荧光光纤温度传感器在智能电网领域的应用

西安和其光电科技股份有限公司是中科院西安光机所孵化的，具有自主知识产权的高科技企业。公司专业从事光纤温控系统等高端产品的研发、生产、销售，提供相关产品与技术应用延伸服务。公司总部及研发中心设立于西安市高新区，并在加拿大温哥华、北京、南京、青岛等多地设有办事处。公司研制的荧光光纤传感测量系统，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、绝缘性好、使用寿命长，操作方便等优点，适用于电力系统、轨道交通、钢铁冶金、工业微波、生物医疗、煤炭开采、石油化工、食品安全、科学研究等领域。公司现已形成变压器绕组荧光光纤温控系统、开关柜及环网柜荧光光纤温控系统、干式变压器及油浸式变压器荧光光纤温控系统、微波医疗荧光光纤测温系统和石油开采井下光纤传感测量系统等系列产品。

和其光电(Optsensor)是全球最知名的变压器绕组荧光光纤温控系统品牌商，系列光纤温控系统已经广泛应用于国内26个省市和欧洲非洲等国家。

电网行业解决方案

行业背景

变压器、开关柜、大电机等高压电气设备，是发电和输变电系统的关键设备，它们的安全可靠性和使用寿命，对整个输变电系统的安全可靠运行和寿命是至关重要的。这些高压设备大多采用封闭结构，长期工作在高电压、大电流、强磁场的环境中，一些连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热使得热量聚集。发热温升增加了输电系统的损耗，如果散热不良还会危及设备的正常运行，甚至会造成故障，社会不良影响和经济损失不可估量。

以变压器为例，配电变压器在运行中的事故率约为13%，其中因绕组超温运行，导致绝缘老化，变压器绕组烧毁、击穿事故占相当大的比例。另外，电力变压器内部的很多物理和化学变化(如局部放电和局部过热等)都会引起变压器的温度参数发生变化，使变压器出现不同于正常运行的温升轨迹。根据“6°法则”变压器的老化率与温度的关系是在基准温度的基础上，温度每上升6℃老化率增加1倍即变压器寿命降低一半，温度每下降6℃变压器寿命可延长1倍。对变压器而言，绕组温度对绝缘材料的老化起决定作用，因此准确地测量变压器绕组温度就显得尤为重要。

随着安全用电、配电网自动化水平的不断提高，除对电参数进行监测外，直接监测变压器/开关柜/互感器/大电机等高压电气设备的热点温度，对于提高设备的安全运行、 延长设备绝缘寿命、即时判断设备的实际负荷能力，最大程度发挥变压器的输变电潜能以提高设备的经济效益等，具有非常重要的意义。

荧光光纤温度传感器在智能电网领域的应用：

1. 电力变压器绕组温度监控;

2. 高压开关柜：可测量开关柜中梅花触头和静触头咬合处的温度，甚至可将其埋于绝缘筒中导电连接处;

3. 高压断路器灭弧室温度测量;

4. 大电机定子、轴瓦、端部汇流环等温度监测;

5. 大电机/互感器绕组等高压设备的热点温度直接监测;

7. 其它电气设备温度在线实时监测。

荧光光纤传感测量系统

作为光纤温度传感器的未来发展方向之一，智能电网用荧光光纤温度传感器还具有如下优点：

1. 对电磁、射频及微波免疫;

2. 无金属部件，无磁化;

3. 测量精度高，稳定性好;

4. 可靠性好，重复性好;

5. 结构紧固，使用寿命长;

6. 无需校准。

由于光纤温度传感器与传统温度传感器相比具有无可比拟的优点，随着光纤温度传感器技术的日益成熟，技术法规及相关标准的建立，荧光光纤温度传感器必将逐步取代传统的温度传感器而成为电网温度监测的最主要手段之一。

荧光光纤温度传感器是未来智能电网中的关键设备之一，大力发展以各种智能传感器为基础的智能电网产业是我国发展绿色新能源产业的延伸和拓展，是结合我国产业基础、促进电力装备制造业加快转型升级、适应未来竞争、实现可持续发展的现实需要，是抢占智能电网产业高端市场和技术制高点、争取更大发展空间的必然选择，是加快工业化和信息化融合的有效途径和载体，对于拉动经济发展、优化产业结构、转变发展方式具有十分重要的现实意义和长远的战略意义。

系统特点

Ø 保证电力一、二次理想隔离，线性好，精度高;

Ø 多通道传输：系统采集的信息可通过箱变内FTU、GPRS或通讯管理单元上传调度，传输方式可根据现场环境灵活选定

Ø 不降低电气设备的安全等级：测温式荧光光纤火灾探测器体积小，直径2.8mm，没有任何金属材质、电子元器件，绝缘性好，20cm耐10万伏电压。

Ø 全年、全天侯安全守护：至少25年，每年365天，全天候24小时实时监测和分析。

Ø 减少了监测盲区、提高了设备安全性：定位精度1mm。

Ø 节省成本：直接安装于温升部位，实时记录、显示监测点数据，实现无人值守监测站目标。

Ø 建立了维修依据：全面掌握设备运行情况，可以预测、预知设备老化，从而根据设备运营状况提出检修时间、检修计划。

Ø 智能判断性：能够对被测对象的正常温度、异常温度、火灾进行快速的判断和分析。

主要性能指标

系统组成：

1、HQ-35 干式变压器荧光光纤温控系统

干式变压器因其绝缘强度高、环境性能优越、运行噪声低等优点而得到了广泛的应用。树脂浇注干式变压器的运行可靠性很大程度上取决于其绝缘性能，而绝缘性能又跟干式变压器内部的产热和散热情况密切相关。变压器绕组过热不仅会造成绝绿加速老化影响寿命，还会造成绝缘击穿，容易引起火灾、爆炸等恶性事故。

H0-35系列干式变压器荧光光纤温控系统可将測温光纤固定到绕组线圈及铁芯浇注预留孔内，可实时监控绕组及铁芯等位置的真实温度，减小因间接测温方式产生的误差影响。

2、HQ-12 开关柜荧光光纤温控系统

3、HQ-E116/S116变压器绕组光纤温控系统

4、HQ-39 环网柜电缆接头荧光光纤温控系统

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审核编辑：汤梓红