1、光纤光栅开关柜测温系统技术方案2011目 录一、前 言 .3二、系统简介 .41.1 系统结构 .41.2 系统特点 .41.3 系统参考标准 .5三、技术方案说明 63.1、35KV 变电站 .63.2、110KV 变电站 .63.3、系统配置清单 7四、系统主要设备技术指标 .81.4 光纤光栅温度传感器 .81.5 光纤光栅传感智能解调仪 .9五、软件功能 .9六、施工方案 .106.1 施工原则 106.2 施工组织结构 116.3 施工进度计划 116.4 系统设备安装 11七、项目管理目标保证措施 .127.1 质量保证措施 .127.2 工期保证措施 .13八、售后服务及技术支持
2、 .14一、前 言发电、用电 迅猛增长的现状，使我们必须清醒地意识到一个重要问题安全。电力系统的安全、稳定的运行，是电力系统控制的根本目标，也是电力市场交易的先决条件，为保证电力系统的安全运行，电力系统热故障诊断受到人们的普遍重视。据统计，供变电故障主要出现在以下几方面：电厂及变电站中高压开关柜的三相电路温度及刀闸温度异常。电厂和变电站的高压电缆、电缆端头、中间头的温度异常。电厂中发电机组及汽轮机等大型机械的轴温温度异常。传统的温度监测方法主要采用热电偶、热电阻、半导体等温度传感元件来实现的，这些测温方式要么传感器本身带有金属，要么需要金属导线传输信号，在紧凑的开关柜内，要实现系统可靠的绝缘是
3、非常困难的。而对于非接触式的红外测温方式，它易受环境及周围电磁场的干扰，目前常用的是利用手持式红外热成像仪或点测仪进行人工非在线式温度测量。当需要在线监测时，由于红外测温探头需要与被测点保持一定的距离，探头的安装以及温度信号的传输同样非常困难。光纤光栅温度传感器采用光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）作为测温敏感元件，由于光纤具有优异的绝缘性能和抗电磁场干扰性能，可直接将传感器安装到开关柜内的裸露触点上，从根本上解决了上述难题。此外，电力系统温度故障特点是平时温度变化缓慢，大多为渐变过程。然而在故障发生时，又往往形成突变，而渐变至突变的过程中，大多是一些很偶然的因素
4、引起的，温度故障这种偶然性和突发性决定了温度故障的致命性，一旦出现故障，就会导致重大损失。因此，电力系统的温度在线监测显得尤为必要。本公司研发生产的光纤光栅温度在线监测仪完全满足电力系统的测温要求，他具有分辨率高、重复性好、采集速度快、可靠性高、处理能力强大、连接测点多和兼容性强等众多优点，可以实现对被测对象进行快速实时、可靠稳定长期监控。还具有通信功能，既可自成系统，也可方便地接入发电厂其他系统。二、系统简介1.1 系统结构FAS-B 型光纤光栅传感智能解调仪系列功能强大、可靠性高，可用于动、静态监测，施工过程监测，工程长期监测等广泛的测量场合。该系列解调仪可扩容性好，一台主机可从四路扩充到
5、二十四路，甚至更多。可用于多种测温环境：高压开关柜测温、高压母线测温、变压器测温以及隧道火灾探测等。该系统由光纤光栅温度传感器、传输光缆、FAS-B 光纤光栅传感智能解调仪和系统软件组成：温度传感器 安装在开关柜被测点表面，实时感测温度变化；传 输光 缆 连接被测点和光纤光栅传感智能解调仪，实现光信号传输；解 调 仪 可放置在控制室内，解调仪可通过 RS232、10M 以太网口向计算机传送温度信号，由系统软件实现数据处理、故障诊断、报警及控制；系 统 软 件 安装在计算机中，可以灵活接入电力综合自动化系统、远程图像监控系统、消防系统，融为功能更加强大的综合系统，可与局域网、Internet 网
