INNO 光ファイバー温度センサー ,温度監視システム.
変圧器の温度を監視する主な方法には、従来の温度計による測定が含まれます。, 蛍光光ファイバー温度測定, 分散型光ファイバー温度測定, および光ファイバーグレーティングの温度測定.
1、 変圧器の温度監視方法
（1） 従来の体温計測定
原理と方法
従来の温度計は、変圧器の温度を測定するより直接的な方法です。. 例えば, 油浸変圧器内, 変圧器の油面に温度計を挿入して、油面の温度をリアルタイムで監視できます。, これは、 温度コントローラー 油入変圧器用. 乾式変圧器の温度測定に, 3 つまたは 4 つの PT100 センサーが使用されます, 主に巻線や鉄心の温度測定に使用. この方法は熱膨張と収縮の原理に基づいています。, その中に液体が (水銀やアルコールなど) または金属 (バイメタルストリップなど) 温度計は温度の変化に応じて体積や形状が変化します, これにより、対応する温度値が温度計の目盛に表示されます。.
実際の応用例では, PT100 センサーは一般的な熱抵抗センサーです, その抵抗値は温度の上昇に伴って直線的に増加します。. 変圧器の温度監視中, PT100の抵抗値を測定する, 対応する変換回路は抵抗値を温度値に変換するために使用されます。, それにより変圧器の巻線または鉄心の温度を取得します. このタイプのセンサーは精度が高く、安定性が優れています, 変圧器の温度監視の基本的なニーズを満たすことができます.
制限事項
従来の体温計の測定方法にはいくつかの制限があります. 変圧器内部の温度分布について, 単一のオイル レベル温度計はオイル全体の温度を反映することしかできず、巻線内のホット スポット温度を正確に取得することはできません。. さらに, この接触測定方法は、変圧器の内部電磁場からの干渉を受ける可能性があります。, 測定の精度に影響を与える可能性があります. 加えて, 温度計の設置位置も測定結果に影響を与える可能性があります. 設置位置が不適切な場合, 変圧器の実際の温度状態を正確に反映していない可能性があります。.
（2） ワイヤレス温度測定ソリューション
原理と方法
変圧器の温度監視中, ワイヤレス温度測定ソリューションは、変圧器の接続部などの特定のシナリオに適しています, 表面温度監視, 等. Ankerui 温度測定システムを例に挙げると, トランスのナットの緩みやワッシャーの面積が小さいなどの要因により、接続ポートの接触抵抗が高くなる場合, 変圧器の入口と出口で温度変化が生じる, ワイヤレス温度測定ソリューションを使用可能. 変圧器の入口と出口にATE400を設置し、変圧器の表面にATE100Mを吸着させることで、, これらのデバイスは温度データを収集し、収集した温度データを ARTM Pn 表示端末にワイヤレスで送信できます。. この無線伝送方式は配線の手間が省け、変圧器の複雑な外部環境にも適応します。.
制限事項
ワイヤレス温度測定方式にも一定の制限があります. 無線信号は周囲環境からの干渉を受ける可能性があります, 電磁妨害など, 障害物, 等, 信号伝送の安定性と精度に影響を与える可能性があります. さらに, ワイヤレスデバイスにはバッテリー電源が必要です, バッテリーの残量が少ないか故障している場合, 温度データの収集と送信が中断される可能性があります。. 加えて, 無線機器の価格は比較的高い, 大規模な変圧器温度監視システム用, 全体の建設コストは増加します.
（3） 光ファイバー測定システム
原理と方法
光ファイバー測定システムには、変圧器の温度監視において独自の利点があります. ラマン効果を利用したファイバー測定システムもその一つです. 変圧器の製造工程において, ファイバーはカプセル化され、巻き線に沿って配置されます, ファイバーの長さは250メートルに達することがあります. 測定原理は、レーザーを使用して短い光パルスを光ファイバーに照射することです。, and the photons of the light pulses scatter on the molecules of the glass fiber. 気温が上がると, the wavelength of the backscattered photons will change, and this wavelength shift is proportional to the temperature difference. したがって, reliable multi-point temperature measurement can be carried out on transformers. This method can achieve temperature monitoring of the entire winding area inside the transformer, clarifying the location and intensity of temperature rise.
