光纤光栅测温系统在变压器绕组热点温度在线监测中的应用

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电力设备温度监测技术

电力设备温度监测技术随着电力设备的广泛应用，对其运行状态的监测显得尤为重要。

而其中，电力设备的温度监测技术是一项关键技术，它能够及时发现设备故障，并采取相应的措施进行维修，从而保障电力系统的安全稳定运行。

本文将介绍常见的电力设备温度监测技术及其应用。

一、红外热像技术红外热像技术是一种通过测量物体表面的红外辐射来反映其表面温度的非接触式测温技术。

在电力设备温度监测中，红外热像技术被广泛应用于发电机、变压器、电缆等设备的温度监测。

其工作原理是利用红外相机捕捉物体表面的红外辐射，然后通过软件分析并生成热像图，以直观地显示设备的温度分布情况。

红外热像技术具有测量范围广、响应速度快、操作简便等特点。

通过对设备进行定期的红外热像检测，可以发现设备的异常温升，提前预警并及时进行维修，避免设备事故的发生。

二、光纤光栅传感技术光纤光栅传感技术是一种应变或温度敏感的光学传感技术，其原理是利用光纤中的光栅结构对环境参数的变化产生光的相位和强度调制，然后经过光纤的传输，最终通过外部的光学测量系统进行信号检测和分析。

在电力设备温度监测中，光纤光栅传感技术可以通过将光纤传感器装置于设备内部，实时监测设备内部的温度情况。

该技术具有传输距离远、抗电磁干扰性能好等优点，能够对设备的微小温度变化进行准确测量，并及时向监控中心反馈温度异常信息。

三、电阻式温度传感技术电阻式温度传感技术是一种常见的温度测量技术，其原理是使用一种温度敏感的电阻元件作为传感器，通过测量电阻的变化来间接反映温度的变化。

在电力设备温度监测中，电阻式温度传感技术常被应用于变压器、电动机等设备的温度监测。

通过将电阻传感器放置于设备内部或接触设备表面，通过测量电阻值的变化来判断设备的温度变化情况。

虽然电阻式温度传感技术的测量精度较低，但由于其结构简单、成本低廉，因此在一些简单的设备温度监测场景中仍然得到了广泛应用。

综上所述，电力设备温度监测技术在电力系统中具有重要的作用。

光纤光栅传感技术在煤矿安全监测系统中的应用

光纤光栅传感技术在煤矿安全监测系统中的应用摘要：煤矿安全生产关系到人民群众的生命和财产安全。

通过利用光纤光栅传感技术对进行煤矿安全管理系统实时监测监控系统具有重要的意义。

本文详细探讨了光纤光栅传感技术在煤矿安全监测系统中的应用，旨在保证煤矿企业的安全办生产。

关键词：光纤光栅传感技术；煤矿；安全监测系统；应用对煤矿潜在的安全隐患进行监测是煤矿安全生产的重要保障手段。

目前我国煤矿安全监测仍是以传统电子、机械方式为主，部分甚至还是靠人工观测信号。

传统电子传感技术在煤矿应用中存在以下问题：① 分布式现场供电难，信号传输难，信号易受干扰；② 系统复杂，每个传感器都配置现场仪表，现场仪表种类繁多；③ 电子器件抗潮湿、腐蚀能力差，使用有效期短，维护费用较高。

基于光纤光栅原理制造的传感器通过测量光的波长来测量外界物理量，具有对恶劣环境适应性强、抗电磁干扰能力强、精度高、灵敏度高、易于传输、无源本质安全、准分布式测量等优点。

光纤光栅优越的内在特性使得传感器在煤矿井下的恶劣环境下能够稳定工作。

因此，将光纤光栅传感技术引入煤矿安全监测中具有重要的意义。

1光纤光栅传感技术概述光纤光栅传感系统使用光纤作为测量元件和信号传输介质，为提高光纤对温度、应力的敏感程度及准确定位能力，采用国际最先进的光纤局部加工技术，在普通单模光纤上制作一系列的温度敏感区——光纤光栅，这些敏感区可以精确、灵敏地探测到周围温度的细微变化，而光纤的其他部分只是用于信号传输，对机械应力和环境干扰不敏感，从而保证整个光纤光栅传感系统的高灵敏性和可靠性。