6、及 MIS 系统方便连接，实现数据共享，简捷管理。1.2 系统特点本质安全：光纤光栅是以光纤为基本材料，通过激光加工形成的一种特殊器件，温度量的检测及传输均为光信号，因而不受开关柜内电磁干扰。同时不会向外界辐射电磁波，因而绝对不影响地铁内其它设备（如工业型 PLC、智能 I/O 模块、综合电力测控仪表、通信管理器等设备）正常工作，更不会干扰乘客的助听器及心脏起搏器等仪器的正常工作。传感器采用新型的绝缘材料封装，后端的分析系统远离监测现场，可确保整个系统安全可靠运行；实时监测：可以实现不间断在线监测，实现电力系统真正的无人值守；快速精确：传感器的零偏值不漂移，保证了整个测温系统的精度和重复性，同
7、时还具有快速响应速度，完全可以满足电力系统测温的要求；稳定开放：光纤光栅温度在线监测系统可以灵活接入电力综合自动化系统、远程图像监控系统、消防系统等，融为功能更加强大的综合系统；灵活先进：FAS-B 型开关柜测温系统采用了先进的解调技术，对于开关柜群多点数的环境具有很大的价格优势。1.3 系统参考标准标 准 内 容SJ 20832-2002 光纤温度传感器通用规范GB/T471693 点型感温火灾探测器技术要求和试验方法DL T40891 电力安全操作规程（发电厂及变电站部分）GB/T17626-1998 电磁兼容 试验和测量技术DL/T 547-1994 电力系统光纤通信运行管理规程GB16
8、838 消防电子产品环境实验方法及严酷等级ANSI IEEE 488 可编程仪表数字接口ANSI/NFPA 70 国家电气规程ANSI NEMA 工业控制设备和系统外壳ANSI IEEE 472 冲击电压承受能力导则BG2423.16 电工电子产品基本环境试验规程GB8566 计算机软件开发规范GB8567 计算机软件产品开发文件编制指南GB9254 信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方法GB9385 计算机软件需求说明编制指南GB9813-88 微型电子数字计算机通用技术条件IEC1131-3 国际可编程控制组态语言标准三、技术方案说明3.1、35KV 变电站此变电站需监测开关柜 12 面
9、，每面开关柜分为上静触头 A、B 、C、三相和下静触头 A、B、C 三相共计 6 温度监测点，采用单端温度传感器，传感器之间用一分六光分路盒耦合到一起，两个开关柜做为一个通道，每通道可接的传感器数量为 12 只。总计传感器数量为 72 只，12 个光分路盒以及 8 通道解调设备一台。3.2、110KV 变电站 此变电站需监测开关柜 19 面，每面开关柜分为上静触头 A、B 、C、三相和下静触头 A、B、C 三相共计 6 温度监测点，采用单端温度传感器，传感器之间用一分六光分路盒耦合到一起，两个开关柜做为一个通道，每通道可接的传感器数量为 12 只。总计传感器数量为 114 只，19 个光分路盒
10、以及 16 通道解调设备一台。以下是系统组网示意图：光纤光栅测温系统说明a) 在监控室设置一台光纤光栅传感智能解调仪，可在 1 秒钟内同时对现场布设的N 只光纤光栅温度传感器所采集的温度信号进行分析，发送预警或报警信号；b) 每面开关柜中，在每个静触头上安装一只单端光纤光栅温度传感器，该传感器能及时准确感测到被测触头的温度变化，分辨率小于 0.1。c) 系统以电子地图准确显示各监测点及附近区域的当前温度值、报警状态及历史光纤光栅传感智能解调仪温度曲线，并可结合各条电缆的电流电压情况给出负荷 温度曲线。d) 系统的主要材料是光纤，避免了开关柜内强大的电磁干扰，完整安全地把数据传送至监视终端。光纤
