變電所絕緣子電纜測溫系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種變電所絕緣子電纜測溫系統(tǒng)，適用于變電所中測量溫度使用。包括控制主機、PC電腦和測溫光纖，控制主機與PC電腦相連接；所述控制主機包括激光發(fā)射器、光接收器、光交換機、平均化處理器和CPU存儲器，其中激光發(fā)射器通過發(fā)射光線連接光接收器，光接收器通過線路順序連接平均化處理器和CPU存儲器，光接收器通過光線連接光交換機，光交換機與測溫光纖相連接。其結構簡單，使用方便，可靠性高，安全有效。
【專利說明】
變電所絕緣子電纜測溫系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種電纜測溫系統(tǒng)，尤其涉及一種變電所中測量溫度使用的變電 所絕緣子電纜測溫系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 污閃形成的過程:污閃形成需要一定的時間，根據不同的地區(qū)，不同的氣象條件， 由于絕緣子上的污穢積累需要時間，一般為半年或一年。因此污閃形成是一個比較長期的 過程，在這個過程的每一個時段，由于絕緣子上的污穢不同，導致它的放電電流不同。而不 同的放電電流通過絕緣子，就會消耗不同的電能。
[0003] 由于高壓電力電纜鋪設于過長，長時間運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發(fā)熱，并且電流越大，溫度升高越快，發(fā)熱點電阻 增大，從而產生更多的熱量，使得電阻進一步增大，溫度繼續(xù)升高，形成惡性循環(huán)。如果不及 時發(fā)現(xiàn)和處理，最終將導致起火或爆炸，造成線路損壞，嚴重的可引發(fā)火災和大面積的停電 事故。這一現(xiàn)象在負荷增長較快的地區(qū)顯得尤為普遍。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對上述技術問題，提供一種結構簡單，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溫系統(tǒng)。
[0005] 為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型的變電所絕緣子電纜測溫系統(tǒng):包括控制主機、 PC電腦和測溫光纖，控制主機與PC電腦相連接;所述控制主機包括激光發(fā)射器、光接收器、 光交換機、平均化處理器和CPU存儲器，其中激光發(fā)射器通過發(fā)射光線連接光接收器，光接 收器通過線路順序連接平均化處理器和CPU存儲器，光接收器通過光線連接光交換機，光交 換機與測溫光纖相連接。
[0006] 所述激光發(fā)射器發(fā)射高頻激光脈沖;所述測溫光纖為2芯多模GI62.5/125 Ml的獨 立光纖，本身不帶電安全可靠，絕緣性能強。
[0007] 有益效果:通過激光發(fā)射器、光接收器、光交換機向測溫光纖發(fā)送激光脈沖，當激 光脈沖在測溫光纖傳輸過程遇到溫度的變化會產生后向拉曼散射，根據光交換機接收到到 返回的光信號，利用平均化處理器和CHJ存儲器即可得到光纖溫度變換相關的信息，通過pc 電腦得到測溫光纖各部分的溫度，其結構簡單，測量效果好，可以測量的距離長，成本低。此 外由于放電電流引起的每個階段的絕緣子溫升就會不同。通過實時檢測絕緣子的溫度變 化，就可以很好監(jiān)控絕緣子的放電電流變化，通過電流變化來判斷絕緣子的污染程度，從而 預防污閃事故的發(fā)生，為電力設備的定期清掃提供依據，其減少和杜絕污閃事故的發(fā)生，提 高電網運行的可靠性。
[0008] 采用傳感光纖作探測器，從根本上消除了環(huán)境和電磁干擾對測量結果的影響，具 備防爆、防雷、防腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點，可用于高壓電纜、皮帶機、石油、管道泄漏、隧道 火災探測、大壩安全監(jiān)測等。該系統(tǒng)采集的溫度信息通過光信號傳輸，不受電磁干擾，防潮 濕，傳輸距離長，損耗小，也易擴展。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本實用新型的連接框圖。
[0010] 圖中：1-控制主機，2-激光發(fā)射器，3-光接收器，4-光交換機，5-平均化處理器，6-CHJ存儲器，7- PC電腦，8-測溫光纖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合具體實施例對本實用新型作進一步的說明：
