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、新設備和先進的信息技術，電網(wǎng)控制技術實現(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，確保電供應的安全、可靠和經(jīng)濟，滿足環(huán)保要求，適應電力市場多元化發(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。

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方案結構圖

感知智能變壓器運行狀態(tài)的基礎是一系列的在線監(jiān)測，其中變壓器繞組溫度的準確監(jiān)測對變壓器狀態(tài)評估和電網(wǎng)負荷調(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系是在基準溫度基礎上，溫度沒上升 6℃變壓器壽命降低一半，繞組過熱會導致絕緣老化、燒毀、擊穿等惡性事故，因此，準確實時的測量變壓器繞組溫度從技術性、安全性和經(jīng)濟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)部熱點上，連接器端通過貫通器連接到測溫主機上，對熒光信號進行解析并實時顯示溫度值。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)，不僅能夠顯示實時溫度曲線并將溫度保存，而且還實現(xiàn)了30年整個溫度監(jiān)測系統(tǒng)的運行數(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行實時監(jiān)控的難題，傳統(tǒng)“熱模擬測量法”和“間接計算測溫法”的變壓器繞組溫度測量方法，在實時性、準確度等方面已不能滿足現(xiàn)實需求，采用熒光光纖溫度傳感技術的“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、實時，直接、準確、方便、可靠；經(jīng)濟、實用；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)可實時回傳后臺，實現(xiàn)在線監(jiān)測，減少運維成本

（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

3.1安裝方案

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、測溫主機組成，內(nèi)部光纖根據(jù)設計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至測溫主機解析出測點溫度。