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配电分布式光纤测温装置:解决电缆接头、缆体内部过热监测难题

10/13 09:19
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做过电力硬件和现场运维的朋友都懂一个真理:‌所有电气故障,几乎都和热有关‌。小到PCB上的MOS管过热烧坏,大到高压开关柜起火,本质都是某个接触点或者绝缘层温度超了阈值,没被及时发现。

开关柜里最容易攒热量的位置,其实老工程师都门清:母线接头、电缆端子、断路器触头。这些地方常年带负荷跑,金属接头慢慢氧化、螺丝热胀冷缩久了松动,接触电阻就会悄悄变大。根据焦耳定律P=I²R,电阻变大的地方,同样的电流下发热功率就上去了。

这个升温过程是典型的“温水煮青蛙”:渐进式发展,短时间看不出明显异常。你今天去测外壳可能四十多度,看起来正常,其实腔体内部的接头已经八十多度了。等到外壳摸起来发烫、甚至能闻到焦糊味,内部的绝缘层基本已经碳化开裂,离击穿短路、起火就差临门一脚。

更麻烦的是配电设备的腔体是封闭的金属外壳,热量散不出去。夏季用电高峰或者负荷突增的时候,内部热量持续堆积,绝缘材料在高温下加速老化,这个过程是不可逆的。人工巡检的短板在这里暴露无遗:运维人员拿红外热像仪扫一遍,测的是外壳温度,而外壳和内部芯体的温差可能有二三十度。也就是说,你扫到外壳60℃觉得没事,里面的接头可能已经90℃+了,大量内部过热隐患就这么被漏掉了。

点式测温传感器呢?你不可能在每个接头、每段母线上都贴一个,成本高不说,高压柜内布线本身就有绝缘风险。这时候分布式光纤测温的优势就体现出来了——鼎信智慧科技的配电分布式光纤测温装置DX-DLS100-CWG1,走的就是“整条光纤都是传感器”的技术路线。

这东西原理其实挺有意思

很多人印象里光纤就是用来传数据的,怎么还能当温度计用?核心是利用了光纤里的‌拉曼散射效应‌。

简单说就是:主机向光纤里发射一个光脉冲,光在光纤里往前跑的时候,会和光纤分子发生散射。散射光里有两种特殊的成分——斯托克斯光和反斯托克斯光,这俩对温度的敏感程度不一样:反斯托克斯光的强度会随温度变化明显波动,斯托克斯光基本不受温度影响,相当于一个参考基准。

把这两束光滤出来,分别做光电转换和放大,再通过高速采样变成数字信号,对比两者的强度比值,就能算出对应位置的温度。再结合光脉冲飞行时间(OTDR原理,和雷达测距逻辑类似),还能精确知道这个温度点在光纤上的具体位置。相当于沿着光纤每厘米都有一个温度计在实时工作,整条光缆覆盖的区域没有测温盲区。

整套系统结构也很简洁:主要就是分布式光纤测温主机加挂多模感温光缆两部分。光缆沿着母线排、电缆接头、开关柜内壁铺设就行,不需要每个点单独供电、单独布线。

几个工程上特别实用的点

从实际应用的角度看,这个方案有几个优势确实戳中了传统测温的痛点:

‌第一是真正的100%分布式覆盖‌。不是隔几米装一个传感器的"点式测温",而是光纤铺到哪,温度就测到哪,电缆端子、母线接头、电缆沟这些过热高发区全部覆盖,故障点定位精度能到米级,不用再一段段拆柜子找热点。

‌第二是抗电磁干扰,本质安全‌。光纤里跑的是光信号,没有金属导体,既不受高压开关柜里强电磁场的干扰,也不会因为绝缘问题引发放电,在易燃易爆、强电磁环境下长期工作特别稳,这一点是电类传感器比不了的。

‌第三是维护成本低‌。感温光缆本身既是信号传输载体,又是感温元件,整条线路没有电子元器件在前端,寿命能到二三十年,安装的时候沿着柜内走线槽布好就行,后期基本不用维护。不像点式传感器,过几年还要考虑电池更换、传感器校准的问题。

‌第四是报警机制灵活‌。不是简单的超阈值报警,支持差定温多级报警:既可以设定固定温度阈值报警,也能监测升温速率——比如某个点每分钟涨5℃,哪怕还没到绝对温度阈值,也能提前预警,火灾初期就能抓住信号,误报率比传统感温电缆低很多。

‌第五是响应速度快、测量精度高‌。光信号的响应是微秒级的,温度异常刚出现就能捕捉到,不用等热量慢慢传导到传感器上。

最后说两句,其实配电测温这个事儿,核心矛盾一直是:‌你想测的地方(高压腔体内部、接头位置)人摸不到、红外看不透、电传感器不敢随便装‌。分布式光纤本质上是用一种完全不同的传感思路解决了这个矛盾——把传感介质本身铺到所有需要监测的位置,用光做信号载体,既避开了高压绝缘问题,又实现了无盲区连续测温。

鼎信智慧科技有限公司

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鼎信智慧科技有限公司以科技创新驱动研发,基于视频图像、隐患监测5G、AI人工智能、北斗定位、故障诊断、IOT、大数据分析等技术,致力于为智慧电网、智慧矿山、智慧铁路提供创新技术与智能化产品,是行业值得信赖的合作伙伴。其中智慧电网系列包括输电线路视频、图像、分布式故障定位、配网行波故障预警与定位、防外破、防山火、覆冰、微气象、倾斜、测温、污秽度、弧垂、舞动监测以及配电监测、变电站监测、电缆监测、布控球、智慧北斗、巡检机器人、智能警示、防鸟装置、矿山监测等,各产品已经稳定运行于南网、国网等各大电网公司电力相关现场。

鼎信智慧科技有限公司以科技创新驱动研发,基于视频图像、隐患监测5G、AI人工智能、北斗定位、故障诊断、IOT、大数据分析等技术,致力于为智慧电网、智慧矿山、智慧铁路提供创新技术与智能化产品,是行业值得信赖的合作伙伴。其中智慧电网系列包括输电线路视频、图像、分布式故障定位、配网行波故障预警与定位、防外破、防山火、覆冰、微气象、倾斜、测温、污秽度、弧垂、舞动监测以及配电监测、变电站监测、电缆监测、布控球、智慧北斗、巡检机器人、智能警示、防鸟装置、矿山监测等,各产品已经稳定运行于南网、国网等各大电网公司电力相关现场。收起

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鼎信智慧科技有限公司以科技创新驱动研发,基于视频图像、隐患监测5G、AI人工智能、北斗定位、故障诊断、IOT、大数据分析等技术,致力于为智慧电网、智慧矿山、智慧铁路提供创新技术与智能化产品,是行业值得信赖的合作伙伴。其中智慧电网系列包括输电线路视频、图像、分布式故障定位、配网行波故障预警与定位、防外破、防山火、覆冰、微气象、倾斜、测温、污秽度、弧垂、舞动监测以及配电监测、变电站监测、电缆监测、布控球、智慧北斗、巡检机器人、智能警示、防鸟装置、矿山监测等,各产品已经稳定运行于南网、国网等各大电网公司电力相关现场。

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