本發(fā)明涉及一種溫度測量系統(tǒng)，尤其涉及一種高低壓開關柜布里淵分布式光纖溫度測量系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在10/0.4kV變電所的日常運行中，對所內(nèi)設備的溫度監(jiān)測至關重要。通常在10/0.4kV變電所中，各類開關柜數(shù)量較多，一般為幾十臺，甚至上百臺，柜內(nèi)的高低壓設備都承載著較大電流，發(fā)熱量很大，各個接點處如果接觸不良，會造成局部溫度迅速上升，最終導致設備燒毀甚至形成火災，因此，對10/0.4kV變電所的溫度監(jiān)測是運維管理的重中之重。但目前的變電所運維中，通常只針對變壓器設備進行溫度測量和監(jiān)測，對于變壓器之后的配電設備，如受電柜，補償柜，計量柜，饋線柜等都沒有有效的方式和方法進行溫度的測量。而對于變壓器之前的設備，高壓側(cè)的測量更是由于電壓等級高所產(chǎn)生的電磁干擾強而不能進行精確的測量。

目前對10/0.4kV變電所的溫度監(jiān)測通常使用溫度傳感器進行測量，需要使用DC12V以下電源，應用于10kV開關柜時會因電壓差過大形成較大干擾，影響測量精度。溫度傳感器通常體積較大，而且只能測量單個點，在對銅排接點、設備節(jié)點、開關觸頭等位置進行測量時無法對指定位置精確測量，在對母線銅排進行監(jiān)測時只能選取一些離散點位，無法進行直接、整體連續(xù)測量。如果選取的測量點較少則嚴重影響溫度監(jiān)測的精度，如果選取的測量點過多則需要使用大量的溫度傳感器，會造成接線混亂、難以管理、成本大幅增加。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種高低壓開關柜布里淵分布式光纖溫度測量系統(tǒng)及方法，采用光纖對多個高低壓開關柜的溫度進行連續(xù)測量，并可對發(fā)熱點進行精確定位；系統(tǒng)的抗電磁干擾能力強，布線方便，并具有數(shù)據(jù)無線遠傳和報警功能。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：

高低壓開關柜布里淵分布式光纖溫度測量系統(tǒng)，包括布里淵分布式光纖溫度測量裝置及光纖；所述光纖穿設在多個高低壓開關柜內(nèi)形成測溫回路；布里淵分布式光纖溫度測量裝置由信號發(fā)生器、控制器、激光器、前置放大器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機、WiFi模塊和移動通信模塊組成；信號發(fā)生器、控制器和激光器依次連接后接光纖的輸入端，光纖的輸出端連接前置放大器，前置放大器和信號發(fā)生器分別通過鎖相放大器連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接，計算機另外連接WiFi通信模塊和移動通信模塊。

所述光纖為單模光纖。

所述光纖穿入高低壓開關柜內(nèi)后貼附在斷路器的外壁上，斷路器為塑殼式斷路器。

所述移動通訊模塊由CPU單元、LCD顯示單元、地址設置單元、GPRS/LTE模塊單元和電源單元組成，LCD顯示單元、地址設置單元和GPRS/LTE模塊單元分別連接CPU單元，電源單元分別與CPU單元、LCD顯示單元、地址設置單元和GPRS/LTE模塊單元連接。

基于所述系統(tǒng)的高低壓開關柜布里淵分布式光纖溫度測量方法，包括如下步驟：

1)在連續(xù)排列的多個高低壓開關柜對應斷路器位置的側(cè)壁上分別開設測量孔，將光纖從一側(cè)穿入，依次穿過各個高低壓開關柜，然后沿原路返回，從穿入側(cè)同側(cè)穿出，光纖兩端分別連接布里淵分布式光纖溫度測量裝置；

