電纜溝溫度監(jiān)測系統(tǒng)

1、Pi-Optlcn北京品傲光電科技有限公司安鋼動(dòng)力廠傳輸電纜溫度監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)第一章概述1第二章總體設(shè)計(jì) 2一、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .2二、光纖光柵測溫系統(tǒng)工作原理 .3三、技術(shù)指標(biāo) .3四、系統(tǒng)功能 . .4第三章 系統(tǒng)硬件功能實(shí)現(xiàn) 7一、Esafe-1000-8溫度在線監(jiān)測儀功能 .7二、FBGT-E 光纖光柵溫度傳感器 . 8第四章方案簡介 .9一、整體監(jiān)測方案 .9二、詳細(xì)說明 .9三、本系統(tǒng)特點(diǎn) .10第五章系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn) .12第六章售后服務(wù)條款 .16第七章系統(tǒng)設(shè)備清單 .17第一章 概述隨著鋼廠用電量的增大， 自動(dòng)化水平相應(yīng)提高， 電纜用量越來越多。 由于電 線長度增加， 其火災(zāi)事故的

2、發(fā)生幾率也相應(yīng)增加。 目前在建和運(yùn)行中供電系統(tǒng)大 多仍采用易燃電纜，因此，電纜防火問題尤為突出。根據(jù)電力事故分析，電纜故障引起的火災(zāi)將導(dǎo)致大面積電纜燒損，造成被迫 停機(jī)，短時(shí)間內(nèi)無法恢復(fù)生產(chǎn)，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。通過事故的分析，引起電線 溝內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的直接原因是電纜中間頭制作質(zhì)量不良、 壓接頭不緊、 接觸電阻過 大，長期運(yùn)行所造成的電纜頭過熱燒穿絕緣、 最后導(dǎo)致電纜溝內(nèi)火災(zāi)的發(fā)生。 針 對(duì)以上分析我們?cè)O(shè)計(jì)了這套傳輸電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)。故障分析1、電氣設(shè)備的過熱故障可分為外部熱故障和內(nèi)部熱故障兩類：1) 、外部熱故障電氣設(shè)備的外部熱故障主要指裸露接頭由于壓接不良等原因，在大電流作用 下，接頭溫度

3、升高，接觸電阻增大，惡性循環(huán)造成隱患。此類故障占外部熱故障 的 90%以上。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， 可以看到線夾和刀閘觸頭的熱故障占整個(gè)外部熱故障 的 77%，它們的平均溫升約在 30 度左右，其它外部接頭的平均溫升在 20-25 度 之間，結(jié)合檢測經(jīng)驗(yàn)，按溫升的多少， 可將外部故障分為輕微、 一般和嚴(yán)重三種。 2) 、內(nèi)部熱故障高壓電氣設(shè)備內(nèi)部熱故障的特點(diǎn)是故障點(diǎn)密封在絕緣材料或金屬外殼中， 如 電纜，內(nèi)部熱故障一般都發(fā)熱時(shí)間長而且較穩(wěn)定， 與故障點(diǎn)周圍導(dǎo)體或絕緣材料 發(fā)生熱量傳遞，使局部溫度升高， 因此可以通過檢測其周圍材料的溫升來診斷高 壓電氣設(shè)備(如電纜)的內(nèi)部故障。第二章：總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下

4、圖為系統(tǒng)簡化結(jié)構(gòu)圖上位機(jī)組態(tài)MIS網(wǎng)絡(luò)（可選）光傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀傳輸光纜電纜層電纜層直芝:二電纜層光纖光柵傳感器電纜層電纜層二二電纜層光纖、光纖光柵測溫系統(tǒng)工作原理光纖光柵測溫系統(tǒng)由光纖光柵溫度傳感器、單模光纜（用于遠(yuǎn)距離信號(hào)傳 輸）、光纖溫度在線監(jiān)測儀及計(jì)算機(jī)等終端監(jiān)測設(shè)備組成。系統(tǒng)工作時(shí)，光纖溫 度在線監(jiān)測儀內(nèi)部光源發(fā)出連續(xù)的寬帶光， 經(jīng)光纜傳輸?shù)奖O(jiān)測現(xiàn)場布設(shè)的光纖光 柵溫度傳感器，這些傳感器內(nèi)部的測量敏感元件一一光纖光柵對(duì)該寬帶光有選擇 地反射回相應(yīng)的一個(gè)窄帶光， 經(jīng)同一傳輸光纜返回到光纖溫度在線監(jiān)測儀內(nèi)部探 測器來測定出各個(gè)傳感器所返回的不同窄帶光的中心波長， 從而解析出各監(jiān)測點(diǎn) 的溫度

