环网柜电缆头荧光光纤温度在线监测系统.docx

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环网柜电缆头荧光光纤温度在线监测系统

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（1）摘要：电力工业是国民经济发展的基础，环网柜作为电力工业中智能配电网的关键设备，其可靠运行的薄弱环节是电缆接头，它的安全运行是衡量电网供电质量的关键因素之一。电缆接头质量不仅取决于材料，更取决于电缆接头的制作工艺，还与其承受实时负荷大小有关。上述任意一个因素都可能导致环网柜内电缆头出现过热情况，如果没有及时发现，在负荷持续增长情况下，电缆头温度会持续上升，直至引发爆炸，导致柜内绝缘管炸裂。所以开发一套环网柜电缆头温度在线检测系统实时监测电缆头温度很有必要。

（2）关键词：环网柜；电缆头；荧光光纤；温度；在线监测

传统的环网柜电缆头温度测量采用手持红外测温仪的方式进行，因环网柜内部空间狭小，站点较为分散等因素，导致测量效率低下而且无法对温度进行实时在线监测，因漏测、测试不及时导致的事故仍有发生。为了减少事故的发生，同时改变传统电力设备检修的思维，由传统的有故障时检修、周期性预防性检修向电力设备状态实时监测转换，因此需要开发一套环网柜电缆头在线监测系统，对其实时状态进行在线监测，从而可以有效的避免潜在的安全隐患和事故发生，对提高电网的安全运行具有非常重要的现实意义。

1.测温原理

荧光测温基于某些稀土物质在受到外界光刺激后会发光，即使这种外界的刺激停止后，发光还会自主持续一段时间，并且这个持续时间是和温度相关的，由于稀土这个特性，所以可以通过测量荧光余晖的时间从而反求出此时对应的温度。荧光测温原理如图1所示。

图1荧光测温原理

2.系统结构

环网柜电缆头接点温度光纤在线监测系统主要由荧光光纤温度传感探针、转接光纤、荧光光纤测温仪、GSM/GPRS无线数据传输设备、荧光光纤测温应用软件、监控主机组成。

环网柜站点测温系统拓扑结构如图2所示，荧光光纤温度传感探针浇筑于电缆堵头内部，经转接光纤与荧光光纤测温仪连接，探针将光信号传给测温仪，测温仪将接收到的光信号解调为温度信号通过RS485串行接口与GSM/GPRS无线数据传输设备进行通信，GSM/GPRS无线数据传输设备将温度数据通过网络发送至监控主机端GSM/GPRS无线数据传输设备，监控主机端GSM/GPRS无线数据传输设备通过串口与监控主机连接并将数据上传至系统中，系统将接收到的温度数据定时发送至值班人员手机。对此完成一个站点的温度数据实时监控。

图2监控系统单个站点运行拓扑结构

本监控系统不仅能够实现单个站点的温度测量，而且还可以对分散的多个站点同时进行温度监测，各个环网柜站点分别通过各自的GSM/GPRS无线数据传输设备与监控主机进行数据通信，从而实现不同站点的环网柜电缆接头温度的实时监测。

3.系统关键部件介绍

3.1荧光光纤温度传感探针

荧光光纤温度传感探针对电磁免疫、不受电磁环境影响。其特殊的护套具备耐压、防污闪、抗爬电、绝缘性能良好、重量轻等特性，因此，实际应用中具有易于安装、可靠性高、配置灵活等特点，特别适用于环网柜电缆触头浇注及高压电气设备热点温度的在线探测。

环网柜中电缆接头测温时荧光光纤温度传感探针要浇注在电缆堵头内部，如图3所示。当电缆设备使用时间过长、长时过载、绝缘老化或接触不良时，均会产生局部过热现象，通过实时监测设备内多点的温度，就能预测可能发生的故障，有效防止事故的发生。

图3荧光光纤温度传感探针浇注结构

3.2转接光纤

转接光纤对电磁免疫、不受电磁环境影响，但是在安装时应注意以下事项：①转接光纤可自然弯曲，在安装过程中注意保护光纤，严禁折硬弯，打死结；②光纤沿着柜内角落

走线，顺着柜内角钢及横梁固定，防止被柜内活动部件夹伤；③施工过程中尽量减少人为光纤断点；④光纤布线固定完成后，如果尾纤长度有富余，可将其盘成直径大于8cm的卷，使用扎带固定在柜内测温仪附近。

3.3GSM/GPRS无线数据传输设备

由于环网柜站点多且分散、无人值守、离监控室较远无法实施信号有线通信等特点，电缆头接点温度光纤在线监测系统在设计中采用GSM/GPRS无线数据传输设备。GSM/GPRS无线数据传输设备是指利用嵌入式系统和无线网络等技术自动读取和处理被测设备的数据，将数据信息传输到管理系统进行远程监控。具有无人值守、低成本、高时效等特点被广泛应用于电力设备中各种监控数据的实时监测。

4.系统优势

与传统的电测温传感器相比，荧光光纤温度在线监测系统具有以下优势：①可以实现多路多点的温度监测，适合大规模温度点的监测；②测量精度和分辨率高；③传感量监测及传输均为光信号，不受电磁干扰及核辐射的影响；④环境适应性好，可长期用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境；⑤重量轻，体积小，安装使用方便。因此该系统研制具有很重要的现实意义。

Reference：

[1]马庆玉等.环网柜电缆头温度在线监测方案设计[J].国网技术学院