Was ist die beste faseroptische Überwachungsmethode für die Temperatur in Stromtransformatoren?

Prinzip der fluoreszierenden Glasfasertechnologie zur Überwachung der Hot-Spot-Temperatur von Trockentransformatoren

Das Grundprinzip des Einsatzes fluoreszierender faseroptischer Sensortechnologie zur Hot-Spot-Temperaturüberwachung von Trockentransformatoren besteht darin, die Temperatureigenschaften fluoreszierender Substanzen zu nutzen. Speziell, Das Fluoreszenzmedium wird durch blauviolettes Licht zur Fluoreszenz angeregt, und die Lebensdauer der Fluoreszenz nimmt mit steigender Temperatur ab. daher, Eine Temperaturmessung kann durch die Erfassung der Lebensdauer der Fluoreszenz erreicht werden.

Wenn fluoreszierende Materialien mit Anregungslicht bestrahlt werden, sie emittieren Fluoreszenz, die normalerweise exponentiell abfällt. Die Abklingzeitkonstante ist die Fluoreszenzlebensdauer oder Fluoreszenznachleuchtzeit (ns). Der Abfall des Fluoreszenznachleuchtens variiert je nach Umgebungstemperatur. Der Detektor kann die Umgebungstemperatur der Sonde genau messen und durch Messung der Länge der Fluoreszenz-Nachleuchtlebensdauer Überwachung und Alarm bereitstellen.

Diese Temperaturmessmethode hat einige einzigartige Vorteile, Beispielsweise handelt es sich um eine passive Temperaturmessmethode, und aufgrund der vollständigen Isolierung und geringen Größe des faseroptischer Temperatursensor, Es kann direkt die höchste Temperatur der internen Hotspots messen, die in elektrischen Hochspannungsgeräten auftreten können. In der Zwischenzeit, Die Eigenschaften fluoreszierender Materialien ermöglichen dieser Technologie eine hohe Genauigkeit und Stabilität bei der Temperaturmessung.

1. Verfahren zur Verwendung fluoreszierender optischer Fasern zur Überwachung der Hot-Spot-Temperatur von Trockentransformatoren

1.1 Installation von Sensoren

Wählen Sie den entsprechenden Installationsort
Für Trockentransformatoren, Faseroptische Sensoren können in interne Kühlkörper eingebaut werden, Wicklungen, und andere Bereiche, die anfällig für Hotspots sind. Die Wicklung erzeugt beim Betrieb des Transformators Wärme. Bei schlechter Wärmeableitung oder zu hoher Belastung, Auf der Wicklung treten heiße Stellen auf. Der Kühlkörper ist eine Komponente, die speziell zur Wärmeableitung entwickelt wurde, und die Überwachung seiner Temperatur kann auch dabei helfen, den Wärmeableitungszustand des Transformators zu verstehen.
Während der Installation, Es muss sichergestellt werden, dass der Sensor die Hot-Spot-Temperatur genau wiedergeben kann. Zum Beispiel, beim Einbau auf die Wicklung, Der Aufbau und die Stromverteilung der Wicklung sollten berücksichtigt werden, und der Sensor sollte an der Stelle installiert werden, an der die höchste Temperatur auftreten kann.

1.2 Installationsmethode und Vorsichtsmaßnahmen

Die Installation von Sensoren sollte einen guten Kontakt mit dem Messbereich gewährleisten, um eine genaue Temperaturmessung zu gewährleisten. Für die Wicklungen von Trockentransformatoren, Es kann erforderlich sein, die Einbaulage während der Herstellung oder Wartung voreinzustellen, um eine Beschädigung der Wicklungen während des Einbauvorgangs zu vermeiden.
Bei der Installation von Lichtwellenleitern, Es ist wichtig zu beachten, dass der Biegeradius der Faser nicht zu klein sein sollte, da der durch die Faserbiegung verursachte optische Verlust die Berechnung der Dämpfungszeitkonstante beeinflussen kann, Dadurch wird die Genauigkeit der Temperaturmessung beeinträchtigt. Gleichzeitig, Es ist notwendig, eine übermäßige Dehnung oder Kompression der optischen Faser zu vermeiden, um Schäden zu vermeiden.

