变压器光纤测温系统浅述
变电站光纤测温技术的介绍
变电站光纤测温技术的介绍
一、介绍
光纤测温技术是由光纤传感器、光纤测温仪表等组成的一种非接触式
测温技术，它可以在任意环境温度范围内测量物体表面的温度，并以数字
显示读出。
它可有效地测量各种高温材料的表面温度，具有抗高温高压、
自动报警，精度高、响应快等特点，是变电站火灾火灾早期预警的重要技
术手段。
二、光纤测温原理
光纤传感器是基于光学非接触测温技术的新型测温传感器，它采用天
然导光纤或人造导光纤作为传感器，使用热效应将热量传递至光纤，利用
标准线路及仪表分析，计算热量，从而转换为温度，并可实时显示温度值。
光纤传感器由若干个长度相等的拉丝玻璃纤维制成的多纤维拉丝结构，它
能将温度变化转变成光效应，并通过纤维将光信号转换为温度信号，实现
温度的实时检测与记录。
三、光纤测温优势
1、无需接触:光纤测温仪表为无接触式，在测温过程中无需接触，不
受物体的化学特性、形状、温度范围的限制，对物体的破坏几乎为零，可
以很好地避免因接触测温所引起的污染、损伤和安全隐患等问题。
2、测温精度高:由于光纤的导光性能非常好，可以保证测温精度达到
几毫米，精度低于0.2℃。
光纤测温系统方案
光纤测温系统方案光纤测温系统是一种利用光纤传感技术进行温度测量与监控的先进技术手段。
该系统通过将光纤作为传感器，利用光纤的光学特性来实现温度的测量与监控，具有高精度、远距离传输和多点监测等优点，广泛应用于各个领域。
一、系统原理光纤测温系统主要由三部分组成：光源单元、光纤传感单元和信号处理单元。
其中，光源单元主要用于提供激光光源，光纤传感单元负责将光信号传播到被测温区域并反射回来，信号处理单元则用于对反射光信号进行处理和测量。
系统的原理基于光纤的光学特性，即光纤在温度变化下会发生微弱的相位偏移和光强变化。
通过测量这些变化，可以准确计算出被测区域的温度。
具体而言，光源单元通过调制光源的频率和波长，将光信号发送到待测温区域的光纤中。
被测温区域的温度变化会导致光纤长度和折射率的变化，进而改变光信号的相位和光强。
光纤传感单元将经过温度变化后的光信号反射回来，信号处理单元通过分析反射光信号的相位和光强的变化，最终得出被测温区域的温度。
二、应用领域光纤测温系统具有广泛的应用领域，以下介绍其中的几个典型应用。
1. 电力系统监测在电力系统中，高温可能导致电气设备的故障和整个系统的不稳定。
光纤测温系统可以通过监测关键部位的温度变化，实时评估设备的工作状态，预测潜在故障，并采取相应措施，以确保电力系统的安全稳定运行。
2. 工业生产过程监控在工业生产过程中，温度是一个重要的参数。
光纤测温系统可以实时监测生产过程中关键区域的温度变化，及时发现异常情况，避免由于温度波动导致的生产事故和产品质量问题。
3. 环境监测光纤测温系统可以用于环境温度监测，如地下水位监测、土壤温度监测、海洋温度监测等。
通过对这些环境因素的实时监测，可以更好地了解自然环境的变化趋势，并采取相应的措施进行保护和管理。
4. 石油、化工等危险环境监测在石油、化工等危险环境中，温度的监测对保证生产安全至关重要。
光纤测温系统可以避免在危险环境中使用传统温度传感器可能导致的隐患，如腐蚀、易燃等。
变电站光纤测温技术的介绍
探头
光纤，不怕干扰，不怕高压， 电子传感器，有电路通道，极易受电磁 没有击穿、烧毁等担心。 干扰，对与高压设备的绝缘要求特别
高。检修维护很难。
检测信号输出
光信号，不受电力设备的电磁 弱电信号，极易受到电磁干扰。 干扰。
信号通道
光纤，探头与信号通道一体， 电路，对与高压设备的绝缘要求特别 不怕干扰，不怕高压，系统简 高。检修维护很难 单安全。
其原理和结构框图如下所示。
1
分布式光纤感温在线故障预警系统
JTWN-LDC-XX-FR01
分布式光纤温度监测系统的原理示意图
3．2 系统特点
分布式光纤温度监测系统的结构框图
◆ 测温、定位特性：