There are also some fiber optic measurement systems based on other principles, such as fluorescent fiber optic temperature measurement systems, 分散型光ファイバー 温度測定システム, and fiber optic grating temperature measurement systems, each with different working principles and characteristics, which will be introduced in detail in the following content.
アドバンテージ
光ファイバー測定システムには、他の測定方法と比較して多くの利点があります. まず最初に, 光ファイバーは優れた絶縁特性を備えており、高電圧と強い電磁界が存在する変圧器環境でも安全かつ確実に動作できます。. 第二に, 光ファイバー自体は受動部品であり、電磁干渉を発生せず、外部の電磁干渉の影響を受けません。, 測定データの精度を確保する. 加えて, 光ファイバー測定システムは分散測定を実現し、変圧器内のさまざまな位置で温度情報を取得できます。, 変圧器の温度分布を包括的に理解するのに役立ちます.
2、 変圧器の温度監視に蛍光光ファイバを使用する利点
（1） 強力な耐干渉性能
耐電磁妨害特性
蛍光光ファイバは変圧器の温度監視において優れた耐電磁干渉性を備えています. 変圧器の使用環境において, 強い電磁場があります, 従来の電気式温度測定器は電磁干渉の影響を受けやすい, 測定精度の低下、さらには温度測定の失敗につながる可能性があります。. 蛍光ファイバー光温度測定システムは、蛍光ファイバー光温度センシング技術を採用しています。, および蛍光のホットスポット温度 光ファイバー温度センサー 送信機に使用されている測定信号受信部と電気的に接続されていない. This characteristic enables fluorescent optical fibers to operate normally in special environments such as high voltage and strong electromagnetic interference, without measurement errors caused by electromagnetic interference. It can measure the temperature of transformers with high precision and stability for a long time, and accurately monitor their temperature changes, whether they are oil immersed transformers or dry transformers.
Anti other interference
In addition to being resistant to electromagnetic interference, fluorescent optical fibers can be safely used in almost any environment without being affected by EMI (電磁干渉), RF (無線周波数干渉), MRI (magnetic resonance imaging interference), microwave interference, immune electromagnetic interference, and microwave interference. 例えば, in some complex power equipment operating environments, 複数の干渉源がある可能性があります, 無線機器など, 他の電気機器によって発生する無線周波数干渉, 等. 蛍光光ファイバーは影響を受けずに温度監視に使用可能. この抗干渉能力により、蛍光ファイバー光温度測定システムは変電所などの複雑な電磁環境に広く適用できます。.
（2）本質安全防爆特性
電気接続を必要としない安全性
蛍光ファイバー光温度測定システムにおいて, 温度ホットスポットと測定信号受信部の間に電気的接続がないため, この特性により本質的に安全になります. 変圧器などの高電圧機器環境において, 電気接続がないため、電気的故障によって引き起こされる安全上の危険が回避されます。, 漏電やショートなど. 変圧器の故障などの極端な状況でも, アークを引き起こす短絡など, 蛍光光ファイバは電気接続による破損や二次事故の心配がありません。, 監視システム自体の安全と変電設備および周囲環境の安全を確保する.
危険な環境に適しています
この本質安全防爆機能により、 蛍光光ファイバー温度測定システム さまざまな危険な環境に適しています. 例えば, 油浸変圧器内, 可燃性の変圧器油があります. 電気接続された温度測定器を使用する場合, 電気的故障が発生して火花が発生すると、, 火災や爆発を引き起こす可能性があります. 蛍光光ファイバー温度測定システム, 電気接続が不足しているため, 電気火花を発生させず、油浸変圧器内の温度を安全に監視できます。, 変圧器の動作の安全性が大幅に向上します.
（3） 高精度・高安定性
正確な温度測定
蛍光ファイバー光温度測定システムは正確な温度測定を実現します. プローブは特殊な素材と構造設計を採用しています。, 温度変化を正確に感知し、測定可能な信号に変換できます。. 例えば, 光ファイバープローブには金属材料が含まれておらず、完全に非金属構造です。, 一方、光ファイバーセンシングプローブは希土類材料で作られています。. この材料と構造の特性により、蛍光光ファイバーは温度変化に非常に敏感です。, 変圧器内のさまざまな場所の温度を正確に測定できるようになります。. 巻線ホットスポットの温度か他の部品の温度か, 高い測定精度を実現できます, 変圧器温度監視の精度要件を満たす.
