1.1現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

電力系統(tǒng)的一次電氣設備一般由斷路器、變壓器、電纜、母線、開關柜等電氣設備組成。其相互之間由母線、引線、電纜等連接,由于電流流過產(chǎn)生熱量，所以幾乎所有的電氣故障都會導致故障點溫度的變化。例如在發(fā)電廠中電纜接頭、電纜中間連接處、高壓電纜的局部放電、高壓開關柜的動靜觸頭及其他連接處、低壓電氣連接處等位置過熱是大型事故的征兆,也是電廠事故多發(fā)的重災區(qū)。

多年來由于技術水平的限制使電力系統(tǒng)安全運行水平受到一定限制，雖然我們曾利用紅外測溫儀、紅外成像儀、感溫電纜、傳統(tǒng)的點式測溫系統(tǒng)希望解決上述問題，但都無法實現(xiàn)開關柜內如斷路器、刀閘聯(lián)接點和觸頭測溫。對全封閉金屬鎧裝柜更是無能為力，光纖光柵感溫故障監(jiān)控系統(tǒng)徹底地解決了這一疑難雜癥，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)一次運行設備的實時在線檢測，通過對設備實時數(shù)據(jù)的分析和預測，防止事故的發(fā)生，真正地作到防患于未然。其次也為今后實現(xiàn)狀態(tài)檢修，提高檢修效率，大大降低檢修成本和管理成本起到關鍵的作用。

目前，國內電力測溫主要應用紅外點測儀和紅外成像儀，而在線方式由于無法解決高壓絕緣問題，所以高壓開關的觸點等空間有限的電氣設備基本上都是處于完全無監(jiān)控的狀態(tài)下運行，而高等級的變電站存在著兩大隱患，一個是電壓等級高，一個是覆蓋面積大，因此，隨著光纖測溫技術的發(fā)展，光纖在電力測溫系統(tǒng)也逐漸為人們所認可，尤其是近年來，光纖測溫系統(tǒng)被多家電廠和供電公司使用，其良好的絕緣耐壓性能和穩(wěn)定的工作特點被電力系統(tǒng)認可，但其不適合定點測溫和測溫周期長的問題也凸現(xiàn)出來。上海前所光電科技有限公司開發(fā)的光纖光柵測溫系統(tǒng)，不僅保持了原有光纖測溫的優(yōu)點，而且更大大的提高了測溫定位性，縮小了測溫周期。而且吸取光纖測溫串聯(lián)方式的系統(tǒng)穩(wěn)定性低的教訓，改用星型拓撲結構布置測溫點，從而避免了光纖在開關柜內部的迂回布線，解決了防污閃問題，而且由于光纖光柵溫度傳感器采用全光纖感溫和信號傳輸，不存在電磁干擾和定期維護問題，可以長期免維護可靠運行，完全符合變電站無人值守的需求。

1.2電力設備溫度監(jiān)控的意義和必要性現(xiàn)代工業(yè)中，工作溫度的升降反映了設備運行狀態(tài)和許多物理特征的變化，工業(yè)設備運行異?；蚬收贤ǔ１憩F(xiàn)出溫度的異常變化。因此工業(yè)設備運行溫度監(jiān)測是設備安全監(jiān)控最為有效、最為經(jīng)濟的手段，對設備的安全運行具有重大意義。隨著光纖傳感器技術的發(fā)展和應用，基于光纖布拉格（FBG）原理的準分布式光纖光柵測溫系統(tǒng)是目前世界上最先進、最有效的溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，特別是在電力系統(tǒng)、石油化工、交通運輸、工業(yè)消防等領域。

高壓開關柜溫度在線監(jiān)控

高壓開關柜的在線實時溫度監(jiān)控，是開關柜安全的重要保障。

開關柜內部觸頭接觸不良、插接偏心不正等原因導致過熱，以致起弧燒壞設備。高壓電纜接頭、連接器導體部分接觸不良引起異常過熱，加速絕緣老化導致?lián)舸?，這是高壓開關柜的主要故障形式。

通過對開關柜內溫度連續(xù)監(jiān)測，實現(xiàn)故障的早期報警，當發(fā)生故障時，提供及時報警并指明故障點位置，并提供故障分析的詳盡監(jiān)測數(shù)據(jù)。可以保證開關柜的安全可靠運行。

電力電纜溫度監(jiān)測

電力電纜的在線實時溫度檢測，具有重大現(xiàn)實意義：運行狀態(tài)監(jiān)測:有效監(jiān)測電纜在不同負載和不同環(huán)境溫度下的發(fā)熱狀態(tài)，積累歷史技術數(shù)據(jù)；載流量限度分析，可以保證在不超過電纜允許運行溫度的情況下，最大限度的發(fā)揮電纜的傳輸能力、提高經(jīng)濟效益；老化監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)電纜上的局部過熱點，及時采取降溫措施，延緩電纜老化速度；實時故障監(jiān)測預警，發(fā)現(xiàn)電纜運行過程中外界因素導致的破壞；電纜溝內火情監(jiān)測與報警；電纜接頭、電纜終端的溫度監(jiān)測與報警。