光纤光栅传感系统主要由光纤光栅温度传感器、应变传感器、位移传感器、压力传感器（渗压计、土压计）、光纤传感分析仪以及信号传输光缆等几部分组成。

其基本原理是利用光纤光栅传感器内部敏感元件——光纤光栅反射的光学频谱对温度和应力变形的敏感特性，通过光纤光栅传感网络分析仪内部各功能模块完成对光纤光栅传感器的输入光源激励/输出光学频谱分析和物理量换算，以数字方式给出各监测点的物理量测量值，并根据预先设定的数据采集、存储、处理机制和通信程式把信息汇集到桥梁、隧道、水利、石化、电力管理系统。

基于光纤光栅传感的变压器绕组温度检测系统

基于光纤光栅传感的变压器绕组温度检测系统作者：刘小红吴怀玉任济双谢奇峰富容国禚莉来源：《现代电子技术》2013年第03期摘要：传统温度传感器受到周围环境因素的影响很大，系统采用抗干扰能力强并且对温度极其灵敏的光纤光栅传感器。

利用光信号的测量和传输，再解调成温度信号。

分析了光纤光栅传感器的原理和系统构成，介绍了软件和硬件的实现。

最后的实验结果证明了系统具有较高的测量精度，可满足变压器绕组高精度温度测量要求。

关键词：变压器；光纤光栅；温度监测；绕组测温中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）03⁃0168⁃030 引言在电力系统中，温度过高是导致火灾产生的重要原因。

电力变压器作为现代电力系统中的重要设备，其绕组温度的高低直接影响变压器的绝缘性和老化率，进而影响电力系统的运行安全。

正常情况下，热点温度的常用基准值为98 ℃，老化率与温度之间的关系是在基准温度上，每上升6 ℃老化率增加一倍，每下降6 ℃寿命可延长一倍。

热点温度如果超过允许值，不仅会影响变压器的使用寿命，还会影响变压器的运行安全。

因此，对变压器绕组温度进行实时监测，通过监测温度进行预警并采取有效措施，则可以减少相应的事故发生。

目前，传统的变压器绕组温度的监测方法是电信号测量和红外测量[1]。

基于电信号的测温系统如热电偶、电阻温度计等，这类电信号的传感器容易受到电磁场的干扰，测量效果不好。

红外测温实际上属于非接触测温，虽然此方法灵敏度和准确度都很高，但是却很容易受到周围环境和电磁场的干扰，而且需要人工操作，无法实现无人在线监测。

另外，红外测温仪无法安装到变压器内部，只能测量变压器表面的温度，误差较大。

光纤测温系统是最近几年应用在电力系统中的令人满意的测温方法，由于光纤传感器本身防爆、绝缘、抗电磁干扰、质量轻、体积小，具有良好的可操作性和埋入性；时域变换性好，易于多点分布测量，并可单线多路复用，构成传感网络和阵列，便于波分时分复用[2⁃5]及分布式传感。

光纤光栅在电力系统测温中的应用研究的开题报告

光纤光栅在电力系统测温中的应用研究的开题报告一、研究背景及意义随着电力系统规模的不断扩大和电力设备密度的增加，电力设备的温度变化对电力系统运行安全和可靠性产生了巨大的影响。