2. Datenerhebung und -verarbeitung

2.1 Signalerfassung

Verwenden Sie spezielle Geräte, um die von fluoreszierenden Glasfasersensoren ausgesendeten Signale zu erfassen. Während dieses Prozesses, Anregungslicht wird auf die fluoreszierende Substanz gerichtet, und dann wird das Fluoreszenz-Nachleuchtsignal erfasst. Die Erfassungsausrüstung muss über eine hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit verfügen, um schwache Fluoreszenzsignaländerungen zu erfassen.
Aufgrund der Möglichkeit, fluoreszierende faseroptische Sensoren an verschiedenen Stellen im Inneren von Transformatoren zu installieren, Zur Übertragung der Signale von jedem Sensor an die Erfassungsgeräte sind entsprechende Verkabelungen und Signalübertragungskanäle erforderlich.

2.2 Datenverarbeitung

Das gesammelte Fluoreszenz-Nachleuchtsignal muss verarbeitet werden, um den Temperaturwert zu erhalten. Gemäß der Beziehungskurve zwischen Fluoreszenzlebensdauer und Temperatur (Dies wird normalerweise durch Vorkalibrierung ermittelt), Wandeln Sie die gemessene Nachleuchtzeit der Fluoreszenz in Temperaturwerte um.
Im Prozess der Datenverarbeitung, Mögliche Fehlerfaktoren wie Einfügedämpfung an Glasfaserverbindungen und optische Verluste externer optischer Kabel sollten berücksichtigt werden, um die Genauigkeit der Temperaturmessung durch Kompensation durch Algorithmen zu verbessern.

3. Aufbau und Funktionsweise des Überwachungssystems

3.1 Systemzusammensetzung

Der Trockentransformator ist fluoreszierend Überwachung der Glasfaser-Hotspot-Temperatur Das System besteht hauptsächlich aus fluoreszierenden faseroptischen Temperatursensoren, Signalerfassungsgeräte, Datenverarbeitungseinheiten, Anzeige- und Alarmgeräte, und andere Teile.
Als Frontend-Komponente zur Temperaturmessung, Die Fluoreszierender faseroptischer Temperatursensor ist für die Temperaturmessung und die Umwandlung von Temperaturinformationen in Fluoreszenzsignaländerungen verantwortlich. Das Signalerfassungsgerät erfasst das vom Sensor ausgesendete Fluoreszenzsignal, und die Datenverarbeitungseinheit analysiert und verarbeitet das gesammelte Signal, Umwandlung in einen Temperaturwert. Das Anzeigegerät dient zur Anzeige von Echtzeit-Temperaturdaten jedes Überwachungspunkts, während das Alarmgerät einen Alarm ausgibt, wenn die Temperatur den eingestellten Schwellenwert überschreitet.

3.2 Systembetrieb

Während des Betriebs des Systems, Es ist notwendig, die Sensoren und das gesamte Überwachungssystem regelmäßig zu überprüfen und zu warten. Stellen Sie sicher, dass die Sensoren ordnungsgemäß funktionieren, Die Signalübertragung ist reibungslos, und die Datenverarbeitung ist korrekt. Gleichzeitig, Passen Sie die Parameter des Überwachungssystems an, wie Alarmschwellen, basierend auf dem Betriebszustand und den Umgebungsbedingungen des Transformators.

