基于可调谐光源的光纤光栅温度监测系统在电网上的应用

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配电网中关键部件(如电缆接头等)过热是引起电网火灾的主要原因。在高压电中心变电站中,对变电站主变、分段刀闸、电容器等环节的温度进行实时监测可大大提高电网运行的安全性。通常发生过热的电网为6KV以上的高压电网,常规的温度传感器不能在高电压下正常工作。光纤光栅温度传感器与传统的传感器相比有很多优点,如灵敏度高,体积小,耐腐蚀,抗电磁辐射,光路可弯曲,容易实现准分布式传感,很适合运用于高压电网温度监测。本文详细调研了光纤的光敏性、光纤光栅的写入方法、光纤布拉格光栅的的波导结构、由耦合模理论得出的光纤光栅的反射特性、光纤光栅的应变和温度的灵敏性、寿命和可靠性以及光纤光栅的解调方法和网络复用技术。在此基础上,设计出一个可用于电网的准分布式光纤光栅温度监测系统。本系统运用高斯切趾光纤布拉格光栅做温度传感器,此传感器良好的反射特性结合数据采集卡的使用,探测出可调谐激光注入光纤后由光栅返回的激光功率的极大值,这种基于布里渊散射的类似于“过零点”的测量方法有很高的测量精度,且光纤与光栅天然的兼容性,很容易实现光纤的准分布式温度测量。在全长100m的16条单模光纤通道上安装48个高斯切趾光纤布拉格光栅监测点,实现了对每个监测点的实时温度监测,在室温下每个点的监测精度为±2℃。理论上,监测的温度范围为250℃。
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