長期安定勤務
長期間安定して動作する蛍光ファイバー光温度測定システム. さまざまな外部干渉要因に対する耐性と、安定性の高い材料の使用により、, 変圧器の長期運転でも継続的かつ安定した温度監視が可能. 一部の従来の温度測定装置とは異なります, 時間の経過や環境の変化により、測定精度の低下や機器の故障が発生する可能性があります。. 例えば, 長期運転変電所での使用, 蛍光ファイバー光温度測定システムは長年にわたって安定して動作します, 変圧器の安全な動作のために信頼性の高い温度データを提供します.
（4） プローブ性能の利点
細径プローブの高い適用性
蛍光ファイバープローブの細径化が可能, 2.5mmなど (より小さい直径もカスタマイズ可能). 小径プローブは変圧器の温度監視に強力に適用可能, 特に限られたスペースの場所では, トランス巻線内の狭い空間など. 小型プローブは、変圧器の元の構造に大きな影響を与えることなく、より簡単に設置および配置できます。. その間, 直径の小さいプローブは測定精度の向上にも役立ちます, 測定エリアに近づけることができるため、測定結果に対する周囲環境からの干渉を軽減できます。.
プローブ材質の利点
蛍光ファイバー光プローブに使用される材料には複数の利点があります. プローブに金属物質がなく、完全に非金属構造の場合, この材料特性により、プローブは優れた絶縁性能を持ち、高電圧変圧器環境でも安全に動作できます。. 希土類材料で作られたプローブは高温耐性に優れています。, 耐摩耗性, およびその他の側面. 変圧器の動作中, 特に高温環境では, プローブの材質は安定した性能を維持でき、高温による変形や損傷がありません。, これにより、温度測定の精度と信頼性が確保されます。.
3、 の利点 Distributed Fiber Optic for Transformer Temperature Monitoring
（1） Distributed measurement capability
Continuous dynamic monitoring
The distributed fiber optic temperature measurement online monitoring system adopts advanced OTDR (Optical Time Domain Reflectance) technology and Raman scattering light’s sensitivity to temperature, which can detect temperature changes at different positions along the fiber optic cable and achieve truly distributed measurement. It can provide continuous dynamic monitoring of temperature change signals at every 0.5 meters point within a range of more than ten kilometers. This is very meaningful for transformer temperature monitoring, as the temperature distribution inside the transformer is not uniform and there may be local hotspots. Distributed optical fibers can accurately obtain temperature information from these different locations, thus comprehensively understanding the temperature field distribution inside the transformer. 例えば, in large transformers, temperature differences may occur in different parts of the winding due to different current densities and other reasons. Distributed optical fibers can monitor these temperature differences in detail, providing more comprehensive temperature data support for the safe operation of transformers.
正確な位置決め
Distributed optical fibers can not only measure temperature, but also accurately locate the location of temperature anomalies. Based on OTDR technology, the echo time of the scattered signal can be determined by using high-speed data acquisition to measure the corresponding fiber position of the scattered signal. When there is an abnormal temperature rise in a certain part of the transformer, the distributed fiber optic temperature measurement system can accurately indicate the location of the abnormal temperature, which helps to quickly locate the fault point and take timely measures for maintenance or adjustment. 例えば, when faults such as inter turn short circuits occur in transformer windings, causing local high temperatures, distributed optical fibers can quickly determine the specific location of the fault, greatly reducing the time for fault diagnosis.
（2） Adapt to multiple environments
電磁妨害防止
の 分散型光ファイバー温度測定システム 変圧器環境における電磁干渉に対して強い耐性を持っています. 変圧器の動作中, 強い電磁場があります, 分散型光ファイバーは温度測定と伝送に光信号を使用します, 電源ケーブルとの相互電磁干渉を発生させずに. これにより、高電圧と強い電磁干渉のある変圧器環境でも安定かつ正確に動作することが可能になります。. 分散型光ファイバーは、変電所と産業環境の両方で温度を効果的に監視できます, 電磁場の影響を受けない.