因此，在电力系统中准确地获取设备的温度变化信息，对于保障电力系统运行的安全和可靠性具有重要的意义。

目前，电力系统温度的实时监测主要采用了红外测温技术、接触式温度测量技术、电气测温技术等方法。

然而，这些测温技术在实际应用中也存在一定的不足之处。

如红外测温技术测量范围受局限，接触式测温技术需与电器连接，电气测温技术不适用于发生放电等情况的设备。

因此，高精度、长距离、实时监测的光纤光栅技术应运而生。

光纤光栅作为一种新型的测温技术，具有测量范围广、抗干扰能力强、体积小、重量轻、使用寿命长等优点，尤其在电力系统中具有广阔的应用前景。

二、研究内容及步骤本课题旨在探究光纤光栅在电力系统温度监测中的应用研究，具体研究内容包括以下几个方面：1. 光纤光栅原理及特点的介绍和分析。

2. 光纤光栅温度传感器的原理及不同类型的选择。

3. 光纤光栅温度传感器在电力系统中的应用研究。

4. 基于光纤光栅的电力系统温度监测系统的设计及实现。

研究步骤如下：1. 系统搜集有关光纤光栅温度传感器、电力系统温度监测等相关方面的文献资料，掌握研究现状及发展趋势。

2. 对光纤光栅原理及特点进行深入的研究，确定权衡各方面因素的温度传感器类型，明确在电力系统中的应用研究需求。

3. 设计基于光纤光栅的电力系统温度监测系统，包括传感器的选型、布置方式、数据采集、处理及远程监控等关键技术。

4. 通过现场实验和对比分析，对光纤光栅传感器的实时监测效果及准确性进行测试和分析，验证其在电力系统中温度监测的有效性。

5. 最后，总结研究成果，提出深入研究的方向和重点，为电力系统温度监测提供可靠、实时、准确的技术支持。

三、预期成果与意义通过本研究的实施，预期能够解决现有电力系统温度监测技术的不足，具体的预期成果包括：1. 掌握光纤光栅在电力系统温度监测中的应用原理和关键技术。

光纤光栅传感器在机车实时监测系统中的应用

光纤光栅传感器在机车实时监测系统中的应用摘要：铁路运输的安全可靠对于国家经济发展具有重要意义，如何做好机车实时运行状态的监测是铁路部门普遍关注的课题。

该文用光纤光栅传感器替代传统的电子电流传感器，基于其抗磁性、高稳定性、高灵敏度等特点，设计机车实时监测系统，实现对机车运行状态中轴箱、设备舱和车厢温度、列车应力应变，加速度和预警等信息的监测，实现列车的安全可靠运行。

关键词:光纤光栅传感器机车实时监测铁路运输在国家经济发展中正扮演着越来越重要的角色，列车的实时监测对于保证铁路运输安全有着重要的意义。

因列车电存在强电磁干扰以及强腐蚀性等特点，传统电子电流型的传感器通常存在工作状态不稳定、传输距离短和运行状态难测等缺点，这在某些方面给列车实时运行状态地监测以及安全保证上都带来了一定的影响。

该文采用更先进的光纤光栅传感技术，论述了其在机车实时监测系统中的应用。

1 光纤光栅传感技术的原理及优势基于光纤材料的特性，利用其对光敏感性，通过紫外光曝光的方式在纤芯中写入入射光相干场图样，随后就会在纤芯内产生沿其轴向的折射率周期变化，最后形成具永久性空间的相位光栅。

这就是光纤光栅制作原理，它实际上是在纤芯内形成了一个狭窄的滤波器或者反射器。

光谱在光纤光栅中的传输，满足布拉格条件的光谱波长会被反射，其他的宽光才会穿过光纤光栅继续往前传输。

在涉及到温度、应力应变的物理器件传感研究中，光纤光栅的折射率和周期分布都会在其影响下产生波长波动，所以在这些物理传感中，可以应用光纤光栅技术。

通常来说光纤光栅传感系统主要分成三个部分：光纤传感检测仪、传输光纤和传感部分。

因为光纤光栅自身的特性，相比较于传统电子电流传感器，光纤光栅传感器具有自身的优势。

一是抗电磁干扰性强。

光纤是绝缘体，只负责传光，所以其信号传输过程中不受电磁场影响；二是稳定性好。

光纤测量的是光谱波长，在光源衰减或者线路出现耗损的时候是不影响测量结果精度的；三是绝缘性好。

浅谈变压器在线监测

浅谈变压器在线监测董青;胡鹏【摘要】就变电站变压器在线监测技术进行了探讨,对各种监测设备进行介绍.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2011(039)006【总页数】3页(P57-59)【关键词】油色谱;温度传感器;绕组局部放电;套管介损;在线监测【作者】董青;胡鹏【作者单位】云南省电力设计院,云南昆明650051;云南省电力设计院,云南昆明650051【正文语种】中文【中图分类】TM931 变压器在线监测装置关于变电站内的一次设备在线监测系统，其主要是对一次设备的电气性能实现了实时在线监测，有效地解决了设备状态检测和评价，使一次设备达到了设备智能化、控制网络化和状态可视化的新高度。

