经光缆传输到监测现场布设的光纤光栅温度传感器，这些传感器内部的测量敏感元件——光纤光栅对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，经同一传输光缆返回到光纤温度在线监测仪内部探测器来测定出各个传感器所返回的不同窄带光的中心波长，从而解析出各监测点的温度值。

由于多个传感器所返回的窄带光信号中心波长范围不同，所以可以将这些传感器串接组网实现多点同时测量，大大简化了传感器及引出线的布设，避免了以往逐点测量的不便。

三、主要技术指标

测温范围：

-40℃～+200℃

所有监测点测量时间：

<1秒

测温精度：

±0.5℃

测温分辨率：

0.1℃

光纤传输距离：

20km

测温主机使用环境温度：

-10℃～50℃

测温主机保存环境温度：

-30℃～70℃

测温主机使用环境湿度：

0～80%（无凝露）

测温主机存储环境湿度：

0～95%（无凝露）

使用环境：

无腐蚀性气体

抗振动性能：

5～50Hz（5分钟往复）

抗冲击性能：

20KG11mS3方向进行

抗干扰性能：

1KV1μS脉冲

传感器：

防水、防电、防尘、防潮、防震

测温主机电源要求：

180～270V，50HZ±5HZ

隔离：

无需

四、系统功能

实现设备由于过热产生故障的早期预测，防患于未然。

发生过热故障时，系统能提供报警并准确定位过热位置，指导检修工作。

直观显示电缆接头、设备、母线温度的具体位置及名称，实时连续的温度监测。

保存历史数据，作为运行经验的积累和事故分析的依据。

具有局域网络接口，可与站内的管理网络相连，实现信息的共享，连结站内局域网的计算机可同样具有温度显示和报警功能，安装于主控室的主机和连网的计算机能够自动显示相应的报警提示。

光纤温度在线监测监控系统作为传统缆式温感火灾探测器的替代品，具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好、检测故障准确直观等优点，实现了传统式温度测量无法实现的诸多功能和现场无法解决的问题。

系统设备操作简单，温度传感器防水、防电、防尘、防震，可适应恶劣环境工作。

系统具有故障在线诊断功能。

可显示每个温度传感器的使用情况，监视每个传感器是否处于正常工作状态或断路状态，并对断路位置进行报警。

用户可根据需要通过系统对每个温度传感器设定不同的报警温度。

当温度达到预定值时，系统声光报警，显示故障电缆头位置，并且可以通过自动呼叫系统（发送手机短信或打电话）通知有关人员，短信内容显示故障相关信息。

系统可根据开关柜及电缆头温度正常与否进行分析判断，根据温度变化趋势对可能出现的事故进行报警，具有超温报警、温升异常报警、越限事故自动记录打印以及事故追忆功能。

系统可生成各个监测点的温度实时及历史趋势图，同时可根据操作人员需要生成各类图形和统计报表。

可以实现实时或召唤打印报警事件以及指定的各类图形和统计报表。

日文读书据按秒记录并显示相应的温度变化曲线，日温度变化曲线保存一年，如有必要可拷贝到其他存储介质中。

系统对同每根电缆的每个电缆头进行一段时间范围内记录分析曲线走势图，再根据该电缆的基本参数及使用时间做出分析报告，判断此时电流大小（理论值），以利于对该电缆的保护。

系统具有良好的人机界面，可对任一点进行数据查询，也可对任一监测点进行预警值、报警值、记录精度的设定和参数的修改。

电子地图显示，准确查询每监测点的具体情况。

系统具有数据远传通信功能，同时支持多层管理，可设定管理员权限，使相关领导在办公室内就对现场状况一目了然。

系统具有扩展功能，可自身纵向扩展或与其他设备横向扩展，从而实现对电缆隧道的全自动化管理。

第三章系统硬件功能实现

一、Esafe-1000光纤温度在线监测仪功能

为光纤光栅传感器阵列提供输入光源并对光纤光栅传感器输出的光信号进行解析，该系列的光纤温度在线监测仪内嵌功能强大的嵌入式计算机，配置有USB外挂存储器接口和标准RS232及10M以太网计算机通信接口。

可以通过上位机液晶屏直观显示所有被测量的数值以方便操作人员读取，也可通过标准通信接口将温度测量值传送给集中监测站。

二、FBGT-E光纤光栅温度传感器

Ø准分布式组网：

多个光纤光栅传感器可以串接使用

Ø测温分辨率高

Ø测温精度高

Ø测温范围宽

Ø长期使用无零点漂移

Ø全光测量及信号传输，不受电磁干扰

Ø耐腐蚀、抗冲击振动

第四章方案简介

一、总体监测方案

（1）采用光纤光栅温度传感器和光纤温度在线监测仪对测温点进行准分布式温度实时监测。

（2）设置1个监控室，监控室设在值班室。

（3）系统测温分辨率为0.1℃，系统所有监测点的单次测量时间小于1秒钟。

二、详细说明

（1）沿被监测开关柜并行布设两根16芯监测光缆，每间隔两台开关柜从监测光缆的其中1根光纤各自引出18个光纤光栅温度传感器，分别可对2台开关柜共18个测点进行监测。