[0012] 如圖1所示，本實用新型的變電所絕緣子電纜測溫系統(tǒng)，包括控制主機1、PC電腦7 和測溫光纖8,控制主機1與PC電腦7相連接;所述控制主機1包括激光發(fā)射器2、光接收器3、 光交換機4、平均化處理器5和CPU存儲器6，其中激光發(fā)射器2通過發(fā)射光線連接光接收器3， 光接收器3通過線路順序連接平均化處理器5和CPU存儲器6,光接收器3通過光線連接光交 換機4,光交換機4與測溫光纖8相連接。所述激光發(fā)射器2發(fā)射高頻激光脈沖，測溫光纖8為2 芯多模GI62.5/125 mi的獨立光纖，本身不帶電安全可靠，絕緣性能強
[0013] 工作流程:本實用新型通過激光發(fā)射器2,發(fā)出高頻激光脈沖通過光接收器和光交 換機4進入測溫光纖中，當激光脈沖在測溫光纖8傳輸過程遇到溫度的變化會產生，拉曼散 射有兩個不同頻率的信號：斯托克斯光（比光源波長長的光)和反斯托克斯光（比光源波長 短的光），光纖受外部溫度的調制使光纖中的反斯托克斯光強發(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指示，利用這一原理可以實現(xiàn)對沿光纖溫度場的分 布式測量。
[0014] 激光脈沖在光纖中傳輸時，會產生后向拉曼(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 子強度，特別是反斯托克斯(Anti-Stokes)喇曼散射光子強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拉曼散射截面有關的系數;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;T為絕對溫度;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為光纖待測局域處的長度;Rs(T)，Ra(T)是與光纖分子低能 級和尚能級上的布局數有關的系數，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;k是玻爾茲曼常數。
[0023]溫度場溫度解調方法是用Stokes拉曼散射光解調Anti-Stokes拉曼散射光，由以 上公式1、2、3、4可得：
公式5
[0025]當T=T0為參考溫度時，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T0已知情況下，只有為未知數，這樣就可以得到溫度場局域處的溫 度T。
[0030] 當激光脈沖在光纖中傳輸時，產生的拉曼(Raman)散射光會發(fā)生后向散射，入射光 經后向散射返回到光纖入射端所需的時間為t，激光脈沖在光纖中所走過的路程為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時刻測量到的是離光纖入射端距離為L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]這就是光時域反射(0TDR)技術，可對光纖測量點進行定位，因此也可稱為光纖光 雷達，
[0033] 通過采集和分析入射光脈沖從測溫光纖8的一端(注入端)注入后在測溫光纖8內 傳播時產生的拉曼背向反射光的時間和強度信息得到相應的位置和溫度信息，在得知每一 點的溫度和位置信息后，就可以得到一個關于整根測溫光纖8的不同位置的溫度曲線。
【主權項】
1. 一種變電所絕緣子電纜測溫系統(tǒng)，其特征在于:它包括控制主機（1)、PC電腦(7)和測 溫光纖(8)，控制主機（1)與PC電腦(7)相連接;所述控制主機（1)包括激光發(fā)射器(2)、光接 收器(3)、光交換機(4)、平均化處理器(5)和CPU存儲器(6)，其中激光發(fā)射器(2)通過發(fā)射光 線連接光接收器(3)，光接收器(3)通過線路順序連接平均化處理器(5)和CPU存儲器(6)，光 接收器(3)通過光線連接光交換機(4)，光交換機(4)與測溫光纖(8)相連接。2. 根據權利要求1所述的變電所絕緣子電纜測溫系統(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. 根據權利要求1所述的變電所絕緣子電纜測溫系統(tǒng)，其特征在于:所述測溫光纖(8) 為2芯多模GI62.5/125 μπι的獨立光纖，本身不帶電安全可靠，絕緣性能強。
【文檔編號】G01K11/32GK205506256SQ201620070902
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】史麗萍, 相迎波
【申請人】徐州上若科技有限公司