2. Anwendungsfall von fluoreszierende optische Fasern in der Hot-Spot-Temperaturüberwachung von Trockentransformatoren

2.1. Verbessern Sie die Betriebssicherheit von Trockentransformatoren

Echtzeitüberwachung der Hotspot-Temperatur
Im Verteilerraum eines großen Industrieunternehmens, Trockentransformatoren spielen in der Stromversorgung eine wichtige Rolle. Aufgrund der komplexen Umgebung des Verteilerraums und des Vorhandenseins bestimmter elektromagnetischer Störungen, Herkömmliche Temperaturüberwachungsmethoden können die Anforderungen einer genauen Überwachung nur schwer erfüllen. Nach der Adoption von a fluoreszierendes faseroptisches Temperaturmesssystem, Der fluoreszierende faseroptische Sensor ist in wichtigen Teilen wie der Wicklung und dem Kühlkörper des Trockentransformators installiert. Durch Überwachung der Hot-Spot-Temperatur dieser Teile in Echtzeit, Das Betriebs- und Wartungspersonal kann den Betriebsstatus des Transformators rechtzeitig erfassen. Wenn die Temperatur eines bestimmten Teils ungewöhnlich ansteigt, Das System kann schnell einen Alarm auslösen, um einen Transformatorausfall durch Überhitzung zu vermeiden, Gewährleistung der sicheren Stromversorgung im gesamten Verteilerraum.
Vermeiden Sie mögliche Fehlfunktionen
Für einige Trockentransformatoren, die schon lange laufen, Das Isoliermaterial im Inneren kann mit der Zeit altern, Dies führt zu einem erhöhten Risiko einer lokalen Überhitzung. Bei einem Umspannwerk-Renovierungsprojekt in einem alten Wohngebiet, ein Leuchtstoff Glasfaser-Hotspot-Temperaturüberwachungssystem wurde installiert. Durch Langzeitüberwachung der Hot-Spot-Temperatur des Transformators, Es wurden mehrere potenzielle Überhitzungspunkte entdeckt. Nach der Inspektion, Es wurde festgestellt, dass sie durch lose Verbindungspunkte und Alterung der Isolierung verursacht wurden. Nach rechtzeitigen Maßnahmen zur Reparatur, mögliche Transformatorausfälle wurden vermieden und die Lebensdauer des Transformators verlängert.

2.2. Optimieren Sie das Lastmanagement von Trockentransformatoren

Passen Sie die Beladung entsprechend der Temperatur an
Im Stromversorgungssystem von Rechenzentren, Die Auslastung von Trockentransformatoren schwankt je nach Betriebszustand der Server. Echtzeitüberwachung der Hot-Spot-Temperatur von Transformatoren durch eine Leuchtstoffröhre Glasfaser-Temperaturüberwachungssystem. Wenn sich die Temperatur der eingestellten Obergrenze nähert, Das Managementpersonal kann Maßnahmen ergreifen, um die Belastung des Transformators zu reduzieren, B. das Anpassen der Stromverteilung des Servers oder das Einschalten des Backup-Transformators zur Lastverteilung. Dies gewährleistet den sicheren Betrieb des Transformators und verbessert die Zuverlässigkeit der Stromversorgung des gesamten Rechenzentrums.

2.3 Bewertung der Transformatorbelastbarkeit

Im Stromnetz eines Gewerbekomplexes, Langzeitüberwachungsdaten der Hot-Spot-Temperatur von Trockentransformatoren können analysiert werden, um die Temperaturänderungen von Transformatoren unter verschiedenen Lastbedingungen zu bewerten. Basierend auf diesen Daten, Die maximale Belastbarkeit des Transformators wird angemessen bestimmt, Der Stromverteilungsplan wird optimiert, und es wird vermieden, dass sich der Transformator über einen längeren Zeitraum in einem überlasteten Zustand befindet, Dadurch wird die betriebliche Effizienz des Energiesystems verbessert.

3. Vorsichtsmaßnahmen für die Temperaturüberwachung von fluoreszierenden Glasfaser-Hotspots in Trockentransformatoren

3.1 Einfluss von Umweltfaktoren

elektromagnetische Störungen
Beim Betrieb von Trockentransformatoren, Um sie herum herrscht ein elektromagnetisches Feld. Obwohl fluoreszierende faseroptische Sensoren selbst eine gewisse Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen aufweisen, Bei der praktischen Anwendung sollte dennoch darauf geachtet werden. Zum Beispiel, an Orten mit komplexen elektromagnetischen Umgebungen wie Umspannwerken, Es ist notwendig, die elektromagnetische Verträglichkeit von Sensoren und Überwachungssystemen sicherzustellen. Im Systemdesign, Zur Signalübertragung werden abgeschirmte Kabel verwendet, und Sensoren und Überwachungsgeräte sind gut geerdet, um zu verhindern, dass elektromagnetische Störungen die Erfassung und Verarbeitung von Fluoreszenzsignalen beeinträchtigen, Dadurch wird die Genauigkeit der Temperaturmessung gewährleistet.
Feuchtigkeit und Staub
Wenn sich der Trockentransformator in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit oder Staub befindet, Dies kann die Leistung des fluoreszierenden Glasfasersensors beeinträchtigen. Feuchtigkeit kann zu Kondensation auf der Oberfläche von Lichtwellenleitern führen, die Lichtdurchlässigkeit beeinträchtigen; Auf der Oberfläche von Lichtwellenleitern kann Staub haften, was zu einem Anstieg des optischen Verlusts führt. daher, für Sensoren, die in solchen Umgebungen installiert sind, Schutzmaßnahmen müssen getroffen werden, B. die Verwendung versiegelter Schutzgehäuse und die regelmäßige Reinigung der Sensoren und Lichtwellenleiter.

