變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)，適用于變電所中測(cè)量溫度使用。包括控制主機(jī)、PC電腦和測(cè)溫光纖，控制主機(jī)與PC電腦相連接；所述控制主機(jī)包括激光發(fā)射器、光接收器、光交換機(jī)、平均化處理器和CPU存儲(chǔ)器，其中激光發(fā)射器通過(guò)發(fā)射光線連接光接收器，光接收器通過(guò)線路順序連接平均化處理器和CPU存儲(chǔ)器，光接收器通過(guò)光線連接光交換機(jī)，光交換機(jī)與測(cè)溫光纖相連接。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可靠性高，安全有效。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種電纜測(cè)溫系統(tǒng)，尤其涉及一種變電所中測(cè)量溫度使用的變電 所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 污閃形成的過(guò)程:污閃形成需要一定的時(shí)間，根據(jù)不同的地區(qū)，不同的氣象條件， 由于絕緣子上的污穢積累需要時(shí)間，一般為半年或一年。因此污閃形成是一個(gè)比較長(zhǎng)期的 過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程的每一個(gè)時(shí)段，由于絕緣子上的污穢不同，導(dǎo)致它的放電電流不同。而不 同的放電電流通過(guò)絕緣子，就會(huì)消耗不同的電能。
[0003] 由于高壓電力電纜鋪設(shè)于過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后檢修常常不到位，再加上環(huán)境溫度， 等因素的影響，部分有缺陷的位置往往會(huì)發(fā)熱，并且電流越大，溫度升高越快，發(fā)熱點(diǎn)電阻 增大，從而產(chǎn)生更多的熱量，使得電阻進(jìn)一步增大，溫度繼續(xù)升高，形成惡性循環(huán)。如果不及 時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，最終將導(dǎo)致起火或爆炸，造成線路損壞，嚴(yán)重的可引發(fā)火災(zāi)和大面積的停電 事故。這一現(xiàn)象在負(fù)荷增長(zhǎng)較快的地區(qū)顯得尤為普遍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可靠性高，安全有效的用光纖 傳感方式的變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng):包括控制主機(jī)、 PC電腦和測(cè)溫光纖，控制主機(jī)與PC電腦相連接;所述控制主機(jī)包括激光發(fā)射器、光接收器、 光交換機(jī)、平均化處理器和CPU存儲(chǔ)器，其中激光發(fā)射器通過(guò)發(fā)射光線連接光接收器，光接 收器通過(guò)線路順序連接平均化處理器和CPU存儲(chǔ)器，光接收器通過(guò)光線連接光交換機(jī)，光交 換機(jī)與測(cè)溫光纖相連接。
[0006] 所述激光發(fā)射器發(fā)射高頻激光脈沖;所述測(cè)溫光纖為2芯多模GI62.5/125 Ml的獨(dú) 立光纖，本身不帶電安全可靠，絕緣性能強(qiáng)。
[0007] 有益效果:通過(guò)激光發(fā)射器、光接收器、光交換機(jī)向測(cè)溫光纖發(fā)送激光脈沖，當(dāng)激 光脈沖在測(cè)溫光纖傳輸過(guò)程遇到溫度的變化會(huì)產(chǎn)生后向拉曼散射，根據(jù)光交換機(jī)接收到到 返回的光信號(hào)，利用平均化處理器和CHJ存儲(chǔ)器即可得到光纖溫度變換相關(guān)的信息，通過(guò)pc 電腦得到測(cè)溫光纖各部分的溫度，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量效果好，可以測(cè)量的距離長(zhǎng)，成本低。此 外由于放電電流引起的每個(gè)階段的絕緣子溫升就會(huì)不同。通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)絕緣子的溫度變 化，就可以很好監(jiān)控絕緣子的放電電流變化，通過(guò)電流變化來(lái)判斷絕緣子的污染程度，從而 預(yù)防污閃事故的發(fā)生，為電力設(shè)備的定期清掃提供依據(jù)，其減少和杜絕污閃事故的發(fā)生，提 高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。
[0008] 采用傳感光纖作探測(cè)器，從根本上消除了環(huán)境和電磁干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，具 備防爆、防雷、防腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，可用于高壓電纜、皮帶機(jī)、石油、管道泄漏、隧道 火災(zāi)探測(cè)、大壩安全監(jiān)測(cè)等。該系統(tǒng)采集的溫度信息通過(guò)光信號(hào)傳輸，不受電磁干擾，防潮 濕，傳輸距離長(zhǎng)，損耗小，也易擴(kuò)展。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本實(shí)用新型的連接框圖。
[0010] 圖中：1-控制主機(jī)，2-激光發(fā)射器，3-光接收器，4-光交換機(jī)，5-平均化處理器，6-CHJ存儲(chǔ)器，7- PC電腦，8-測(cè)溫光纖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明：
[0012] 如圖1所示，本實(shí)用新型的變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)，包括控制主機(jī)1、PC電腦7 和測(cè)溫光纖8,控制主機(jī)1與PC電腦7相連接;所述控制主機(jī)1包括激光發(fā)射器2、光接收器3、 光交換機(jī)4、平均化處理器5和CPU存儲(chǔ)器6，其中激光發(fā)射器2通過(guò)發(fā)射光線連接光接收器3， 光接收器3通過(guò)線路順序連接平均化處理器5和CPU存儲(chǔ)器6,光接收器3通過(guò)光線連接光交 換機(jī)4,光交換機(jī)4與測(cè)溫光纖8相連接。所述激光發(fā)射器2發(fā)射高頻激光脈沖，測(cè)溫光纖8為2 芯多模GI62.5/125 mi的獨(dú)立光纖，本身不帶電安全可靠，絕緣性能強(qiáng)