变压器是变电站的核心设备，故对其进行在线监测分析，可以使变压器运行在最佳的工作状态，延长变压器寿命，更可对变压器内部故障进行早期预警及诊断。

1.1 温度传感器变压器的使用寿命是由绝缘材料的寿命决定的，而绝缘的老化又主要取决于运行的温度。

变压器在运行时，绕组温度分布是不均匀的，决定绝缘寿命的关键因素是绕组最热点的绝对温度，而非绕组平均温度。

综合变压器结构、探测器安装方式等因素，器温度探测器一般安装于油温、绕组温度最高或接近最高的部位。

1.1.1 电阻式温度传感器该传感器测量温度是利用导体电阻值随温度变化而变化的特性来实现的［1］，如图1所示。

目前，变压器测温最常用的热电阻为阻值为100Ω铂电阻(Pt100)，其体积较大，物理化学性能稳定，精确度较高，在－259.34～630.74°C范围内被作为基准温度计，但该测温传感器所采用金属零部件/导线在强电磁环境下，存在高压绝缘、电磁干扰和涡流发热等问题。

因此，该传感器不适于作为绕组温度传感器，但仍可作为油温传感器使用。

0～639°C范围内其电阻与温度关系为:其中:R0为0°C时的电阻值。

图1 铂热电阻结构示意图1.1.2 光纤光栅温度传感器光纤光栅是［2］一种反射式光纤滤波器件，通常采用紫外线干涉条纹照射一段10mm长的掺锗光敏光纤，纤芯吸收紫外线发热产生永久型折射率周期变化。

光纤变压器绕组温度在线检测系统

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第６期
王红春：光纤变压器绕组温度在线检测系统
Ｋｅｒｓｔａｓｏｍｅｎｉｇ；ｏｔａｂｒｇａｉｇ；ｅｓｒｐｏｅｙｗｏｄ：ｒｎｆｒｒｗｄｎｉｐｉｌｆｃｉｅｒｔｎｓｎｏｒｂ
电力行业设备中大型变压器担负着电压、电流的转换以及功率传输的重要任务，它的性能好坏直接影响
王红春
（山东微感光电子有限公司，山东济南２０１）５０４摘要：针对变压器内绕组易发热的情况，研制了一种新型的光纤式温度在线检测系统。该系统基于光纤Ｂａｇｒｇ光栅传感原理，对接收到的光信号进行解调，实现对变压器绕组上易发热点进行实时在线监测。光纤光栅测
只能测量变压器的表面温度，并且测量结果受环境温度影响。光纤温度传感器与传统的传感器相比，有以下优点：本质防爆，对电绝缘，适用于高电压以及强电磁干扰环境下的检测，化学稳定性好；传感探头结构简单、
收稿日期：０８０—０２０ —８２作者简介：王红春（９２一）男，１８，硕士研究生。主要研究方向：光纤传感器。Ｅｍｉｗｃ－ａ：ｈｌ
整个电力系统的安全稳定运行。由于长期处在满负荷运行状态，又采用全封闭式结构，常引起其各部位发经热，很多情况下工作人员无法测量到变压器内部某些狭小的位置，经常发热的绕组上的温度，在如长期运行，导致发热部件老化，直接威胁整个电网的安全。因此，过对变压器绕组易发热点进行实时在线监测并根据通其温度变化来判断其 “ 健康 ” 状况，提示工作人员对变压器进行负荷调整以及预知性维修，以避免由发热导可