光纤即是温度传感器又是通信通道，由于光纤有良好的绝缘特性（光纤工频耐压强度：每 150mm
长的光纤，可耐压 67kV，雷电冲击电压 133kV/125mm）和可绕曲性，直接敷设在一次带电设备的表 面或关键部位，对运行设备的温度进行实时在线检测，过 热 故 障 的 早 期 预 测 ， 防 患 于 未 然 。 发生过热故障时，系统能提供报警并准确确定过热位置，指导检修工作。
较易损坏的缆体需与被测体以正玄 波紧贴的方式进行多路敷设，安装 相当复杂。新增电缆的扩容安装难 度大
与国外同类产品的比较
比较内容 分布式光纤感温故障预警系统
技术水平 掌握该类产品技术并生产该产品，国际上目前只
有 3-4 个国家。技术水平、技术指标和工程实例
基本相当。
软件
用户定制软件，以适应用户的个性化要求。在用
8、 为 运 行 部 门 、检 修 部 门 、生 技 部 门 、安 监 部 门 等 提 供 设 备 运 行 数 据 和 图 表 ， 使得心中有数。
光纤变压器绕组温度在线检测系统
ｗ ｐ＠ １ ３． ｙ ６ Ⅻ
第６ 期
王红春 ： 光纤 变压器绕组温度在线检测系统
Ｋ ｅ ｒ ｓ ｔａ ｓｏｍｅ ｎ ｉｇ； ｏ ｔ ａ ｂ ｒｇ ａｉｇ；ｅ ｓ ｒｐ ｏ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｒｎ ｆｒ ｒｗ ｄ ｎ ｉ ｐｉ ｌｆ ｃ ｉ ｅ ｒ ｔ ｎ ｓ ｎ ｏ ｒｂ
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 ２０ １ ） ５ ０４ 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 Ｂａｇ ｒ ｇ 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—０ ２０ —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。Ｅｍ ｉ ｗ ｃ － ａ ：ｈ ｌ
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
变压器绕组温度光纤监测
iOFT2020变压器绕组温度光纤监测产品简介一、 概述宁波理工监测科技股份有限公司生产的iOFT2020变压器绕组温度光纤监测智能组件，利用磷光光纤直接安装在变压器内部进行测温，能实时、准确、安全测量变压器绕组温度，实现对变压器内部温度的全面监控，以便于做出准确判断和决策，从而大大延长变压器设备的使用寿命，有利于在高峰负荷时充分挖掘潜力保障电力供应，并使非计划或突发性事故减少到最低程度，以较小的成本改善电力生产，同时提高整个系统的可靠性。
二、 主要特点和应用价值本产品采用的关键传感器——磷光温度传感器是美国LumaSense科技公司生产的，经过近30年千余家客户的使用检验。
使用磷光光纤探头直接、实时测量变压器绕组温度已成为当前国际常用的测量方式，与传统的测量底层或顶层油温的方式不同，光纤测温可以直接通过放在绕组中的传感器实现真实、准确测量“热点”的温度。
该磷光物质传感器直接附于光纤探头末端，采用稳定的磷光物质传感器进行温度测量，具备精度高、没有漂移、毋需校准的特性，抗高电压、高射频和强磁场干扰。
温度探头外层包有特别专利技术的特弗纶护套，使内部光纤柔韧性更强，不易损坏，又能让油充分浸入空隙。
使用本公司变压器绕组温度光纤监测智能组件，有以下应用价值：1.能实时、准确的获得变压器绕组动态的温度；2.在不破坏绝缘或降低变压器寿命的前提下，安全地最大化增加负载，有利于在高峰负荷时充分挖掘潜力保障电力供应；3.增加变压器负载等于增加额外的容量；4.提供真实、动态的负载能力；5.及时探测冷却系统故障；6.使非计划或突发性事故减少到最低程度；7.使绝缘遭受最小的破坏，延长变压器的使用寿命；8.阻止变压器由于过热，尤其是过负载时出现灾难性的故障；9.使用寿命长，精度高、没有漂移、毋需校准，维护方便，减少维护成本；10.通过运行期间对绕组温度准确实时的测量来准确评估变压器真实的设计水平和制造质量；三、 组成和安装磷光温控器系统主要由温控器、外部光纤、贯通盘、内部光纤4大部分组成。