3.2 Installation und Wartung von optischen Fasern

Faserbiegung und -verlust
Bei der Installation von Lichtwellenleitern, Es ist notwendig, den Biegeradius der Fasern streng zu kontrollieren. Übermäßiges Biegen kann zu Streuung und Lichtverlust innerhalb der optischen Faser führen, Auswirkungen auf die Übertragung und Erkennung von Fluoreszenzsignalen. Allgemein gesprochen, Der Biegeradius von Lichtwellenleitern sollte größer sein als der minimal zulässige Biegeradius, und der spezifische Wert hängt von der Art und den Spezifikationen der Faser ab. Während des Verkabelungsvorgangs, Es ist wichtig, die optischen Fasern nicht mit scharfen Gegenständen zu quetschen oder zu zerkratzen, um Signalunterbrechungen durch Faserschäden zu vermeiden.
Verarbeitung von Glasfasersteckern
Die Qualität von Glasfasersteckverbindern hat einen erheblichen Einfluss auf die Signalübertragung. Beim Anschluss von Lichtwellenleitern, Es ist darauf zu achten, dass die Steckverbinder fest angeschlossen sind, und die Glasfaseranschlüsse zu reinigen, um Staub zu vermeiden, Öl, und andere Schadstoffe gelangen nicht in die Anschlüsse, was den Einfügungsverlust von Licht erhöhen kann. Überprüfen Sie regelmäßig den Zustand der Glasfaseranschlüsse, und reparieren oder ersetzen Sie sie umgehend, wenn sie lose oder beschädigt sind.

3.3 Kalibrierung und Genauigkeit von Sensoren

Regelmäßige Kalibrierung
Die Genauigkeit fluoreszierender faseroptischer Sensoren schwankt mit der Zeit und der Nutzungsumgebung. Um die Genauigkeit der Temperaturmessung sicherzustellen, Es ist notwendig, den Sensor regelmäßig zu kalibrieren. Die Kalibrierungsmethode besteht darin, den Sensor in einer Umgebung mit bekannter Temperatur zu platzieren (wie zum Beispiel eine Kammer mit konstanter Temperatur), Messen Sie die Nachleuchtlebensdauer der Fluoreszenz, und vergleichen Sie ihn mit dem theoretischen Wert bei Standardtemperatur. Passen Sie die Parameter des Sensors an, damit sein Messwert mit der tatsächlichen Temperatur übereinstimmt. Der Kalibrierungszyklus hängt von Faktoren wie der Häufigkeit der Sensornutzung und den Umgebungsbedingungen ab, und es wird allgemein empfohlen, die Kalibrierung alle sechs Monate bis zu einem Jahr durchzuführen.
Genauigkeitsüberprüfung
Bei der Installation und Verwendung von Sensoren, Ihre Messgenauigkeit sollte überprüft werden. Es können vergleichende Messmethoden eingesetzt werden, wie die Installation von fluoreszierenden Glasfasersensoren und anderen Temperatursensoren mit bekannter Genauigkeit (wie zum Beispiel Thermoelemente) gleichzeitig an Trockentransformatoren, und Vergleichen der von den beiden Sensoren unter unterschiedlichen Belastungen und Betriebsbedingungen gemessenen Temperaturwerte. Wenn die Abweichung zwischen den beiden den zulässigen Bereich überschreitet, Es ist notwendig, den fluoreszierenden Glasfasersensor zu überprüfen und einzustellen.

