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工业物联网系统解决方案
电力输电电缆运行状态监测系统
光纤传感器凭借其独有的性能和稳定性,可实现输电线缆多参数、全方位的监测。高压输电电缆大都架设在野外,距离跨度大、环境复杂,人工监测几乎不可能,因此需要采取科学、准确、高效的手段进行运行状态、故障位置、运行环境等方面的监测。由各类光纤传感器组成的输电电缆运行状态监测系统主要可实现以下功能:
◆ 高压电缆护套绝缘监测;
◆ 动态载流量在线监测;
◆ 电缆局部放电监测;
◆ 输电线路故障(浪涌电流)定位;
◆ 电缆温度监控;
◆ 电缆沟(隧道)水位监测;
◆ 电缆沟(隧道)火灾监测预警。
      1.光纤电流传感监测系统
      于磁场中的透明媒质如果通过光的话,光波的振动方向(偏振面)会因磁场的强度以一定比例旋转。这就是所谓的法拉第效应。光纤电流传感器通过检测通过光纤的法拉第效应的量,即法拉第旋转角,可以检测出磁场的强度,从而推算出电流的大小。
      光纤电流传感监测系统主要用于高压电缆护套绝缘监测以及输电线路故障(浪涌电流)定位。目前高压电缆护套绝缘监测主要采用电流互感器电流采集设备,进行人工或在线采集电缆电流,但是这种设备在强电磁干扰环境下,数据的准确性和稳定性受到巨大影响。而光纤电流传感器凭借优异的特性,成为最佳的升级替代产品。其突出的优点有:
◆ 纯光学传输,无源、本质绝缘,不受电磁干扰,运行可靠;
◆ 点式接触测量,准确性高,响应速度快,电流测试精度:0.25%F.S.;
◆ 全胶封装,无任何电子元器件,耐水防潮性,寿命长,抗恶劣环境能力强;
◆ 采用1000Hz高监测频率,可用于监测负载电流、接地线电流、漏电损耗、电网实时负荷分析等;
◆ 可实现远距离在线监测,监测距离> 20Km;
◆ 反应速度快,检测、定位和报警周期< 1分钟;
◆ 所有测试点组网方便,便于统一监控。

      光纤电流传感监测系统采用光纤电流传感器作为测量电流的敏感元件,电流产生的电磁力使光纤传感器的波长发生变化,通过解调光纤的波长变化测量电流,传感器内带温度补偿装置,消除温度变化对测试结果的影响。

      将光纤电流传感器嵌套在输电线、接地线周围,通过输电线和接地线电流的变化,以及电流变化率的对比可得知电缆护套绝缘情况、漏电损耗情况,并可根据相邻两个传感器之间测量的数据差异,判断电缆故障的位置。


      2.分布式光纤传感监测系统
      分布式光纤传感器可用于电缆温度监控、动态载流量在线监测、电缆局部放电监测,以及电缆沟(隧道)火灾监测、预警等。
      根据智能电网的需要,配备同时具有电缆温度分布监测、应力分布监测功能的智能复合电缆。将复合敷设在电缆周围,可实时监控电缆的温度,发现温度超标甚至发生火灾时迅速发出报警信号,同时对电缆放电产生的超声波进行捕捉和监测,从而监测电缆局部放电的位置及放电幅度。

      3.光纤光栅传感监测系统
      光纤光栅传感器是点式、接触式测量设备,可对温度、应力、液位、振动等多种物理量进行快速检测。在输电电缆方面,光纤光栅传感器主要用于电缆沟(隧道)水位监测、电缆局部放电监测等方面。
      运用光纤光栅水位计可实时监测电缆沟内的水位,实现对电缆沟(隧道)、电缆井水位的连续监测,报告水位信息,及时预警电缆故障部位和检修指导,避免发生重大事故。
光纤光栅水位计采用光纤传感器检测及光信号传输,具有无源、本质绝缘,不受电磁干扰等特性,可实现信号远距离传输。系统可通过多通道采集方式,单机实现多达200处以上的采集点,并可同步监测被测点温度。同时,光纤光栅水位计可提供控制信号用于排水系统。

      对于电缆局部放电的监测,除了采用分布式光纤传感器外,还可以采用灵敏度更高的光纤光栅传感器。利用光纤光栅传感器进行局部放电监测, 可以实现T<40ns电流信号的超声波信号监测。

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