变压器套管故障的在线监测技术

变压器套管故障的在线监测技术摘要：本文介绍了利用光纤传感器监测变压器外壳故障的原理，提出了基于光纤传感器的套管故障实时在线监测管理系统的应用方案。

关键词：变压器；套管；光纤传感器；在线监测引言在变压器结构中，外壳是一个重要的组成部分，它将变压器内部的高压和低压引线引至油箱外部，充当接地绝缘和固定引线。

一般要求套管除符合规定的电气强度和足够的机械强度外，还必须在运行中具有良好的热稳定性和密封性，并能承受短路过热的瞬间。

变压器套管通常因各种原因导致失效，主要失效模式为局部放电，漏电，内部绝缘问题。

一旦套管失效，就有可能造成大面积停电，严重影响整个电网的安全运行。

因此，有必要监测和诊断变压器套管的状况。

传统的变压器外壳通过离线检测进行监控。

这样就很难在短时间内或无限期地发现故障，从而不可能及时发现故障，及时判断并及时修复故障。

随着技术的发展，红外测温，油色谱分析，介电绝缘测试等一些在线监测方法也逐步引入到维护工作中。

这些试点项目可以帮助人们及时了解套管的运行状况，并使维护或事故诊断更有针对性。

上述检测技术取得了不同程度的成功，但也具有局限性，包括强电磁场干扰和环境噪声，气体传感器选择性差等。

由于其体积小，灵敏度高，抗电磁干扰，复用能力强，可在恶劣环境下工作，更适合在复杂的电磁环境中工作。

本文采用全光纤传感器监测变压器套管的实时状态，结合计算机技术，信息处理技术，设计一套完整的实时在线综合智能监测系统进行实时监测进行套管操作，诊断和预警，消除事故发生，尽量减少事故造成的损失。