發(fā)電廠、大型冶金企業(yè)電纜溝防火及火情監(jiān)測電纜溝防火直接關系到發(fā)電機組的安全運行。根據(jù)電力事故分析，由于電纜故障引發(fā)的火災事故占相當大比例?；馂囊坏┌l(fā)生，會導致大面積電纜壞毀，機組被迫停機，造成重大直接經(jīng)濟損失。實時溫度檢測可以提前預警，以便及時采用有效措施。

傳統(tǒng)的測溫方法是將某些點式溫度傳感器安裝在電纜溝的重要部位，用光纜進行溫度數(shù)據(jù)傳送，其優(yōu)點是比較經(jīng)濟，但存在安裝繁瑣，抗電磁干擾能力低，監(jiān)測不完整等缺點。另一種方法是采用感溫電纜，一般只能在固定的溫度值報警、誤差大、難以準確定位。光纖光柵實時溫度監(jiān)測系統(tǒng)是分布的監(jiān)測系統(tǒng)，測溫點位置數(shù)量可按需要布設、精度高、響應快、傳輸距離遠、安裝方便、免維護、耐惡劣環(huán)境，抗電磁干擾、本安防爆，是有明顯的技術優(yōu)勢。

大型電力變壓器、發(fā)電機、斷路器、互感器、電力電容內部/表面、母線溫度監(jiān)測。

根據(jù)變壓器、發(fā)電機、斷路器、互感器、電力電容的溫度監(jiān)測要求，在設備內部或表面布設光纖光柵傳感器，實現(xiàn)溫度實時監(jiān)控。變電站、發(fā)電廠母線的溫度監(jiān)測。

1.3技術關鍵分析

（1）絕緣耐壓性：在電力系統(tǒng)尤其是高壓和超高壓系統(tǒng)中使用的設備，首先要滿足絕緣耐壓的要求，即不能降低原有設備的電壓等級和安全特性，基于光纖光柵原理的QS-Safe1000光纖光柵在線測溫系統(tǒng)在監(jiān)測現(xiàn)場為全光測量，傳感器引出光纖在30cm爬電距離內可耐受超過95kV工頻電壓，完全滿足高壓開關柜內的絕緣耐壓要求，通過了國家電線電纜質量監(jiān)督檢驗中心的工頻耐壓檢測。

（2）防污閃：在高壓開關柜這樣的有限空間內，如何保證光纖留有足夠的爬電距離是該系統(tǒng)能否保證原有系統(tǒng)安全的一大關鍵。上海前所光電科技有限公司的QST200光纖光柵溫度傳感器采用耐污性能優(yōu)良的硅橡膠外套光纖進行信號傳輸，從而保證了系統(tǒng)的安全性。

（3）空間定位性：傳統(tǒng)的光纖測溫方式定位精度低，而且為了定位需要將5米光纖盤成一個盤來安裝，不僅安裝復雜，而且測量周期很長，還有很多隱患。而光纖光柵測溫系統(tǒng)由于采用了光纖光柵做測溫敏感元件，所以可以通過光纖光柵溫度傳感器來準確定位，對過熱相或溫升異常相進行報警，不僅可以測溫，同時還可以通過溫度的監(jiān)測間接判斷小電流接地端，作為小電流接地監(jiān)測的補充。

（4）實時探測報警能力：傳統(tǒng)光纖測溫方式，如測溫點在40點到100點之間，則測溫周期在幾分鐘到半小時之間。采用新型的光纖光柵測溫系統(tǒng)，全部測點測溫周期小于50毫秒，充分的保證報警的及時性，同時由于測溫周期短，可以在報警系統(tǒng)中引入溫升趨勢報警，提高了報警的可靠性和前瞻性，提高電力設備的安全性。

（5）系統(tǒng)穩(wěn)定性：傳統(tǒng)的測溫方式由于包含的環(huán)節(jié)多，因此出故障的環(huán)節(jié)也比較多；而光纖光柵測溫系統(tǒng)的整體結構簡單，只有光纖光柵溫度傳感器和分析儀兩大主要部分組成，因此無中間環(huán)節(jié)，而測量現(xiàn)場為全光測量，完全不受強電場和強磁場的干擾，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（6）高可靠性：光纖光柵測溫系統(tǒng)與傳統(tǒng)測溫方式相比有無誤報、無漏報的特點，這是由于光纖光柵只對溫度敏感，因此無論是其他條件發(fā)生何種變化，都不會對光纖光柵測量的準確性發(fā)生影響，另外，光纖光柵的加工方式采用物理加工的方式，因此，一旦產(chǎn)品完成后，除非破壞不會產(chǎn)生零點漂移，所以光纖光柵測溫系統(tǒng)不需要向傳統(tǒng)的測溫系統(tǒng)那樣，定期進行零點標定，從而非常方便于維護。