KV开关柜光纤光栅测温系统技术方案
?一、引言
10KV开关柜作为电力系统中重要的一次设备，其安全运行对于保障电力供应的可靠性至关重要。传统的测温方式存在诸多局限性，如热电偶、热电阻等接触式测温方法易受环境因素影响且存在测量误差，红外热成像等非接触式测温方法在复杂环境下也难以精确检测内部故障点温度。光纤光栅测温系统以其独特的优势，如抗电磁干扰、耐腐蚀、高精度测量等，为10KV开关柜的温度监测提供了一种可靠的解决方案。
二、系统概述
1.系统组成
-光纤光栅传感器：采用波长编码技术，将温度变化转化为中心波长的移动，具有极高的精度和稳定性。
-光纤传感解调仪：能够精确测量光纤光栅传感器的中心波长变化，从而获取温度信息，并将其转换为数字信号输出。
-数据采集与处理单元：负责采集解调仪输出的温度数据，进行存储、分析和处理，以便及时发现异常温度。
-通信模块：实现系统与后台监控中心之间的数据传输，可采用有线或无线通信方式，如光纤、以太网、GPRS等。
-后台监控中心：用于实时显示开关柜各监测点的温度数据、历史数据查询、温度报警等功能，便于运行人员及时掌握设备运行状态。
2.系统原理
光纤光栅传感器基于光纤布拉格光栅（FBG）原理。当外界温度发生变化时，光纤光栅的光栅周期和有效折射率会随之改变，从而导致其布拉格反射波长发生漂移。通过光纤传感解调仪精确测量布拉格反射波长的变化量，就可以计算出温度的变化值。
三、技术指标
1.温度测量范围：-40℃~+120℃（可根据实际需求扩展）
2.温度测量精度：±0.5℃
3.分辨率：0.1℃
4.响应时间：≤1s
5.波长测量范围：1520nm~1580nm
6.波长测量精度：±1pm
7.通道数：根据开关柜监测点数可灵活配置，最多可支持64通道
8.通信距离：有线通信距离可达数公里，无线通信距离根据具体通信方式而定，如GPRS通信距离可达数公里
9.抗电磁干扰能力：符合相关标准，在强电磁环境下正常工作
10.防护等级：传感器及相关设备应具备IP65及以上防护等级，适应开关柜内部恶劣环境
四、系统设计
1.光纤光栅传感器布置
-根据10KV开关柜的结构特点和发热部位，合理布置光纤光栅传感器。一般在母线连接点、触头、电缆接头等关键部位设置传感器，以实时监测这些部位的温度变化。
-采用专用的光纤固定装置将传感器牢固地安装在开关柜内部，确保传感器与被测部位良好接触，同时保证光纤不受外力挤压和损伤。
2.光纤敷设
-光纤应采用阻燃、低烟、无卤的型号，以满足开关柜内部的防火要求。
-光纤敷设应尽量避免与强电电缆并行敷设，减少电磁干扰的影响。可采用桥架或穿金属管等方式进行敷设，确保光纤的安全性和稳定性。
-光纤的弯曲半径应符合相关标准要求，一般不小于光纤外径的20倍，以防止光纤因过度弯曲而导致信号衰减。
3.数据采集与处理单元设计
-数据采集与处理单元采用高性能的工业控制计算机，具备丰富的接口，可方便地与光纤传感解调仪、通信模块等设备进行连接。
-选用可靠的操作系统，如WindowsXP嵌入式或Linux等，确保系统的稳定性和可靠性。
-开发专门的数据采集与处理软件，实现对温度数据的实时采集、存储、分析和处理。软件应具备数据滤波、异常值检测、温度趋势分析等功能，能够及时发现温度异常情况并发出报警信号。
4.通信模块设计
-根据开关柜的实际位置和通信需求，选择合适的通信方式。对于距离监控中心较近且对通信实时性要求较高的情况，可采用光纤通信方式；对于距离较远或通信条件有限的情况，可采用GPRS或以太网通信方式。
-通信模块应具备数据加密和纠错功能，确保数据传输的准确性和安全性。在通信过程中，对传输的数据进行加密处理，防止数据被窃取或篡改。同时，采用冗余通信方式，当一种通信方式出现故障时，能够自动切换到备用通信方式，保证系统的正常运行。
5.后台监控中心设计
-后台监控中心采用B/S架构，便于运行人员通过浏览器随时随地访问系统。系统应具备友好的用户界面，能够直观地显示开关柜各监测点的温度数据、温度曲线、报警信息等。
-后台监控中心应具备数据存储和管理功能，能够存储多年的温度历史数据，以便进行数据分析和故障追溯。数据存储采用数据库管理系统，如SQLServer或Oracle等，确保