2)開啟布里淵分布式光纖溫度測量裝置，信號發(fā)生器通過控制器控制激光器的通斷、激光脈沖的重復頻率及占空比；激光脈沖注入光纖的輸入端，光纖中的背向瑞利散射光作為時間的函數(shù)，同時帶有光纖沿線溫度分布的信息；散射光與脈沖光之間的時間延遲提供對光纖位置的測量信號，散射光的強度提供對光纖衰減的測量；通過測量沿光纖長度方向的布里淵散射光的頻移和強度，就可以得到光纖的溫度測量信號；

3)測量信號在光纖輸出端依次通過前置放大器和鎖相放大器放大后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集；脈沖信號發(fā)生器同時發(fā)出與脈沖光相同頻率和占空比的脈沖信號，經(jīng)鎖相放大器放大后作為數(shù)據(jù)采集卡的外部觸發(fā)信號，控制數(shù)據(jù)采集卡的采集；

4)數(shù)據(jù)采集卡采集到的溫度測量信號傳送到計算機中，經(jīng)分析、計算后形成溫度測量數(shù)據(jù)存儲起來；通過現(xiàn)場LCD顯示屏實時顯示當前測溫數(shù)據(jù)，測溫數(shù)據(jù)還可通過WiFi通信模塊或移動通信模塊發(fā)送到管理終端或相關人員手機中；

5)計算機中設定溫度閾值，超過設定溫度時現(xiàn)場LCD顯示屏顯示報警畫面，并自動通過WiFi通信模塊或移動通信模塊向管理終端或相關人員手機中發(fā)送報警信息。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明使用線性溫度測量技術，采用一根單模光纖附著在被測量對象表面，對此光纖所經(jīng)路徑進行連續(xù)溫度測量，不需單獨接線，位置和故障點測量距離分辨率小于2cm，無電磁場干擾，且體積小重量輕，便于布線，測量范圍廣，可以對一些不易安置溫度傳感器的點準確監(jiān)測；

2)不論何種電壓等級的開關柜均可以使用同一根光纖進行監(jiān)測。監(jiān)測終端設備可以根據(jù)需要安放在任意位置，便于管理人員操作和維修，且收到的電磁場干擾少，數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要就地存儲，同時可以通過無線傳輸?shù)姆绞竭M行遠傳；監(jiān)測數(shù)據(jù)在時間和空間兩個維度均具有連續(xù)性，監(jiān)測全面且數(shù)據(jù)實時性好，以連續(xù)曲線的方式顯示的數(shù)據(jù)更加直觀、對比性好；

3)監(jiān)測終端設備還可以根據(jù)設定好的溫度閾值進行自動報警，報警信號同時通過無線遠傳的方式直接發(fā)送給管理人員，保證變電所的運行安全；

4)本發(fā)明所述系統(tǒng)可以應用于高溫、高壓力、高電壓及有害氣體環(huán)境。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述高低壓開關柜布里淵分布式光纖溫度測量系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。

圖2是本發(fā)明所述高低壓開關柜布里淵分布式光纖溫度測量系統(tǒng)的原理圖。

圖3是移動通信模塊中CPU單元的電路圖。

圖4是移動通信模塊中LCD顯示單元的電路圖。

圖5是移動通信模塊中地址設置單元的電路圖。

圖6是移動通信模塊中GPRS/LTE模塊單元的電路圖。

圖7是移動通信模塊中電源單元的電路圖。

圖中：1.斷路器外壁 2.光纖 3.布里淵分布式光纖溫度測量裝置 4. 0.4～10kV主母線銅排 5.支路銅排連接點 6.支路銅排 7.隔離開關 8.電流互感器 9.斷路器開關觸點

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明：

如圖1所示，本發(fā)明所述高低壓開關柜布里淵分布式光纖溫度測量系統(tǒng)，包括布里淵分布式光纖溫度測量裝置3及光纖2；所述光纖2穿設在多個高低壓開關柜內(nèi)形成測溫回路；如圖2所示，布里淵分布式光纖溫度測量裝置3由信號發(fā)生器、控制器、激光器、前置放大器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機、WiFi模塊和移動通信模塊組成；信號發(fā)生器、控制器和激光器依次連接后接光纖2的輸入端，光纖2的輸出端連接前置放大器，前置放大器和信號發(fā)生器分別通過鎖相放大器連接數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接，計算機另外連接WiFi通信模塊和移動通信模塊。