（2）该监测项目对开关柜共计300个传感器。

（3）监控系统图：

三、本系统特点

1、实时性：

全年365×24小时不间断在线监测，时刻保证高压设备处于受监控状态，安全不受人为因素影响，将人员疏忽导致的事故几率降至最低。

2、安全性：

温度传感器无源，监测现场无电，不受强电场和强磁场的干扰。

系统经过中国电科院的580KV工频耐压试验，绝缘耐压性能满足500KV及以下电压等级的变电站的绝缘等级。

系统的安装模式经过与天津电科院防污闪中心的专家研究，制定了三种防污闪安装模式，充分保障系统的安装不会降低被测设备的绝缘耐压等级和安全性。

3、先进性：

光纤光栅温度在线监测系统通过探测光纤传感器波长移动量采集数据，属于数字量测量，避免了传统传感器易受电源波动、传输线路损耗等干扰因素影响的问题。

4、兼容性：

监测仪自带以太网口，可与电力系统综合自动化系统、远程图像监控系统、消防系统等融为功能更加强大的综合系统，可与局域网、广域网、internet网及MIS系统方便连接，实现数据共享，简捷管理。

5、准确性：

数字式测量技术保证了测温精度和测温的重复性，测温精度达到±0.5℃，温度分辨率达到0.1℃，同时还具有响应速度快的特点，响应时间小于1秒。

可以满足电力系统安全的需要。

6、灵活性：

用户可根据自己的需求，灵活、方便地设置各种参数、控制量，可得到满意的、丰富的用户界面。

7、稳定性：

温度传感器本身为无源器件，仅对温度敏感，不受振动、冲击、位移、潮湿等因素的影响，温度感测及传送均为光信号，因而监测现场没有电子设备，不受电磁干扰，系统稳定可靠。

8、长寿命：

系统采用的元部件都是原用于通讯系统中的，通讯系统中所有器件寿命不低于25年，保守估计系统保证可靠运行15年。

9、扩展性：

一台主机从一路可扩充到四路甚至到十六路，由于传感器安装方便，而且可以单线多路复用，可以根据客户和工程的需要，灵活的增设测温点。

第五章、系统软件功能实现

一、服务器软件模式，功能强大运行稳定

服务器软件具有在线采集、监测、分析现场温度的功能，这些分析包括超温分析、温升趋势分析、温度梯度分析和自动环境温度补偿等，并能作出报警、对比、历史记录等处理，保障在电缆发生事故之前作出处理。

这些方法都是基于大量现场实践的基础上实现的，具有极高的可靠性和准确性。

二、直观显示电缆接头、电缆桥架分布及电缆走向

软件充分发挥了温度监测与地理信息相结合的优势，在软件界面上直观显示电缆沟道图、并在沟道图中显示出电缆走向及电缆接头分布位置，软件可实时显示出电缆接头的温度数值。

三、图示化功能菜单，汇集了系统的主要功能，简洁明了

功能菜单上包括了总貌、报警、对比、历史、设置、退出、多窗口、导航、诊断、帮助、关于等功能按钮，通过单击即可进入相关功能。

四、功能强大的报警分析功能

系统报警时，“报警”对话框自动弹出，提供了报警测点的准确位置、测点名称以及这次报警的详细时间，同时在沟道平面图上测点所在位置变成红色。

由于系统能指示出故障发生的准确部位，因此能有效指导检修工作。

报警功能包括超温报警、温升趋势报警等，报警信息可以被永久记录。

五、历史记录分析，预测电缆接头老化程度及电缆火灾事故

历史记录分析功能保存了自系统安装以来所有测点温度的变化情况。

根据您的需要选择不同的测点、不同的时间段，可综合分析电缆及电缆接头的运行情况。

根据温升趋势，可早期预测出电缆及电缆接头的老化程度，并确定可能出现过热故障的部位，提供电缆设备的维修依据。

被测设备温度月变化趋势分布图

六、灵活的参数设置，满足各种复杂的现场需求

灵活的参数设置使得系统的分析和报警功能更加完善。

用户可根据现场实际情况灵活配置记录间隔、记录方式、温度报警值、温度趋势报警值等参数。

七、完善的在线设备自检功能，有力的保障了设备的安全运行

系统具有设备自检功能。

包括：

温度传感器、智能集线器、网络通讯设备等。

系统设备的自我诊断能力，方便了设备的检查、维修工作，同时也保证了设备正常有效的工作。

八、功能完善的系统组态软件，随时适应现场变化

专有的界面组态软件,可提供系统界面的在线组态，可实现测点的增加、修改、删除及图形界面的绘制、修改等强大的功能。

方便灵活的组态方式，使用户可以自行修改系统界面。

第六章售后服务条款

一、技术支持服务

1、本地化服务

2、强大的服务队伍和服务体系

3、完善的备件库

二、培训计划

三、售后服务计划

1、电话支持服务

2、现场支持服务

3、设备维修服务

4、设备更换服务

5、区域经理服务

6、投诉受理服务

昆明理工大学测试计量技术与仪器联合实验室设有客户投诉中心，提供投诉热线电话，受理用户对昆明理工大学测试计量技术与仪器联合实验室服务质量的投诉。

保证用户的投诉在24小时内得到处理。

售后技术支持

昆明技术支持中心

地址：

云南昆明盘龙环城东路50号

邮编：

650051

电话：

86－871－3358453

传真：

86－871－3358453

附录近期电力测温报警系统部分业绩

项目名称

地点

项目简介

曲靖供电局闲云庄110kV变电站电力测温报警系统