[0013] 工作流程:本實(shí)用新型通過(guò)激光發(fā)射器2,發(fā)出高頻激光脈沖通過(guò)光接收器和光交 換機(jī)4進(jìn)入測(cè)溫光纖中，當(dāng)激光脈沖在測(cè)溫光纖8傳輸過(guò)程遇到溫度的變化會(huì)產(chǎn)生，拉曼散 射有兩個(gè)不同頻率的信號(hào)：斯托克斯光（比光源波長(zhǎng)長(zhǎng)的光)和反斯托克斯光（比光源波長(zhǎng) 短的光），光纖受外部溫度的調(diào)制使光纖中的反斯托克斯光強(qiáng)發(fā)生變化，斯托克斯光與反 斯托克斯光的比值提供了溫度的絕對(duì)指示，利用這一原理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沿光纖溫度場(chǎng)的分 布式測(cè)量。
[0014] 激光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生后向拉曼(Raman)散射，在頻域里，喇曼散射光 子分為斯托克斯(Stokes)和反斯托克斯(Anti-Stokes)喇曼散射光子，自發(fā)的喇曼散射光 子強(qiáng)度，特別是反斯托克斯(Anti-Stokes)喇曼散射光子強(qiáng)度依賴于光纖的溫度狀態(tài)。 [0015] 在光纖L距離處局域Stokes拉曼散射光子數(shù)為
[0016] - ifexp[-(?0 (T)公式 1
[0017] 在光纖L距離處局域Anti-Stokes拉曼散射光子數(shù)為
[0018] exp[-(?0 -f 公式2
[0019]其中，Ks、Ka是與光纖Stokes和Anti-Stokes拉曼散射截面有關(guān)的系數(shù);S為光纖 的背向散射因子;us，ua是Stokes和Anti-Stokes拉曼散射光子頻率;Nc:在光纖入射端的 激光脈沖光子數(shù);T為絕對(duì)溫度;a〇、a s、aa分別為入射、Stokes拉曼散射、Anti-Stokes拉曼 散射光頻率的光纖傳輸損耗;L為光纖待測(cè)局域處的長(zhǎng)度;Rs(T)，Ra(T)是與光纖分子低能 級(jí)和尚能級(jí)上的布局?jǐn)?shù)有關(guān)的系數(shù)，并有：
[0020] R,(T)= u/kl)] 公式3
[酬]RaT)^ CexplhA i?/kT)?Ij 公式4
[0022]其中h是普朗克常數(shù);k是玻爾茲曼常數(shù)。
[0023]溫度場(chǎng)溫度解調(diào)方法是用Stokes拉曼散射光解調(diào)Anti-Stokes拉曼散射光，由以 上公式1、2、3、4可得：
公式5
[0025]當(dāng)T=T0為參考溫度時(shí)，公式5就是：
公式6
[0027]用公式5除以公式6,可得
公式7
[0029]在公式7中，當(dāng)T0已知情況下，只有為未知數(shù)，這樣就可以得到溫度場(chǎng)局域處的溫 度T。
[0030] 當(dāng)激光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，產(chǎn)生的拉曼(Raman)散射光會(huì)發(fā)生后向散射，入射光 經(jīng)后向散射返回到光纖入射端所需的時(shí)間為t，激光脈沖在光纖中所走過(guò)的路程為2 L， 2 L = VXt，，V為光在光纖中傳播的速度V = C/ n，C為真空中的光速，n為光纖的折射 率。在t時(shí)刻測(cè)量到的是離光纖入射端距離為L(zhǎng)處局域的背向瑞利散射光。
[0031] 即L=VXt / 2其中V=C/n(C為光速，n為光折射率）
[0032]這就是光時(shí)域反射(0TDR)技術(shù)，可對(duì)光纖測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行定位，因此也可稱為光纖光 雷達(dá)，
[0033] 通過(guò)采集和分析入射光脈沖從測(cè)溫光纖8的一端(注入端)注入后在測(cè)溫光纖8內(nèi) 傳播時(shí)產(chǎn)生的拉曼背向反射光的時(shí)間和強(qiáng)度信息得到相應(yīng)的位置和溫度信息，在得知每一 點(diǎn)的溫度和位置信息后，就可以得到一個(gè)關(guān)于整根測(cè)溫光纖8的不同位置的溫度曲線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于:它包括控制主機(jī)（1)、PC電腦(7)和測(cè) 溫光纖(8)，控制主機(jī)（1)與PC電腦(7)相連接;所述控制主機(jī)（1)包括激光發(fā)射器(2)、光接 收器(3)、光交換機(jī)(4)、平均化處理器(5)和CPU存儲(chǔ)器(6)，其中激光發(fā)射器(2)通過(guò)發(fā)射光 線連接光接收器(3)，光接收器(3)通過(guò)線路順序連接平均化處理器(5)和CPU存儲(chǔ)器(6)，光 接收器(3)通過(guò)光線連接光交換機(jī)(4)，光交換機(jī)(4)與測(cè)溫光纖(8)相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于：所述激光發(fā)射器 (2)發(fā)射高頻激光脈沖。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電所絕緣子電纜測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于:所述測(cè)溫光纖(8) 為2芯多模GI62.5/125 μπι的獨(dú)立光纖，本身不帶電安全可靠，絕緣性能強(qiáng)。
【文檔編號(hào)】G01K11/32GK205506256SQ201620070902
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日
【發(fā)明人】史麗萍, 相迎波
【申請(qǐng)人】徐州上若科技有限公司