5、值。由于多個(gè)傳感器所返回的窄帶光信號(hào)中心波長范圍不同， 所以可以將 這些傳感器串接組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)測量， 大大簡化了傳感器及引出線的布設(shè)， 避 免了以往逐點(diǎn)測量的不便。三、主要技術(shù)指標(biāo)測溫范圍：-55 C+250C所有監(jiān)測點(diǎn)測量時(shí)間： <1 秒測溫精度：土 0.5 C測溫分辨率：0.1 C光纖傳輸距離： 20km四、系統(tǒng)功能1、實(shí)現(xiàn)設(shè)備由于過熱產(chǎn)生故障的早期預(yù)測，防患于未然。2、發(fā)生過熱故障時(shí)，系統(tǒng)能提供報(bào)警并準(zhǔn)確定位過熱位置，指導(dǎo)檢修工作。3、直觀顯示電纜接頭、設(shè)備、母線溫度的具體位置及名稱，實(shí)時(shí)連續(xù)的溫度監(jiān) 測。保存歷史數(shù)據(jù)，作為運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累和事故分析的依據(jù)4、具有局域網(wǎng)絡(luò)接口，可

6、與站內(nèi)的管理網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)信息的共享，連結(jié)站內(nèi) 局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)可同樣具有溫度顯示和報(bào)警功能， 安裝于主控室的主機(jī)和連網(wǎng)的 計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)顯示相應(yīng)的報(bào)警提示。5、光纖溫度在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)作為傳統(tǒng)纜式溫感火災(zāi)探測器的替代品， 具有精 度高、數(shù)據(jù)傳輸及讀取速度快、自適應(yīng)性能好、檢測故障準(zhǔn)確直觀等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) 了傳統(tǒng)式溫度測量無法實(shí)現(xiàn)的諸多功能和現(xiàn)場無法解決的問題。6、系統(tǒng)設(shè)備操作簡單，溫度傳感器防水、防電、防塵、防震，可適應(yīng)惡劣環(huán)境 工作。7、系統(tǒng)具有故障在線診斷功能?？娠@示每個(gè)溫度傳感器的使用情況，監(jiān)視每個(gè) 傳感器是否處于正常工作狀態(tài)或斷路狀態(tài)，并對(duì)斷路位置進(jìn)行報(bào)警。8、用戶可根據(jù)需要通過系統(tǒng)對(duì)每個(gè)

7、溫度傳感器設(shè)定不同的報(bào)警溫度。 當(dāng)溫度達(dá) 到預(yù)定值時(shí)，系統(tǒng)聲光報(bào)警， 顯示故障電纜頭位置， 并且可以通過自動(dòng)呼叫系統(tǒng) （發(fā)送手機(jī)短信或打電話）通知有關(guān)人員，短信內(nèi)容顯示故障電纜頭相關(guān)信息。9、系統(tǒng)可根據(jù)電纜頭和電纜體溫度正常與否進(jìn)行分析判斷， 根據(jù)溫度變化趨勢 對(duì)可能出現(xiàn)的事故進(jìn)行報(bào)警， 具有超溫報(bào)警、 溫升異常報(bào)警、 越限事故自動(dòng)記錄 打印以及事故追憶功能。10、系統(tǒng)可生成各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的溫度實(shí)時(shí)及歷史趨勢圖，同時(shí)可根據(jù)操作人員 需要生成各類圖形和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。 可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或召喚打印報(bào)警事件以及指定的各 類圖形和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。 日文讀書據(jù)按秒記錄并顯示相應(yīng)的溫度變化曲線， 日溫度變 化曲線保存一年，如

