电力设备温度在线监测及预警系统的设计与实现

摘要

当电在传导介质中传输时，由于电阻带来的损耗，电力设备会出现发热现象。尤其当出现传导介质的接触点接触不良时，会导致介质损耗增大、漏电流增大和接触电阻增大。这将引起电力设备的局部发热与升温，使电力设备长期处于高温工作状态下，同时也会使绝缘介质材料长期工作在超过工作温度的环境中，绝缘介质的寿命也会因此而大大降低，从而引发电力设备故障。因此通过温度监测对电力设备的温度实现实时监测与预警是预防电力设备故障和保障电网安全与性的重要手段之一。
　　 本文介绍的光纤光栅温度传感器，基于布拉格(Bragg)衍射原理与波分复用技术，利用嵌入式软硬件平台，以电力设备中的高压开关柜为应用对象。本文研究了一种抗电磁干扰能力强，数据处理功能强大，能够实现实时在线监测的光纤光栅测温及预警系统。
　　 本文详细介绍了光纤光栅测温及预警系统的工作原理和软硬件的设计思路。该系统主要包含ASE宽带光源、3dB耦合器、1×16光开关、1×9分路器、光纤布拉格光栅(FBG)、波长解调仪、光开关控制及数据处理模块。系统硬件区别于现有的工控机系统，采用了高性能嵌入式CPU，具有更高的可靠性与更为强大的数据处理功能。软件系统在设计时采用了Linux嵌入式系统和QT集成开发环境，使系统软件架构合理，易于开发，保证了软件的实时性、健壮性。同时，为了满足国家电网智能变电站的建设需求，系统设置了多种通讯接口，支持CDT451-91、IEC101、IEC104、MODBUS、IEC61850等多种规约，与智能化、数字化变电站的间隔层、变电站层无缝接入。
　　 最后本文对光纤光栅测温及预警系统的设计进行了总结和分析，并展望了系统在其他电力设备中应用的前景。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的意义

1．2 电力设备在线测温系统研究现状

1．3 光纤光栅传感器的优点以及在电力上的应用

1．4 本文的内容和结构

第2章 光纤光栅测温及预警系统的原理

2．1 光纤光栅测温的原理

2．2 光纤光栅温度监测及预警系统简介

2．3 光纤光栅测温及预警系统的优点及适用场所

2．4 本章小结

第3章 光纤光栅温度监测及预警系统的特性及方案

3．1 ASE光源中掺饵光纤及熔接损耗

3．2 光纤光栅温度监测及预警系统中分路器的选用及测试

3．3 光纤光栅温度监测及预警系统的配置方案选择

3．4 本章小结

第4章 光纤光栅传感器的改进和测试

4．1 初步封装的光纤光栅温度传感器耐温性能

4．2 环氧树脂浇铸后的光纤光栅温度传感器性能研究

4．3 铜部件和高温热缩管封装的光纤光栅温度传感器

4．4 光纤光栅测温及预警系统传感器油槽标定测试

4．5 本章小结

第5章 光纤光栅系统解调方法及应用

5．1 引言

5．2 利用ASE光源光谱下降沿的解调方法

5．3 利用线性斜边滤波器的光纤光栅波长解调方法

5．4 光纤光栅温度传感器在油罐温度测量的应用

5．5 本章小结

第6章 全文总结与展望

参考文献

致谢