危険な場所に適しています
分散型光ファイバー温度測定システムは、可燃性や爆発性のある場所などの危険区域にも適しています。. 光信号伝送を使用しており、電気火花などの危険因子が存在しないため、, 油入変圧器などの可燃物が存在する環境でも安全に温度監視が可能. さらに, 分散型光ファイバーは耐食性などの特性を持っています, 変圧器周囲の化学腐食環境に適応できます。. 例えば, 一部の化学企業では, 分散型光ファイバーは長期間安定して動作し、変圧器の温度監視ニーズを確実に満たします。.
（3） 測定性能のメリット
高精度・高分解能
分散型光ファイバー温度測定システムは、高い測定精度と温度分解能を備えています. その典型的な温度分解能は次のとおりです。 0.5 ℃, 温度精度は 1 ℃, 空間分解能は最大0.5mに達します. This high-precision and high-resolution feature enables it to accurately detect small temperature changes inside the transformer. 例えば, during normal operation of a transformer, although the overall temperature is relatively stable, 局所的な温度変動が若干ある可能性があります. 分散型光ファイバーはこれらの変動を正確に測定し、潜在的な安全上の危険を迅速に検出できます。.
素早い対応
このシステムの応答速度は非常に速いです, 最小測定時間は 3 測定あたりの秒数. この機能により、分散型光ファイバが変圧器の内部温度の変化をタイムリーに捕捉できるようになります。. 変圧器に突発的な故障が発生した場合, 急激な温度上昇を引き起こす, 分散型光ファイバー温度測定システムは迅速に対応できます。, 短時間で温度変化情報を取得, そして警報信号を発します. この迅速な応答能力により、変圧器の安全性が向上し、高温による事故の可能性が軽減されます。.
（4） システムの柔軟性と互換性
柔軟なアラーム設定
分散型光ファイバー温度測定システムは高い柔軟性を備えています. さまざまな温度アラーム値を任意のレベルで設定できます, 固定温度差に対する複数の警報方法を備えています. 顧客のニーズに応じて、アラームパラメータをさまざまなゾーンに設定できます。. 例えば, さまざまな動作段階または変圧器のさまざまな部分での実際の温度安全範囲に応じて、さまざまなアラーム値を設定できます。. 巻線などの重要部品に, 比較的低いアラーム温度値を設定可能, 一方、変圧器のケーシングなどの部品には, 比較的高いアラーム温度値を設定可能, 変圧器の温度状態をより正確に監視し、警告することができます。.
優れた互換性
分散型光ファイバー温度測定システムのホストは、ワークステーションに接続するための通信インターフェイスを提供するオープン通信プロトコルです。. RS232を介してPCや火災警報システムなどの他の制御装置とリンクできます。, RS485, 内蔵リレー, RJ45, または音と光のアラーム用のその他の産業用プロトコル, 正確かつ完全な信号出力. この互換性により、分散型光ファイバー温度測定システムを既存の変圧器監視システムに簡単に統合できます。, 他の機器と連携して変圧器の安全な動作を保証します.
4、 の利点 変圧器温度監視用ファイバーブラッググレーティング
（1） 良好な直線関係と測定精度
反射波長と温度の線形関係
ファイバーブラッググレーティング (FBG) 特定の波長のみを反射する光ファイバー上に作られた光感知コンポーネントです. 反射波長は温度と優れた直線関係を持っています. ファイバーブラッググレーティングの反射波長と温度の間の線形フィッティングの決定係数は比較的高い, ファイバーブラッググレーティングの反射波長の変化を測定することで、温度変化値を正確に計算することができます。. 変圧器の温度監視中, この線形関係により、温度測定の精度が向上します。. 例えば, 変圧器巻線の温度が変化したとき, ファイバーブラッググレーティングは、反射波長の変化に基づいて温度の上昇または下降を正確に反映できます。, 変圧器の温度監視のための信頼性の高いデータ サポートを提供します。.
過酷な環境に適応した正確な測定
ファイバーブラッググレーティングセンサーは、過酷な環境での長期監視に適しています. 変圧器の内部, 環境は複雑で、高電圧や強い電磁場などの要因があります。. しかし, その光学特性により, ファイバーブラッググレーティングセンサーは電磁干渉の影響を受けず、温度を正確に測定できます. そして変圧器の動作中, 振動や温度変動などのさまざまな要因の影響を受ける可能性があります。. ファイバーブラッググレーティングセンサーは、このような過酷な環境でも安定した性能を維持し、温度変化を継続的かつ正確に監視できます。.
