油浸式變壓器熒光光纖測溫解決方案

一、現(xiàn)狀分析

近年來，電網(wǎng)智能化過程中集成新能源、新材料、新設(shè)備和先進(jìn)的信息技術(shù)，電網(wǎng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力在發(fā)電、輸電、配電、用電過程中的數(shù)字化管理、智能化決策、優(yōu)化資源配置，充分滿足用戶對電力的各方面需求，確保電供應(yīng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)，滿足環(huán)保要求，適應(yīng)電力市場多元化發(fā)展。智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，作為電網(wǎng)中的核心設(shè)備，具有自監(jiān)測、自診斷功能的電力變壓器是最重要的環(huán)節(jié)之一，其長期安全運(yùn)行直接影響著供電的安全性和可靠性，決定著電網(wǎng)的智能化水平。

方案結(jié)構(gòu)圖

感知智能變壓器運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)是一系列的在線監(jiān)測，其中變壓器繞組溫度的準(zhǔn)確監(jiān)測對變壓器狀態(tài)評估和電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)控具有重要的意義。變壓器繞組溫度（尤其是其最熱部分的溫度）對絕緣材料的溫度和老化起決定作用，運(yùn)行壽命也主要取決于它的繞組溫度，根據(jù)“6℃法則”，變壓器老化率與溫度的關(guān)系是在基準(zhǔn)溫度基礎(chǔ)上，溫度沒上升 6℃變壓器壽命降低一半，繞組過熱會導(dǎo)致絕緣老化、燒毀、擊穿等惡性事故，因此， 準(zhǔn)確實(shí)時的測量變壓器繞組溫度從技術(shù)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性考慮都顯得尤為重要。

現(xiàn)場安裝圖

熒光光纖測溫傳感器感溫部分需要安裝在被檢測的變壓器內(nèi)部熱點(diǎn)上，連接器端通過貫通器連接到測溫主機(jī)上，對熒光信號進(jìn)行解析并實(shí)時顯示溫度值。數(shù)據(jù)通過 485 總線傳輸?shù)奖O(jiān)視上位機(jī)軟件，對于通道系統(tǒng)，以每分鐘保存一組數(shù)據(jù)，不僅能夠顯示實(shí)時溫度曲線并將溫度保存，而且還實(shí)現(xiàn)了30年整個溫度監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的保存。

熒光光纖傳感器將無源測溫方式成功應(yīng)用到高電壓等級油浸式變壓器中，解決了變壓器內(nèi)部由于高壓環(huán)境的局限難以對溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的難題，傳統(tǒng)“熱模擬測量法”和“間接計(jì)算測溫法”的變壓器繞組溫度測量方法，在實(shí)時性、準(zhǔn)確度等方面已不能滿足現(xiàn)實(shí)需求，采用熒光光纖溫度傳感技術(shù)的“直接測量法”是必然的選擇。

熒光光纖測溫監(jiān)測系統(tǒng)能夠提供在線、實(shí)時，直接、準(zhǔn)確、方便、可靠；經(jīng)濟(jì)、實(shí)用；石英高溫光纖，柔軟性好，不易損傷；適用于在油式環(huán)境中長期使用。

熒光光線測溫原理

熒光光纖測溫傳感器由多模光纖和感溫探頭組成，探頭內(nèi)部采用熒光材質(zhì)。當(dāng)發(fā)光材料受到某種波長的入射光照射，吸收光能后從基態(tài)進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出比入射光的波長長的出射光(通常波長在可見光波段)，而且一旦移除入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失，即出射光消失，具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。

二、特點(diǎn)優(yōu)勢

（1）光纖本身具有電磁絕緣性，不受電磁干擾

（2）無源實(shí)時監(jiān)測

（3）體積小，重量輕

（4）靈敏度高，使用壽命長

（5）數(shù)據(jù)可實(shí)時回傳后臺，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，減少運(yùn)維成本

（6）具有數(shù)據(jù)存儲、繼電器、等功能

（7）具有4-20mA模擬量輸出、RS485接口、RJ45網(wǎng)口等用于通信傳輸

（8）支持MODBUS、IEC 61850通信協(xié)議

三、具體方案

如圖所示，油浸式變壓器熒光光纖測溫系統(tǒng)由內(nèi)部光纖、法蘭盤、外部光纖、測溫主機(jī)組成，內(nèi)部光纖根據(jù)設(shè)計(jì)需求布置于繞組線圈、鐵芯、油面等部位，通過法蘭盤上的貫通器與外部光纖連接，光信號通過光纖傳導(dǎo)至測溫主機(jī)解析出測點(diǎn)溫度。

安裝布局圖

根據(jù)設(shè)計(jì)需要，可通過RS485接口、4-20mA、RJ485等接口將溫度數(shù)據(jù)實(shí)時回傳后臺。

系統(tǒng)流程圖

部分參數(shù)