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      光纖光柵開關柜火災預警系統方案

      1.需求及應用分析
        隨著社會經濟的不斷發展,電力供應對社會各行業的價值越來越重要,是社會發展的關鍵命脈之一,電力供應及其可靠運行已經成為各國的重要國家戰略。電力系統包括發電、輸電和變電三大重要環節,變電站由于其數量多復雜度高,是最容易出現故障的環節,保障變電站的安全運行直接關系到電力供應和調度的效率,是各電力公司的關鍵工作。
        數量眾多的開關柜是變電站的關鍵設備,其內部開關觸頭完成電力調度的執行工作。開關柜觸頭由于負載過大、觸頭老化、觸頭接觸不正等原因,會導致觸頭溫度升高,溫度過高容易引起火災,引起電力供應故障、電力中斷和人員財產損失。變電站現有的測溫方式,主要是手持紅外測溫儀來測溫,每天專人定時到各開關柜巡檢,獲得開關柜的溫度狀態信息。各變電站迫切需要一種在線測溫技術,實時自動采集各觸頭溫度,在溫度過高之前及時、準確的監測溫度變化并發出預警,使管理者有充分的時間采取相應的措施,避免發生停電事故和火災發生。
        為此,迅捷光通科技有限公司基于光纖測溫傳感技術,適時地開發出光纖光柵溫度在線監測系統,實時對開關柜進行溫度監測,并進行預警和報警。該系統采用了全光纖傳感無源測溫方式,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和供電公司使用,大大降低了火災事故的發生,真正地做到防患于未然,符合電力行業“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,利用光纖光柵反射光信號的中心波長對溫度的敏感特性,實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。但是光柵要經過特殊的加工處理以改變其折射率,使其只對特定的波長進行反射。這樣,一個寬譜的入射光經過光纖光柵后,只有滿足波長匹配條件的極小譜寬的光信號被反射,其余波長的光信號透射進入下一個光纖光柵。當環境溫度變化時,光纖光柵的反射光中心波長會隨之改變(溫度越高,波長偏移量越大)。通過對待測光柵的反射光中心波長進行數字化精確測量,即可獲得該光柵位置的環境溫度,如圖1所示。
        整個光纖光柵傳感系統如圖2所示。光源發出寬帶光譜,經耦合器輸出到分路盒,由分路盒將光信號均分為12路分別送到各個光柵處。每個光柵反射不同波長的光信號,經耦合器傳輸到光譜分析模塊。通過光譜分析模塊進行光譜掃描采集,可得到各光柵反射的光信號的中心波長值,CPU處理單元根據各中心波長值即可算出對應光柵測得的實際溫度。這些溫度值可以輸出顯示,超過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研制開發的新型火災探測系統,實時監測變電站開關柜各關鍵觸點的溫度,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關柜內各閘刀、觸點位置。測溫主機為16通道,每通道最多可對12點進行溫度監測,如果每個變電站需監測觸點數量小于192使用1臺測溫主機可以覆蓋整個變電站所有開關柜。測溫主機的輸出信號送到上位機進行集中顯示和報警輸出,并可以送到火災報警控制器進行告警和消防聯動。如果要在遠端集中監控所有測溫主機,每個測溫主機端要增加遠程通信模塊,方便遠程進行集中監控。


      圖3 變電站開關柜溫度監控組網示意圖

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