11、的护套采用耐高温、耐高压材料，而且还防止灰尘聚集，避免了爬电的可能。因此，该系统是一种高可靠性的分布式在线监测系统。3.3、系统配置清单编号 产品名称 型号 数量 备注1 光纤光栅智能解调仪 FAS-B-8 1 台2 光纤光栅智能解调仪 FAS-B-16 1 台3 光纤光栅温度传感器 FST1233SS 186 只4 工控机 研华 一台5 显示器 LG 一台6 组态软件 二维 两套7 光分路盒 16 31 个四、系统主要设备技术指标1.4 光纤光栅温度传感器光纤光栅具有很好的温度特性，以其为测量温度敏感元件的温度传感器的性能优越：高精度、重复性好。多个传感器之间可以相互串接或并联，便于组网布设
12、。其主要作用为：检测现场监测点的温度变化，实时传递温度信息至光纤光栅传感智能解调仪。针对电力监测环境，本公司的 FST1233SS 型温度传感器采用绝缘等级高、能耐高温的高分子材料对光纤光栅进行封装，完全能适应电力监测的严酷环境。传感器外观图和技术指标如下：FST1233-SS 型温度传感器FST1233SS 温度传感器技术指标 指 标 参 数光栅中心波长 15251565 nm光栅反射率 85%标准量程 -30+200 测量精度 0.5 分辨率 0.1 温度系数 0.1 /pm封装形式 耐高温绝缘材料安装方式 表面粘贴/捆绑尾纤类型 高温绝缘光缆连接方式 熔接或 FC/APC外形尺寸（长宽高
13、） 6088 mm1.5 光纤光栅传感智能解调仪北京菲博泰光电科技有限公司自主研发生产的 FAS-B 型光纤光栅传感智能解调仪具有重复性好、可靠性高、成本低和兼容性强等众多优点，解调仪内置继电器输出形式与消防报警系统联动，可配置显示屏实时显示测点温度。也可通过网口向计算机传送温度信号，由系统软件实现数据处理、故障诊断、预警、报警及控制等功能； FAS-B 型光纤光栅传感智能解调仪技术指标 测量通道数 8(可扩展到 24 通道)测量点数 1288 点测温范围 -30200 测温精度 0.5 主要指标测温分辨率 0.1 工作电压 220 V10%，50 Hz最大功耗 典型值：30W；最大值：40W
14、数据接口 RS232、 10 M 以太网电气参数报警输出 自带继电器输出端子工作温度 0 40 环境参数 工作湿度 080%无结露波长范围 1525 nm1565 nm波长分辨率 1 pm波长精度 3 pm光学参数光纤接头 FC/APC五、软件功能光纤光栅开关柜测温系统具有实时温度显示、报警设置、报警记录、历史记录分析等功能。实时温度显示能够直观地显示设备实时温度；报警设置可以设定不同的报警级别，包括超温报警、温差报警、火灾报警；报警记录可以保存历史报警点的位置、报警温度等情况；历史记录分析功能保存了自系统安装以来所有测点温度的变化情况。客户可选择不同的测点、不同的时间段，综合分析被测设备的运
15、行情况。根据温升趋势，可早期预测出被测设备的运行状况，提供被测设备检修依据。系统界面 实时温度曲线历史温度曲线 报警记录六、施工方案6.1 施工原则根据现场实际情况，本着实事求是的原则，按照甲方的要求，集中力量保重点、保工期，在人力、物力、机具上应做到保证。组织内部各工种平行作业，以达到相互之间相互配合，确保按期完成。6.2 施工组织结构为确保工程顺利实施，本公司将选配技术精良、工程经验丰富并富有较强工作责任心的技术人员组成专门的项目组，在实施过程中，公司将根据工程进度计划定期检查项目组的工作进度与工作质量，以保证系统安全可靠和整个工程按期竣工，同时，公司还将要求技术人员经常与用户探讨有关实施
