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光纖光柵開(kāi)關(guān)柜火災預警系統方案

1.需求及應用分析
  隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展,電力供應對社會(huì )各行業(yè)的價(jià)值越來(lái)越重要,是社會(huì )發(fā)展的關(guān)鍵命脈之一,電力供應及其可靠運行已經(jīng)成為各國的重要國家戰略。電力系統包括發(fā)電、輸電和變電三大重要環(huán)節,變電站由于其數量多復雜度高,是最容易出現故障的環(huán)節,保障變電站的安全運行直接關(guān)系到電力供應和調度的效率,是各電力公司的關(guān)鍵工作。
  數量眾多的開(kāi)關(guān)柜是變電站的關(guān)鍵設備,其內部開(kāi)關(guān)觸頭完成電力調度的執行工作。開(kāi)關(guān)柜觸頭由于負載過(guò)大、觸頭老化、觸頭接觸不正等原因,會(huì )導致觸頭溫度升高,溫度過(guò)高容易引起火災,引起電力供應故障、電力中斷和人員財產(chǎn)損失。變電站現有的測溫方式,主要是手持紅外測溫儀來(lái)測溫,每天專(zhuān)人定時(shí)到各開(kāi)關(guān)柜巡檢,獲得開(kāi)關(guān)柜的溫度狀態(tài)信息。各變電站迫切需要一種在線(xiàn)測溫技術(shù),實(shí)時(shí)自動(dòng)采集各觸頭溫度,在溫度過(guò)高之前及時(shí)、準確的監測溫度變化并發(fā)出預警,使管理者有充分的時(shí)間采取相應的措施,避免發(fā)生停電事故和火災發(fā)生。
  為此,迅捷光通科技有限公司基于光纖測溫傳感技術(shù),適時(shí)地開(kāi)發(fā)出光纖光柵溫度在線(xiàn)監測系統,實(shí)時(shí)對開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行溫度監測,并進(jìn)行預警和報警。該系統采用了全光纖傳感無(wú)源測溫方式,消除了監測系統自身的安全隱患,極大提高了監測系統對電力溫度監測的可用性。該光纖測溫系統被很多電廠(chǎng)和供電公司使用,大大降低了火災事故的發(fā)生,真正地做到防患于未然,符合電力行業(yè)“安全第一,預防為主”的安全思想。

2.光纖光柵測溫工作原理
  光纖光柵感溫火災探測系統是基于光纖光柵的溫度傳感技術(shù),利用光纖光柵反射光信號的中心波長(cháng)對溫度的敏感特性,實(shí)現對溫度變化的精確測量。

圖1 光纖光柵溫度傳感原理

  光柵也是普通單模光纖,作為光纖傳感器。但是光柵要經(jīng)過(guò)特殊的加工處理以改變其折射率,使其只對特定的波長(cháng)進(jìn)行反射。這樣,一個(gè)寬譜的入射光經(jīng)過(guò)光纖光柵后,只有滿(mǎn)足波長(cháng)匹配條件的極小譜寬的光信號被反射,其余波長(cháng)的光信號透射進(jìn)入下一個(gè)光纖光柵。當環(huán)境溫度變化時(shí),光纖光柵的反射光中心波長(cháng)會(huì )隨之改變(溫度越高,波長(cháng)偏移量越大)。通過(guò)對待測光柵的反射光中心波長(cháng)進(jìn)行數字化精確測量,即可獲得該光柵位置的環(huán)境溫度,如圖1所示。
  整個(gè)光纖光柵傳感系統如圖2所示。光源發(fā)出寬帶光譜,經(jīng)耦合器輸出到分路盒,由分路盒將光信號均分為12路分別送到各個(gè)光柵處。每個(gè)光柵反射不同波長(cháng)的光信號,經(jīng)耦合器傳輸到光譜分析模塊。通過(guò)光譜分析模塊進(jìn)行光譜掃描采集,可得到各光柵反射的光信號的中心波長(cháng)值,CPU處理單元根據各中心波長(cháng)值即可算出對應光柵測得的實(shí)際溫度。這些溫度值可以輸出顯示,超過(guò)設定閾值的溫度值將送到報警單元。


圖2 光纖光柵傳感系統示意圖

3.光纖光柵感溫火災探測系統方案
  迅捷光通科技有限公司基于光纖光柵傳感技術(shù)研制開(kāi)發(fā)的新型火災探測系統,實(shí)時(shí)監測變電站開(kāi)關(guān)柜各關(guān)鍵觸點(diǎn)的溫度,并能輸出火災報警。該系統主要由測溫主機、工控機、上位機監控軟件、遠程通信模塊、光纖光柵傳感器和火災報警控制器等組成,如圖3所示。
光纖光柵傳感器使用導熱硅膠直接安裝在開(kāi)關(guān)柜內各閘刀、觸點(diǎn)位置。測溫主機為16通道,每通道最多可對12點(diǎn)進(jìn)行溫度監測,如果每個(gè)變電站需監測觸點(diǎn)數量小于192使用1臺測溫主機可以覆蓋整個(gè)變電站所有開(kāi)關(guān)柜。測溫主機的輸出信號送到上位機進(jìn)行集中顯示和報警輸出,并可以送到火災報警控制器進(jìn)行告警和消防聯(lián)動(dòng)。如果要在遠端集中監控所有測溫主機,每個(gè)測溫主機端要增加遠程通信模塊,方便遠程進(jìn)行集中監控。


圖3 變電站開(kāi)關(guān)柜溫度監控組網(wǎng)示意圖