变压器光纤温度控制器的原理和应用
变压器光纤温度控制器的原理和应用变压器光纤温度控制器是一种用于监测变压器温度的装置，采用光纤传感技术，利用光纤感温原理实现对变压器温度的精确测量和实时监控。
该控制器通过光纤传感器将温度信号转化为光学信号，再利用光电转换技术将光学信号转化为电信号，通过信号处理和数据分析，最终实现对变压器温度的控制和保护。
变压器光纤温度控制器的工作原理是基于光纤传感技术。
光纤感温原理是利用光纤中的光学特性随温度变化而产生的变化，将温度信息转化为光学信号。
具体而言，光纤感温原理主要包括两种方式：拉曼散射光纤温度计和布里渊散射光纤温度计。
拉曼散射光纤温度计是一种利用光纤中的拉曼散射效应来测量温度的方法。
光纤中的光波在传输过程中会受到温度的影响而发生拉曼频移，通过测量这种频移的大小可以得到温度值。
布里渊散射光纤温度计是一种利用光纤中的布里渊散射效应来测量温度的方法。
光纤中的光波在传输过程中会受到温度的影响而发生频率变化，通过测量这种频率变化的大小可以得到温度值。
变压器光纤温度控制器的应用非常广泛。
首先，它可以应用于电力系统中的变压器温度监测和保护。
变压器作为电力系统中的重要设备之一，其温度过高可能导致设备损坏或发生事故，因此需要对变压器进行实时监测和控制。
光纤温度控制器可以提供精确的温度测量和监控，及时发现温度异常，并进行相应的保护措施，保证变压器安全运行。
其次，光纤温度控制器还可以应用于石油、化工、冶金等工业领域中的高温环境温度监测和控制。
在这些领域中，温度监测和控制对设备运行和生产过程的安全和稳定性有着至关重要的作用。
光纤温度控制器可以在高温环境下提供精确的温度测量和监控，并及时发出报警信号，保证设备和生产过程的安全性。
此外，光纤温度控制器还可以应用于交通运输、建筑物、环境监测等领域中的温度控制和监测。
例如，在交通运输领域中，可以用于实时监测车辆引擎和排气系统的温度，及时发现故障并进行修复，保证车辆的正常运行。
在建筑物中，可以用于监测供暖与空调系统的温度，实现室温的自动控制。
光纤测温系统原理
光纤测温系统原理光纤测温系统是一种基于光学原理的温度测量技术，利用光纤作为传感器来感知温度的变化。
这种系统通常具有高灵敏度、抗干扰性强和长测量距离等优势，广泛应用于工业、医学、环境监测等领域。
本文将介绍光纤测温系统的基本原理、工作方式、主要组成部分以及应用领域。
1. 光纤测温基本原理光纤测温系统基于热效应原理，通过测量光纤在温度变化下的光学参数变化来获取温度信息。
其核心原理主要包括热致发光效应、布里渊散射效应和光纤光栅效应。
热致发光效应：当光纤暴露在高温环境下时，热致发光效应会导致光纤材料发光，其发光强度与温度成正比。
通过测量发光强度的变化，可以推导出温度的变化。
布里渊散射效应：布里渊散射是光子与声子的相互作用导致的光波的散射现象。
在光纤中，布里渊散射与温度密切相关，通过监测散射光的频移，可以反映温度的变化。
光纤光栅效应：光纤光栅是在光纤中形成的一种周期性的折射结构。
当光纤受到温度变化时，光栅的周期也会发生变化，通过检测光栅的频率或波长变化，可以得知温度的变化。
2. 光纤测温系统工作方式光纤测温系统的工作方式主要包括激发光信号、传输光信号、感知温度变化和测量分析等步骤。
激发光信号：通过激发源（如激光器）产生光信号，该信号携带着特定的频率或波长。
传输光信号：光信号经过光纤传输到测温点，可以使用单模或多模光纤，根据具体应用选择适当的光纤类型。
感知温度变化：在测温点，光信号与温度变化发生相互作用，引起光学参数的变化，如发光强度、布里渊散射频移、光栅波长变化等。