8、有必要可拷貝到其他存儲(chǔ)介質(zhì)中。11、系統(tǒng)對(duì)同每根電纜的每個(gè)電纜頭進(jìn)行一段時(shí)間范圍內(nèi)記錄分析曲線走勢 圖，再根據(jù)該電纜的基本參數(shù)及使用時(shí)間做出分析報(bào)告， 判斷此時(shí)電流大小 （理論值），以利于對(duì)該電纜的保護(hù) 12、 系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，可對(duì)任一點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，也可對(duì)任一監(jiān)測 點(diǎn)進(jìn)行預(yù)警值、報(bào)警值、記錄精度的設(shè)定和參數(shù)的修改。電子地圖顯示，準(zhǔn)確查 詢每監(jiān)測點(diǎn)的具體情況。13、系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳通信功能，同時(shí)支持多層管理，可設(shè)定管理員權(quán)限， 使相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在辦公室內(nèi)就對(duì)現(xiàn)場狀況一目了然。14、系統(tǒng)具有擴(kuò)展功能，可自身縱向擴(kuò)展或與其他設(shè)備橫向擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)電纜隧道的全自動(dòng)化管理。第三章系統(tǒng)硬件功能實(shí)現(xiàn)

9、一、Esafe-1000光纖溫度在線監(jiān)測儀功能 為光纖光柵傳感器陣列提供輸入光源并對(duì)光纖光柵傳感器輸出的光信號(hào)進(jìn)行解析，該系列的光纖溫度在線監(jiān)測儀內(nèi)嵌功能強(qiáng)大的嵌入式計(jì)算機(jī)，配置有USB外掛存儲(chǔ)器接口和標(biāo)準(zhǔn) RS232及 10M以太網(wǎng)計(jì)算機(jī)通信接口?？梢酝ㄟ^上位機(jī)液 晶屏直觀顯示所有被測量的數(shù)值以方便操作人員讀取，也可通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口將溫度測量值傳送給集中監(jiān)測站。、FBGT-E表面式光纖光柵溫度傳感器準(zhǔn)分布式組網(wǎng)：多個(gè)光纖光柵傳感器可以串接使用 測溫分辨率高測溫精度高測溫范圍寬長期使用無零點(diǎn)漂移全光測量及信號(hào)傳輸，不受電磁干擾耐腐蝕、抗沖擊振動(dòng)第四章 方案簡介、總體監(jiān)測方案(1) 采用光纖光柵

10、溫度傳感器和光纖溫度在線監(jiān)測儀對(duì)電纜進(jìn)行準(zhǔn)分布 式溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測。(2) 設(shè)置 1 個(gè)監(jiān)測站：通過沿電纜布設(shè)的監(jiān)測光纜中的 2 根光纖進(jìn)行 通信。(3) 沿被監(jiān)測電纜并行布設(shè)一根監(jiān)測光纜，每間隔50 米從監(jiān)測光纜引出 9 個(gè)光纖光柵溫度傳感器，分別對(duì)電纜層電纜的關(guān)鍵部位進(jìn)行 溫度監(jiān)測。(4) 系統(tǒng)測溫分辨率為0.1 ° C,系統(tǒng)所有監(jiān)測點(diǎn)的單次測量時(shí)間小于 1秒鐘。、詳細(xì)說明(1) 沿被監(jiān)測電纜并行布設(shè)一根 16芯監(jiān)測光纜, 每間隔 50米從監(jiān)測光 纜的其中 1 根光纖各自引出 9 個(gè)光纖光柵溫度傳感器, 分別對(duì)電纜 層的關(guān)鍵部位進(jìn)行溫度監(jiān)測。(2)16芯監(jiān)測光纜中的每根光纖都可以通過