4. Verfahren zur Optimierung der Temperaturüberwachungswirkung von Leuchtstofffaser-Hotspots in Trockentransformatoren.

4.1 Optimierung des Sensorlayouts

Genaue Positionierung von Hotspot-Bereichen
Führen Sie eine eingehende Analyse des Heizprinzips und der Struktur von Trockentransformatoren durch, und identifizieren Sie wichtige Bereiche, in denen Hotspots auftreten können. Zum Beispiel, Fluoreszierende faseroptische Sensoren sollten an Orten platziert werden, an denen es wahrscheinlich zu einem Wärmestau kommt, wie zum Beispiel zwischen Kurven, zwischen Schichten, und an der Verbindung zwischen Wicklung und Eisenkern. Durch präzise Sensoranordnung, Die Hot-Spot-Temperatur von Transformatoren kann umfassender und genauer überwacht werden, Vermeidung des Auslassens wichtiger Hotspots.
Sinnvolle Festlegung der Anzahl der Sensoren
Bestimmen Sie die Anzahl der fluoreszierenden Glasfasersensoren sinnvoll anhand von Faktoren wie der Kapazität, Spannungsniveau, und Wärmeableitungsmethode von Trockentransformatoren. Für Transformatoren mit großer Leistung, Hochspannungsniveaus, oder schlechte Wärmeableitungsbedingungen, Um detailliertere Informationen zur Temperaturverteilung zu erhalten, kann die Anzahl der Sensoren entsprechend erhöht werden. Aber gleichzeitig, Kosten und Systemkomplexität sollten ebenfalls berücksichtigt werden, um übermäßige Sensorverschwendung und erhöhte Schwierigkeiten bei der Systemwartung zu vermeiden.

4.2. Verbessern Sie die Leistung des Überwachungssystems

Einsatz hochpräziser Sensoren und Erfassungsgeräte
Die Wahl eines Fluoreszenzfasersensors mit höherer Empfindlichkeit und geringerer Drift kann die Genauigkeit der Temperaturmessung verbessern. Was die Signalerfassung angeht, Hochpräzise Erfassungsgeräte wie Fotodetektoren mit hoher Auflösung und geringem Rauschen können subtile Änderungen in Fluoreszenzsignalen genauer erfassen. Diese hochpräzisen Geräte können Messfehler effektiv reduzieren und die Leistung des gesamten Überwachungssystems verbessern.
Optimieren Sie Signalübertragungs- und -verarbeitungsalgorithmen
Zum Problem der Signaldämpfung bei der Glasfaserübertragung, Signalverstärkungstechniken wie optische Verstärker können verwendet werden, um die Signalstärke zu erhöhen. Im Hinblick auf die Datenverarbeitung, Entwicklung fortschrittlicherer Algorithmen, wie Echtzeit-Kompensationsalgorithmen für Faserverluste, Abschwächung des Fluoreszenzsignals, usw., kann die Genauigkeit und Stabilität der Temperaturmessung verbessern. In der Zwischenzeit, Durch die Optimierung des Datenfilteralgorithmus zur Entfernung von Rauschstörungen werden die Messergebnisse zuverlässiger.

4.3 Stärken Sie die Systemwartung und -verwaltung

Regelmäßiger Wartungsplan
Entwickeln Sie einen detaillierten regelmäßigen Wartungsplan, einschließlich Inspektion und Wartung von fluoreszierenden faseroptischen Sensoren, Signalerfassungsgeräte, Datenverarbeitungseinheiten, usw. Zum Beispiel, Regelmäßige Reinigung von Sensoren und Glasfaseroberflächen, Überprüfung der Verbindung von Glasfaseranschlüssen, und Durchführung von Funktionstests an Geräten. Durch regelmäßige Wartung, Mögliche Probleme können rechtzeitig erkannt und gelöst werden, Gewährleistung des normalen Betriebs des Überwachungssystems.
Fernüberwachung und Fehlerdiagnose
Richten Sie ein Fernüberwachungssystem ein, damit das Betriebs- und Wartungspersonal Echtzeit-Hotspot-Temperaturdaten von Trockentransformatoren aus der Ferne anzeigen kann. Gleichzeitig, Dem System wird eine Fehlerdiagnosefunktion hinzugefügt, das mögliche Fehler wie Sensorausfälle automatisch diagnostizieren kann, Unterbrechungen der Signalübertragung, usw. durch die Analyse von Temperaturdaten und die Überwachung des systemeigenen Status, und benachrichtigen Sie umgehend das Betriebs- und Wartungspersonal zur Handhabung. Dies kann die betriebliche Effizienz verbessern und die für die Fehlerbehebung erforderliche Zeit verkürzen.

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