光纖光柵傳感器在變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的廣泛應(yīng)用

系統(tǒng)從高靈敏度信號(hào)傳感等方面入手, 開(kāi)發(fā)高精度的在線溫度信號(hào)識(shí)別技術(shù)并應(yīng)用多通道光波測(cè)量傳輸技術(shù), 克服光學(xué)器件因工作時(shí)間長(zhǎng)造成的信號(hào)偏移。通過(guò)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(yuǎn)程通訊模塊聯(lián)合工作, 實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)變電站的開(kāi)關(guān)柜和變壓器等設(shè)備中溫度變化信號(hào), 并對(duì)溫度變化等級(jí)用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)定, 實(shí)時(shí)預(yù)警設(shè)備健康狀況, 對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員給出維護(hù)指導(dǎo)建議。系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊模塊可將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)警結(jié)果, 通過(guò)TCP/IP或者GPRS的方式上傳到控制室, 使管理人員能夠及時(shí)掌握變電站開(kāi)關(guān)柜和變壓器的溫度變化狀況, 保障變電站設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠。

從當(dāng)前對(duì)變電站溫度在線監(jiān)測(cè)研究應(yīng)用看, 難點(diǎn)在于溫度信號(hào)提取的抗電磁場(chǎng)干擾和測(cè)量精度。由于變電站設(shè)備大都處在強(qiáng)電磁場(chǎng)、高電壓環(huán)境中, 因此受到來(lái)自空氣中以及電纜連接設(shè)備上的干擾信號(hào)影響嚴(yán)重。高壓開(kāi)關(guān)柜觸頭溫度、變壓器頂層油溫等參數(shù)的測(cè)量要求傳感器具有很好的絕緣和強(qiáng)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(jìn)行測(cè)量和傳輸, 信號(hào)容易受強(qiáng)電磁場(chǎng)和高壓的影響, 其測(cè)量精度往往很低、甚至根本就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。前期一些變電站安裝應(yīng)用溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 但是由于溫度信號(hào)提取和測(cè)量精度等方面性能不理想, 易出現(xiàn)誤報(bào)漏報(bào)等情況。

系統(tǒng)采用先進(jìn)半導(dǎo)體激光器、高靈敏度光電探測(cè)器, 自動(dòng)調(diào)整增益, 具有不帶電, 本質(zhì)安全, 不受電磁干擾, 防潮濕等特點(diǎn), 克服光學(xué)器件因工作時(shí)間長(zhǎng), 造成的信號(hào)偏移。

應(yīng)用知識(shí)庫(kù)決策分析等信號(hào)識(shí)別技術(shù), 實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠, 能夠克服光學(xué)器件因工作時(shí)間長(zhǎng)造成的信號(hào)偏移, 大幅提高解調(diào)精度和準(zhǔn)確度, 測(cè)溫精度全量程達(dá)到±1℃, 局部精度達(dá)0.5℃, 重復(fù)性可達(dá)1pm。

系統(tǒng)軟件實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)變量, 快速查詢各點(diǎn)變量隨時(shí)間變化曲線, 可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度變化趨勢(shì)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。硬件連線簡(jiǎn)單, 軟件界面友好, 所有分析診斷都在后臺(tái)自動(dòng)完成, 用戶經(jīng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可熟練操。在開(kāi)關(guān)柜和變壓器溫度信號(hào)提取與識(shí)別基礎(chǔ)上, 具有基于溫度監(jiān)測(cè)的變電站故障預(yù)警技術(shù), 對(duì)不同等級(jí)的故障提前預(yù)警, 對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員給出維護(hù)指導(dǎo)建議。

通過(guò)工控機(jī)及系統(tǒng)集成軟件對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜溫度信息、變壓器溫度信息、維護(hù)記錄進(jìn)行詳細(xì)管理, 可隨時(shí)查看歷史信息和更換維護(hù)記錄。對(duì)各監(jiān)控裝置的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行集成, 建立變電站設(shè)備狀態(tài)綜合數(shù)據(jù)庫(kù), 自動(dòng)生成設(shè)備狀態(tài)參數(shù)報(bào)表和變化趨勢(shì)曲線, 對(duì)設(shè)備歷史參數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)分析和相對(duì)比較相結(jié)合, 集成計(jì)算機(jī)處理功能, 實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程和現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷和評(píng)估。

系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便攜帶及功能強(qiáng)大等優(yōu)勢(shì)。信號(hào)采集單元按照變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的分布就地安裝、就地?cái)?shù)字化測(cè)量, 并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線、光纖信道或無(wú)線模塊與站端中心管理單元進(jìn)行通信。接口配置開(kāi)放式通訊結(jié)構(gòu), 網(wǎng)口、串口等多種接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入-輸出, 系統(tǒng)易擴(kuò)充性, 兼容性強(qiáng), 可根據(jù)需要支持實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)。

光纖光柵是新型全光纖無(wú)源器件, 被測(cè)量溫度應(yīng)力等改變都會(huì)導(dǎo)致反射光的中心波長(zhǎng)發(fā)生變化, 由于光纖光柵對(duì)被感測(cè)信息用波長(zhǎng)編碼, 而波長(zhǎng)是絕對(duì)參量, 它不會(huì)受到光源功率波動(dòng)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(shí)現(xiàn)波分復(fù)用和準(zhǔn)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(chǎng)干擾、耐壓高等特點(diǎn), 可加快實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)變電站信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等方面需求。

多通道高精度變電站溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警的開(kāi)發(fā)應(yīng)用, 能夠及時(shí)獲取變電站開(kāi)關(guān)柜和變壓器等設(shè)備特征參量, 克服傳統(tǒng)人工定期巡檢費(fèi)時(shí)費(fèi)力等局限性, 結(jié)合故障診斷系統(tǒng)軟件可對(duì)設(shè)備進(jìn)行分析處理, 將改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)不足, 建立起完善的在線監(jiān)測(cè)體系, 對(duì)于提高變電站運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性、延長(zhǎng)設(shè)備壽命都具有重要意義。同時(shí)也將推動(dòng)光纖光柵傳感器在變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的應(yīng)用推廣, 為建設(shè)信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的智能電網(wǎng)變電站提供支持保障。