16、过程中的细节问题，最大限度满足用户的要求。 6.3 施工进度计划第一周 第二周施工进度1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7设备运输 制定详细施工方案 安装准备 传感器安装（3 人） 控制室设备安装（2 人） 系统调试 技术培训 6.4 系统设备安装1计算机和监测解调仪的安装工控机、分析仪和显示器安装在控制室的监控柜或是操作台内。2传感器安装传感器尽量靠近静触头附近用专用航空胶粘贴在铝排上，粘贴前把要粘贴位置擦拭干净，避免油污导致粘贴不牢。以及以下安装过程： 传感器利用航空胶粘贴完成后，先用电工胶带临时固定，12 小时以后把胶带取掉。 开关柜内部光纤布线时应贴近柜壁不需有悬空现
17、象发生，以免容易意外损坏，用定位吸盘和扎带固定。 光纤如同电线，应尽量避免被外力损伤，折断。 光纤是石英制品，在需要弯曲铺设时只能以大于 5cm 的圆弧实现，否则会引起光纤损耗。七、项目管理目标保证措施7.1 质量保证措施1. 工程质量是千秋大业、百年大计，在任何情况下，都不能忽视工程质量，公司建立以项目经理为首的质量保证体系，工程质量受工程师的直接监督。2. 设立工程协调例会制。根据工程实施的进度，由双方项目组共同召开工程协调会议，具体部署工程实施计划、责任分工、工期进度安排、工作总结、以及就专业问题具体协商等。3. 工程验收签制。在工程进展过程中，分阶段向业主提交工程进度资料，得到业主的签
18、字认可批准后，方可进行下一步工作。在整个工程调试完工后，由业主组织相关部门和我公司共同验收测试，各项指标合格后，方可签收。4. 建立质量岗位责任制，项目经理对工程质量负全责，专业工程师对本专业的工程技术质量负责任，质量员负责日常的质检、监督、验收，质量指标的控制，施工员负责本专业的质量监控。5. 做好产品保护工作。一方面对材料库中的合格材料进行专人妥善保管，另一方面是对安装后交工使用前的产品进行有效的保护。6. 加强技术质量的事先控制。施工员、质量员及时做好技术质量的交底工作，及时发现质量问题隐患。对易犯的质量通病，要反复向班组宣讲，做到防患于未然。7. 在工程管理上，我们利用严格的管理制度，
19、对施工工艺严格控制，严把质量验收关，一切按国际和行业规范进行。最终保证从设备到系统的可靠性。7.2 工期保证措施1. 保证人员的配置。按施工组织设计的要求，组成项目管理班子，人员及时到位，选派优秀项目经理主管工程施工。2. 保证资金及时到位。业主方除根据合同要求及时支付工程款外，在业主资金不能及时到位的情况下，调用公司资金，保证材料。 3. 保证材料的及时供货。必须与业主密切协作配合，履行正常的材料进场验收认可手续，保质保量的及时供应材料。4. 保证足够的施工劳动力，并且根据现场的施工情况及时、灵活的增加劳动力，选派技术精、能力强，能打硬仗的施工班组和技术骨干到本工程中。5. 保证施工机具的供应，保证施工机具的状态良好，投入现场即能发挥作用。6. 保证施工现场后勤供应，解决好前方施工人员的衣食住行问题。7. 根据工程的进展情况，合理安排好加班点，如果有必要将进行 24 小时的连续施工，做到歇人不歇工。八、售后服务及技术支持本系统属全自动无人值守系统，运行过程中无需派人值守，也不产生任何运行费用。工程验收通过后，系统即开始为期一年的系统免费保修期。在保修期内，除人为因素及不可抗拒因素外，我们将提供完全的免费维修。若因人为因素损坏，须按价承担需更换的设备材料费。保修期满后，我公司还可进行长期维修服务，收取配件成本费及维修工时费，如用户有特殊要求，另行协议。