测量分析：通过光谱仪、光电探测器等光学设备，测量感知点的光学参数变化，进而推导出温度的变化。
3. 光纤测温系统组成部分光纤测温系统通常包括以下关键组成部分：激发源：产生激发光信号的光源，可以是激光器或其他合适的光源。
光纤传感器：用于传输光信号到测温点的光纤，可以是单模或多模光纤。
测温点：光纤测温点是感知温度变化的地方，通常是通过将光纤暴露在测温区域来实现。
用光纤给变压器测温
用光纤给变压器测温--光纤测温系统能实时直接测量绕组热点温度作者：陈军文章来源：沈阳天正国际经贸有限公司点击数：1027 更新时间：2009-10-28图1 光纤信号调节仪光纤测温技术用于测量高电压变压器的绕组热点温度，至今已近30年。
特别是近10年来，光纤测温监测仪器制造公司对产品进行了卓有成效的改进，提高了光纤的强度，优化了通过油箱壁的连接结构，使光纤测温技术获得了迅速发展。
光纤测温的工作原理以加拿大Neoptix公司的T/Guard型变压器绕组热点温度光纤监测仪为例，光纤温度监测仪主要由光纤探头、光纤信号调节仪两部分组成。
光纤探头完全由低介电常数的绝缘材料制成，适合在油浸变压器内部使用，并且能承受诸如煤油气相干燥，热流循环等变压器的初始制造工艺过程。
图2 光纤探头的结构光纤探头由一个400μm外径的固态晶体元件与光纤组成，外包具有透油性的聚四氟乙烯护套，适应温度范围为-80~250℃。
由光纤探头固态晶体元件检测的温度信号经光纤传输到光纤信号调节仪，依据GaAs技术，采用原算法信号分析，温度的测量结果可以再现，数据也可以存储。
光纤信号调节仪可配置1~8个测温通道，即可监测8个点域的温度变化。
内置1GB的数据存储器，可记录多达2400万个数据，相当于记录一台变压器运行40多年的数据。
图3 温控器工作原理图光纤信号调节仪配置标准的带发光二极管的液晶显示屏，可显示各个测点的温度值，并带有4~20mA（或者0~10V)模拟输出或MODBUS通讯接口，以连接到现场的控制箱或变电站的控制系统。
此外，还配备有RS-232和RS-485通讯接口。
光纤测温与非直接测温的比较传统的绕组温度指示仪（WTI）是利用“热像”原理间接测量线圈温度的仪表，其工作原理如图3所示。
图4 光纤测温探头与连续换位导线的直接接触安装在变压器油箱顶部的温包能感测顶层油温，并通过毛细管内液体的传递，引起指示仪表内测量波纹管相应的位移变化量。
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变压器光纤测温系统浅述
摘要:本文叙述了传统变压器测温的特点和不足，分析了国外变压器测温方式的发展趋势，介绍变压器光纤测温系统的基本方式和特点，提出了变压器测温系统的发展方向。
文章还对目前变压器测温系统的市场状况进行了分析，预测变压器光纤测温系统是相关技术发展的必然结果，具有较高的实用价值和技术优势。
关键词:变压器光纤传感器
电力变压器是变电所的核心设备，而变压器的温度监测是保证变压器正常运行的一项重要措施，如何能简单、直接、准确、实时的反映变压器内部的温度，受到许多企业和专家的关注。
目前变压测温技术迅速发展，变压器光纤测温系统正以崭新的面貌出现的变电器测温领域。
1 传统变压器测温方法
传统变压器测温主要是测量二种温度:一个是油面温度，一个是绕组温度。
其中油面温度目前有两种测量办法，一种是压力式测温，一种是利用铂电阻测温。
压力式测温是利用一个压力测温探头，探头内是一种液体，根据温度不同，液体膨胀程度不一的原理进行测量。
同时在液体导管末端有一个测量压力值的感应设备，根据压力，换算为温度信号送出。
常
用信号类型有0～5V电压信号，4～20mA电流信号，pt100铂电阻信号，RS485信号。
这种测温方式在目前国内应用较为广泛。
铂电阻测温就是直接利用一个铂电阻探头，根据温度不同，铂电阻探头电阻值发生改变，从而输出信号发生变化。
目前能做这种温度计的厂家很少，且价格昂贵，实际应用也不多。