（2） 再利用性と複数センサの直列接続
再利用可能な機能
Fiber Bragg grating sensors have the advantage of being reusable. Fiber Bragg grating sensors with different wavelengths can be engraved at different positions on the optical fiber, and each sensor is encoded with the reflected wavelength of the light when the fiber Bragg grating is engraved. This means that multiple fiber Bragg grating sensors can be integrated on a single optical fiber, and through wavelength division multiplexing technology, まで 20 fiber Bragg grating sensors can be connected in series on a single optical fiber. 変圧器の温度監視中, この再利用性により、変圧器の複数の部分の温度監視を実現できます。. 例えば, ファイバーブラッググレーティングセンサーは変圧器の高圧巻線と低圧巻線の異なる位置に設置可能. これらのセンサーを1本の光ファイバーで接続し、複数の位置から温度情報を取得できます。, 光ファイバーの使用とシステムの複雑性の削減.
効率的なセンサーネットワーキング
ファイバーブラッググレーティングの再利用性に基づく, 効率的なセンサーネットワーキングトポロジーを構築可能. 複数のファイバー ブラッグ グレーティング センサーが 1 本の光ファイバー ケーブルで直列に接続され、集中管理とデータ収集が行われます。. 他の温度測定方法との比較, このネットワーキングアプローチはより簡潔で効率的です. 変圧器監視システム内, fiber Bragg grating sensors can be flexibly arranged according to the structure and temperature monitoring requirements of the transformer, 適切なセンサーネットワークを構築して、変圧器の内部温度を包括的かつ効率的に監視できます。.
（3） センサー性能の優位性
小型軽量
ファイバーブラッググレーティングセンサーは小型軽量という特徴を持っています. これにより、トランス内部に設置した場合でも、トランスの構造に重大な影響を与えません。. 例えば, 変圧器巻線の狭いスペースに, ファイバーブラッググレーティングセンサーは、巻線の電気的および機械的特性を変更することなく簡単に取り付けることができます。. 小型軽量のセンサーは、変圧器の製造プロセスに簡単に組み込むことができます。, これにより、変圧器との統合が向上し、変圧器の温度を長期にわたって安定して監視できます。.
長期安定性
ファイバーブラッググレーティングセンサーは、長期間の動作でも良好な安定性を示します. 光ベースの感知原理により、, 外部電磁干渉の影響を受けません, 化学腐食, およびその他の要因, 変圧器の動作ライフサイクル全体にわたって継続的かつ安定して動作できます。. 長期温度監視プロセスにおいて, パフォーマンスの低下はありません, 測定誤差の増加またはその他の問題, 変圧器の温度監視に信頼性の高い保証を提供します.
（4） 互換性とセキュリティ
変圧器油との適合性
ファイバーブラッググレーティングセンサーは変圧器油との適合性が良好です. 関連する実験評価後, GB/T16927.1-19による “高電圧試験テクニックパート 1 一般的なテスト要件”, 試験前後の油サンプルの油試験結果は、油温に置いた後に認定されました。 105 °C 168 時間, ファイバーブラッググレーティングセンサーおよび関連材料に亀裂現象はありませんでした。. 実際の応用例では, これは、ファイバ ブラッグ グレーティング センサーを油浸変圧器内に安全に設置できることを意味します。, 変圧器油との長期接触による変圧器油の性能への影響はありません。, 変圧器油との相互作用による性能低下もありません。, 変圧器の正常な動作を保証する.
耐破壊性と沿面性能
ファイバーブラッググレーティングセンサーは、耐破壊性と沿面性能に優れています. 1575kVの雷インパルスなどの厳しい試験評価を受けています。, 1525kV 動作インパルス, 400kV電源周波数耐電圧, およびDC10-20kV 5分間のDC耐圧試験, 上記のテストに合格しました. この機能により、ファイバー ブラッグ グレーティング センサーが高電圧変圧器環境でも安全かつ確実に動作できるようになります。, 高電圧による破壊や沿面現象がありません, 変圧器温度監視システムの安全性の向上.
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