11、串接的方式引出30個(gè)光纖光柵溫度傳感器, 連接到 Esafe1000 型光纖溫度在線監(jiān)測儀的 1 個(gè) 通道進(jìn)行監(jiān)測。由此, 16芯監(jiān)測光纜中的 8根光纖就可以引出 180 個(gè)光纖光柵溫度傳感器對(duì)長1km的9根電纜同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測；所以， 16 芯監(jiān)測光纜中除預(yù)留 2 根光纖用于監(jiān)測站之間通信外,其他 14 根光纖可以共計(jì)引出420個(gè)光纖光柵溫度傳感器對(duì)長 20km的9根電纜進(jìn)行同時(shí)監(jiān)測，占用光纖溫度在線監(jiān)測儀的 8個(gè)通道、本系統(tǒng)特點(diǎn)1、實(shí)時(shí)性：全年365 X 24小時(shí)不間斷在線監(jiān)測，時(shí)刻保證高壓設(shè)備處于受 監(jiān)控狀態(tài)，安全不受人為因素影響，將人員疏忽導(dǎo)致的事故幾率降至最 低。2、安全性：溫度傳感器無

12、源，監(jiān)測現(xiàn)場無電，不受強(qiáng)電場和強(qiáng)磁場的干擾系統(tǒng)經(jīng)過中國電科院的 580KV 工頻耐壓試驗(yàn)， 絕緣耐壓性能滿足 500KV及以下電壓等級(jí)的變電站的絕緣等級(jí)。系統(tǒng)的安裝模式經(jīng)過與天津電科 院防污閃中心的專家研究，制定了三種防污閃安裝模式，充分保障系統(tǒng) 的安裝不會(huì)降低被測設(shè)備的絕緣耐壓等級(jí)和安全性。3、先進(jìn)性 ：光纖光柵溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)通過探測光纖傳感器波長移動(dòng)量采 集數(shù)據(jù)，屬于數(shù)字量測量，避免了傳統(tǒng)傳感器易受電源波動(dòng)、傳輸線路 損耗等干擾因素影響的問題。4、兼容性 ：監(jiān)測儀自帶以太網(wǎng)口，可與電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、遠(yuǎn)程圖 像監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等融為功能更加強(qiáng)大的綜合系統(tǒng)，可與局域網(wǎng)、 廣域網(wǎng)、in

13、 ternet網(wǎng)及MIS系統(tǒng)方便連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，簡捷管理。5、準(zhǔn)確性 ：數(shù)字式測量技術(shù)保證了測溫精度和測溫的重復(fù)性，測溫精度達(dá)到土 0.5 C,溫度分辨率達(dá)至0TC，同時(shí)還具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，響應(yīng)時(shí)間小于 1 秒?？梢詽M足電力系統(tǒng)安全的需要。6、靈活性 ：用戶可根據(jù)自己的需求，靈活、方便地設(shè)臵各種參數(shù)、控制量， 可得到滿意的、豐富的用戶界面。7、穩(wěn)定性 ： 溫度傳感器本身為無源器件，僅對(duì)溫度敏感，不受振動(dòng)、沖擊、 位移、潮濕等因素的影響，溫度感測及傳送均為光信號(hào)，因而監(jiān)測現(xiàn)場 沒有電子設(shè)備，不受電磁干擾，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。8、長壽命 ：系統(tǒng)采用的元部件都是原用于通訊系統(tǒng)中的，通訊系統(tǒng)中所有

14、器件壽命不低于 25 年，保守估計(jì)系統(tǒng)保證可靠運(yùn)行 15年。9、擴(kuò)展性 ：一臺(tái)主機(jī)從一路可擴(kuò)充到四路甚至到十六路，由于傳感器安裝 方便，而且可以單線多路復(fù)用，可以根據(jù)客戶和工程的需要，靈活的增設(shè)測溫點(diǎn)第五章、系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)、服務(wù)器軟件模式，功能強(qiáng)大運(yùn)行穩(wěn)定服務(wù)器軟件具有在線采集、監(jiān)測、分析現(xiàn)場溫度的功能，這些分析包括 超溫分析、溫升趨勢分析、溫度梯度分析和自動(dòng)環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)?，并能作?報(bào)警、對(duì)比、歷史記錄等處理，保障在電纜發(fā)生事故之前作出處理。這些方 法都是基于大量現(xiàn)場實(shí)踐的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，具有極高的可靠性和準(zhǔn)確性。、直觀顯示電纜接頭、電纜橋架分布及電纜走向軟件充分發(fā)揮了溫度監(jiān)測與地理信息相結(jié)