所述光纖2為單模光纖。

所述光纖2穿入高低壓開關柜內(nèi)后貼附在斷路器的外壁1上，斷路器為塑殼式斷路器。

如圖3-圖7所示，所述移動通訊模塊由CPU單元、LCD顯示單元、地址設置單元、GPRS/LTE模塊單元和電源單元組成，LCD顯示單元、地址設置單元和GPRS/LTE模塊單元分別連接CPU單元，電源單元分別與CPU單元、LCD顯示單元、地址設置單元和GPRS/LTE模塊單元連接。

如圖2所示，基于所述系統(tǒng)的高低壓開關柜布里淵分布式光纖溫度測量方法，包括如下步驟：

1)在連續(xù)排列的多個高低壓開關柜對應斷路器位置的側(cè)壁上分別開設測量孔，將光纖2從一側(cè)穿入，依次穿過各個高低壓開關柜，然后沿原路返回，從穿入側(cè)同側(cè)穿出，光纖兩端分別連接布里淵分布式光纖溫度測量裝置3；

2)開啟布里淵分布式光纖溫度測量裝置3，信號發(fā)生器通過控制器控制激光器的通斷、激光脈沖的重復頻率及占空比；激光脈沖注入光纖2的輸入端，光纖2中的背向瑞利散射光作為時間的函數(shù)，同時帶有光纖2沿線溫度分布的信息；散射光與脈沖光之間的時間延遲提供對光纖2位置的測量信號，散射光的強度提供對光纖2衰減的測量；通過測量沿光纖2長度方向的布里淵散射光的頻移和強度，就可以得到光纖2的溫度測量信號；

3)測量信號在光纖2輸出端依次通過前置放大器和鎖相放大器放大后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集；脈沖信號發(fā)生器同時發(fā)出與脈沖光相同頻率和占空比的脈沖信號，經(jīng)鎖相放大器放大后作為數(shù)據(jù)采集卡的外部觸發(fā)信號，控制數(shù)據(jù)采集卡的采集；

4)數(shù)據(jù)采集卡采集到的溫度測量信號傳送到計算機中，經(jīng)分析、計算后形成溫度測量數(shù)據(jù)存儲起來；通過現(xiàn)場LCD顯示屏實時顯示當前測溫數(shù)據(jù)，測溫數(shù)據(jù)還可通過WiFi通信模塊或移動通信模塊發(fā)送到管理終端或相關人員手機中；

5)計算機中設定溫度閾值，超過設定溫度時現(xiàn)場LCD顯示屏顯示報警畫面，并自動通過WiFi通信模塊或移動通信模塊向管理終端或相關人員手機中發(fā)送報警信息。

如圖1所示，1#～9#多個高低壓開關柜并排設置，高低壓開關柜的常規(guī)進線方式是：支路銅排6一端通過支路銅排連接點5與0.4～10KV主母線銅排4連接，另一端通過隔離開關7、電流互感器8連接斷路器開關觸點9。測溫時，光纖2從一側(cè)穿入1#開關柜，按1#～9#開關柜順序依次穿過后，再按9#～1#開關柜的順序原路返回；高低壓開關柜內(nèi)，光纖2整齊地貼附在斷路器外壁1上。

如圖3-圖7所示，CPU單元采用IC1STC12LE5A60S2芯片，其功能電路具有開關檢測電路和串口通信電路，另外還設有編碼接口、LCD接口和GPRS/LTE接口,CPU單元通過編碼接口連接地址設置單元，通過LCD接口連接LCD顯示單元，通過GPRS/LTE接口連接GPRS/LTE模塊單元。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。