1变电检修中使用在线监测技术的重要意义在不断的检查和实践中，在线检测技术的合理性得到了验证，这种技术的推广，非常有利于变电站的维护工作。

在线监测技术可称为一种非常新型的监测方法，目的是获取数据，然后分析数据带来的故障维修参考价值。

我们都知道设备的性能与运行状况有关，设备故障的概率比较大。

一般情况下，设备故障造成的损失是无法估算的，而在线监测技术可以很好地处理这个问题。

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Ｖ１８Ｎ．ｏ．．ｏ５２
ＨｉｎｊｎｌｔｃＰｗｒｅｏｇａｇＥｅｒｏｅｌｉｃｉ
进行了分析和比较，在此基础上提出将光纤光栅温度传感器粘贴在绕组表面进行测温的方法，并得出了具体的
实验数据。
关键词：压器；变绕组；点；热光纤光栅传感器；在线监测
中图分类号：Ｔ２２１２１．文献标识码：Ｂ文章编号：１００２—１６｛０６）５— ３９— ３６３２０００７０
Ｋｅｒｓｔｎｆｒｒｉｎｉｇｏｉｔｉｅｐｃｒｔｇｓｎｒｙｗｏｄ：ｒｓｍｅ；ｗｄｎ；ｈｔｐｎ；ｆｒｏｔｓｇａｎｅｓ；ｍｏｉｒｇｏ —ｌｅａｏｏｂｉｉｏｎｔｉｎ－ｉｏｎｎ
电力变压器是电力系统运行的核心设备之
１变压器绕组热点温度的测量现状
目，前对变压器绕组热点温度的测量方法主
要有以下三种：
电信号传感器测量。目前大部分电厂和变电站还是采用基于电信号传感器的测温系统，如电阻温度计、热电偶，但这类电信号的传感器易受电
磁干扰，测量效果不很理想。ｊ
ＹＯｐｎ，ＹＡＮＧＧａｇｕＵＸｕｅｇｕｎｘｅ
（ａｂｎＵｉｅｉｆｃｅｃｎｅｈｏｇ，ａｂｎ１０４Ｃｉ）ＨｒｉｎｖｒｔｏＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｙＨｒｉ５００，ｈｎｓｙｏａ
ＡｂｔａｔＴｅＩｏｔｎｅｏｏｉｔｅｅａｕｅｍｏｉｒｇｏｓｒｃ：ｈｍｐｒａｃｆｈｔｎｍｐｒｔｒｎｔｉｎ—ｌｅｏａｓｏｍｅｎｉｇＷａｔｄｃｄ，ｏｐｔｏｎｉｆｒｎｆｒｒｗｉｄｎＳｉｒｕｅｎｔｎｏａｆｗｋｎｓｏａｕｎｔｏｓｐｅａｅｔｎｗｏｏｉｔｔｍｐｒｔｒｎｔｒｇｏａｓｏｍｅｎｉｇｅｉｄｆｍｅｓｒｇｍｅｈｄｒｖｌｎｏｆｈｔｐｎｅｅｕｅｍｏｉｉｆｔｎｆｒｒｗｉｄｎｉｏａｏｎｒｗｅｅａａｙｅｄｃｎｒｔｄ，ａｍｅｏｈｔｆｅｐｃｒｔｇｔｍｐｒｔｒｅＳｒｓｉｋｏｔｅｓｒａｅｆｒｎｌｚｄａｏｔｅｎｓａｔｄｔａｂｒｏｔｓｇａｉｅｅａｕｅｓｎＯｔｓｔｕｆｃｓｏｈｉｉｎｃｈｗｉｄｎｓｔｎｔｒｔｍｐｒｔｒａｒｓｎｅａｅｎｔｅａａｙｉｍｅｔｎｄａｏｅｎｄｓｍｅｃｎｒｔｘｎｉｇｏｍｏｏｉｅｅａｕｅｗｓｐｅｅｔｄｂｓｄｏｌｓｓｎｉｅｂｖ．ａｏｏｃｅｅｅ．ｈｎｏｐｒｎａａａｗｒａｎｄｅｉｍｅｔｌｄｔｅｅｇｉｅ．
Ａｐｌａｉｎｏｉｅｐｃｒｔｅｅａｕｅｍｅｓｒｎｙｔｍｏｐｉｔｏｆｆｂｒｏｔｓｇａｎｇｔｍｐｒｔｒａｕｉｇｓｓｅｔｃｉｉ
ｈｔｐｉｔｔｍｐｒｔｒｎｔｒｎｎ・ｌｅｏａｓｏｍｅｎｉｇｏｏｎｅｅａｕｅｍｏｉｉｇｏ — ｉｆｔｎｆｒｒｗｉｄｎｏ・ｎｒ
谱分析和高性能的液相色谱分析发现可燃气体和
糠醛含量的变化，当发生低于１但４０℃的低温过
收稿日期：２Ｏ０Ｏ６— ４—１０作者筒介：尤旭鹏（９２一），哈尔滨理工大学在读硕士。１８女，
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维普资讯
低一半或延长一倍，对于大型电力变压器，绕组热
点温度的允许限值为１０℃ ，当绕组热点温度２但超过１４０℃时，这时会使附近的油分解出气体，如油中Ｃ、Ｏ等含量增高；使纸绝缘裂化出糠ＯＣ会
（３Ｃ０，时可以通过绝缘油的气相色ｃＨ０一Ｈ）这
一
热时，色谱分析就无法发现其变化了，此时，热点
，
而电力变压器绕组低温过热问题是运行和制
温度如超过允许限值，不仅会影响变压器使用寿
命，还将对变压器安全运行造成威胁…。所以，变压器绕组温度的在线监测对保证安全运行和延长设备寿命都有重要意义。
造部门亟待解决的重要问题。从变压器绝缘运行寿命看，一般认为应遵循六度法则：变压器绕组年平均温度为９８℃时具有正常寿命；当超过或达不到９８℃时，每上升或降低６℃，则变压器寿命降
电力
２０年ｌ０６０月
光纤光栅测温系统在变压器绕组热点温度在线监测中的应用
尤旭鹏，杨广学
（尔滨理工大学，哈黑龙江哈尔滨１０４）５００
摘要：简要介绍了变压器绕组热点温度在线监测的重要性，目前测量变压器绕组热点温度的几种测量方法对