15、合的優(yōu)勢，在軟件界面上直觀顯示電纜溝道圖、并在溝道圖中顯示出電纜走向及電纜接頭分布位置，軟件可實(shí)時(shí)顯示出電纜接頭的溫度數(shù)值。三、圖示化功能菜單，匯集了系統(tǒng)的主要功能，簡潔明了功能菜單上包括了總貌、報(bào)警、對(duì)比、歷史、設(shè)置、退出、多窗口、導(dǎo)航、診斷、幫助、關(guān)于等功能按鈕，通過單擊即可進(jìn)入相關(guān)功能。四、功能強(qiáng)大的報(bào)警分析功能系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，“報(bào)警”對(duì)話框自動(dòng)彈出，提供了報(bào)警測點(diǎn)的的準(zhǔn)確位置、測 點(diǎn)名稱以及這次報(bào)警的詳細(xì)時(shí)間，同時(shí)在溝道平面圖上測點(diǎn)所在位置變成紅色。 由于系統(tǒng)能指示出故障發(fā)生的準(zhǔn)確部位，因此能有效指導(dǎo)檢修工作。報(bào)警功能包 括超溫報(bào)警、溫升趨勢報(bào)警等，報(bào)警信息可以被永久記錄。文件 編輯視區(qū)

16、狀態(tài) 打印 幫助區(qū)域圖變電站圖報(bào)表 曲線F1F2F3F4F5F6F7F8TaA相溫度TbB相溫度TcC相溫度TabAB相溫差TbcBC相溫差TcaCA相溫差Ta15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTaTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTbTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTcTab0.04 CTab0.04 CTab0.04 C

17、Tab0.04 CT AB0.04 CTab0.04 CTab0.04 CTabT bc0.08 C3 BC0.08 CT bc0.08 CJBC0.08 CT BC0.08 ClTbc0.08 C£jBC0.08 CTbcT CA0.04 CT CA0.04 CTca0.04 CJCA0.04 CT CA0.04 C匚Tca0.04 CPCA0.04 C占T CA10KV I段母線15.22 C15.26 C15.18 C0.04 C0.08 C0.04 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 C

18、Ta15.22 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTab0.04 CJ AB0.04 CTab0.04 CTab0.04 CT AB0.04 C=Tab0.04 CTab0.04 C厶Tab0.04 CTbc0.08 CJ BC0.08 CT bc0.08 C.Tbc0.08 CJ BC0.08 C匕Tbc0.08 CT bc0.08 C0B

19、C0.08 CT CA0.04 CT CA0.04 CT CA0.04 CT CA0.04 CT CA0.04 C0.04 CT CA0.04 C上T CA0.04 C10KVB 線110KVB 線210KVB 線310KVB 線410KVB 線510KVB線610KVB 線710KVB 線810KVB 線910KVB線1010KVB線 1110KVB線 1210KVB線 1310KVB線1410KVB 線 1510KVB線 1610KV II段母線TaTbTcTabT BCTca15.22 'C15.26 C15.18 C0.04 C0.08 C0.04 CTaTbTcTabT bc

20、Tca115.22 C15.26 C15.18 C0.04 C0.08 C0.04 CTaTbTcT ABT bcT CA15.22 C15.26 C15.18 C0.04 C0.08 C0.04 C15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 CTa15.22 C15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 CTb15.26 C15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 CTc15.18 C0.04 Ci Tab0.04 CT AB0.04 CTab0.04 CrT AB0.0

21、4 CTab0.04 C0.08 ClT bc0.08 C:T BC0.08 C/Tbc0.08 C/BC0.08 C主T bc0.08 C0.04 CJCA0.04 C_t ca0.04 CTca0.04 CJCA0.04 CuTca0.04 C10KVB線2110KVB線2010KVB線1910KVB 線 1810KVB線 17TaTbTcTabT bcT CA10KVB線2510KVB 線 2410KVB線2310KVB 線 22五、歷史記錄分析，預(yù)測電纜接頭老化程度及電纜火災(zāi)事故歷史記錄分析功能保存了自系統(tǒng)安裝以來所有測點(diǎn)溫度的變化情況。根據(jù)您的需要選擇不同的測點(diǎn)、不同的時(shí)間段，可綜合分析電纜