传统绕组测温多采用互感器换算的办法。
互感器换算即根据压力式探头先测量油面温度，然后根据套管CT的二次电流与温度换算的关系，在油面温度上叠加一个铜的油温差，模拟得到绕组温度。
这种测量办法并不准确，只是一个理论计算值，误差在5℃～20℃，且存在着明显的时间迟滞，但目前国内普遍应用的此方法。
2 变压器光纤测温方法的特点分析
光纤测温是一种新技术，光纤具有抗电磁干扰、电绝缘、体积小、耐腐蚀、本质安全等优点，本文以LumaSense科技公司的子公司—Luxtron公司的最新产品ThermAsset 2型变压器光纤测温系统进行介绍。
完整的ThermAsset 2系统包括光纤温控器;光纤探头;油箱壁贯通器;油箱壁结合板;外部延伸光纤以及可选择的油箱壁防护罩。
如图1。
光纤探头采用稳定的磷光物质传感器进行温度测量，具备没有漂移、毋须校准的特性。
该磷光物质直接附于光纤探头末端。
探头经过试验论证，能与高压电力变压器长期兼容，具备良好的电气性能。
光纤探头它由一个一个固态晶体元件与光纤组成，包括具有透油性的护套，柔韧性强，适应温度为:-30℃～200℃,光纤探头如图2。
其理是由光纤探头固态晶体元件检测的温度信号经光纤传输到光纤温控器，采用原算法信号分析，温度的测量结果可以再现数据可以存储。
在变压器安装过程中，光纤探头的安装和放置特别值得注意，要保持探头及端部保护套的完整性，直至安装连接最终完成。
同时，还必须避免光纤过度弯曲以防断裂。
探头的端部必须设置一个保护的
衬垫，其结构示意如图3。
光纤探头就固定在这样的保护衬垫内部，整体被安装在需要探测的部位，如图4:
安装好的探头可以根据实际采集信号，通过光纤与温控器进行信号传输。
借助光信号测试仪器，可以对光纤信号强度进行测试，如果信号强度低于40%，表明光纤内部传输信号正常，连接正常。
探头应
该具有良好的PFA,用特伏龙加凯芙拉，保证探头的强度以及柔韧性，避免在安装过程中的损伤。
光纤温控器可以配置2、4、6或8个测温通道，即最多可以监测8个点域的温度变化，内置的数据存储器，可以记录300天，且每分钟读取一次并保留每个通道的最高温度直至用户重新设置为止。
温控器配有液晶显示屏，可以显示各个测点温度值，带有0～1mA或4～20mA模拟输出，通过MODBUS通讯接口连接到现场的控制箱或变电站控制系统。
此外，还配有RS-232和RS-485接口。
温控器带有6个C型可编程继电器，满足3000V冲击保护要求，可以通过对变压器绕组实际温度的测量提供冷却器控制功能。
传统的绕组温度指示器(WTI)只能通过测量变压器邮箱顶部油温来间接模拟变压器线圈的温度，这就与模拟的准确度有关，而且时间上会滞后。
而ThermAsset 2温控器能够用于动态负载运行并且更为经济有效的控制冷却系统。
LumaSense科技光纤温控器ThermAsset 2能直接、准确、实时的反应，有效的根据实际热点温度来控制冷却器的运行，将温度控制在正常范围内，准确的发出报警，从而大大延长电力设备使用寿命，最大限度的节约成本，保护变压器安全运行。
目前，国内变压器已经逐步开始使用此项技术，应用越来越广泛。
3 结语
光纤探头直接、实时测量变压器内部温度的技术以成为当前国际通行的测量方式，该技术发展日趋完善，近30年来已被广泛应用在全世界1000多台变压器上，并通过工业设计认证。
全球性的光纤测温技术公司，已经在世界各地建立了办事处，向用户提供及时、优良的售后服务。
变压器光纤测温系统产品和实施经验也已日益成熟，必将成为国内变压器测温选择方案之一，具有很高的实用价值。
尤其是光纤测温系统直接、准确、实时的测温效果，明显提升了变压器监测效率，实践证明此种方法是行之有效，具有重要意义。
参考文献
[1]陈军.光纤测温技术在变压器上的应用.变压器，2008(01).
[2]勾宝亮.光纤测温装置在变电运行中的应用[J].科技创新导报,2009,16:7.。