針對傳統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)功率柜功率元件的溫度測量誤差大，實(shí)時(shí)性差的特點(diǎn)，福州華光天銳介紹了熒光光纖測溫的基本原理、安裝方式及網(wǎng)絡(luò)拓樸圖。結(jié)合光纖測溫技術(shù)在二級水電站勵(lì)磁系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐表明，采用熒光光纖測溫技術(shù)具有溫度測量精度高、實(shí)時(shí)性好、易于安裝、便于維護(hù)等特點(diǎn)，具有很好的監(jiān)測效果和廣泛的應(yīng)用前景。

　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展，社會進(jìn)步進(jìn)入快車道，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行提出更高的要求。在電力系統(tǒng)中，溫度是設(shè)備運(yùn)行正常的一個(gè)重要指標(biāo)。由于目前主要通過值班人員定期用紅外熱像儀、測溫槍等儀器對設(shè)備進(jìn)行離線式監(jiān)視，此類方法測量誤差大，并且只能測量設(shè)備的表面溫度，不能對封閉式、高電壓、強(qiáng)電磁的接觸點(diǎn)溫度進(jìn)行有效測量和監(jiān)測，所以急需找到一種更為有效的溫度測量方法，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備更有效的溫度監(jiān)視。

　　二級水電站采用國內(nèi)最大燈泡貫流式機(jī)組，裝設(shè) 6 臺單機(jī)容量58 MW 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為348 MW。額定定子電壓 10.5 kV，通過主變壓器升壓至 500 kV，連接至500kV 變電站。

二級水電站采用勵(lì)磁系統(tǒng)，功率柜采用三相橋式全控整流電路，額定勵(lì)磁電流為 1 015 A。勵(lì)磁系統(tǒng)作為水電站發(fā)電系統(tǒng)中的一部分，控制著發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和勵(lì)磁電流，對機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。勵(lì)磁系統(tǒng)功率柜可控硅等功率元件作為勵(lì)磁系統(tǒng)的主要發(fā)熱元件，對其溫度測量及實(shí)時(shí)監(jiān)控是設(shè)備安全運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。

二級水電站勵(lì)磁系統(tǒng)采用熒光光纖測溫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)功率柜可控硅元件的在線溫度測量及實(shí)時(shí)傳輸，確保勵(lì)磁系統(tǒng)可靠、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)踐表明，光纖測溫技術(shù)具有測量精度高、實(shí)時(shí)性好、易于安裝、便于維護(hù)等特點(diǎn)，具有很好的監(jiān)測效果和廣泛的應(yīng)用前景。

本文主要介紹熒光光纖在線測溫裝置的基本原理及安裝使用方法。

光纖測溫的基本原理及測溫裝置熒光光纖測溫裝置較適用于高電壓、強(qiáng)電磁等復(fù)雜環(huán)境測溫需求及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的多點(diǎn)溫度監(jiān)測。

熒光光纖測溫的原理

熒光光纖測溫裝置所使用的熒光光纖溫度傳感器屬于傳光型光纖溫度傳感器，傳感器探頭由多模光纖和熒光體組成，是利用光纖作為傳輸測量信號的傳感器。熒光體一般采用特殊稀土熒光材料，當(dāng)熒光材料受到一定波長的光觸發(fā)后，熒光體發(fā)出的熒光按照指數(shù)形式衰減。由于不同溫度下熒光的衰減時(shí)間不同，因此可以把熒光光纖溫度傳感器以某種方式放置于被測溫度范圍內(nèi)，通過測量熒光的衰減壽命來實(shí)現(xiàn)溫度測量的目的。熒光光纖測量原理圖聯(lián)系我們。

熒光光纖測溫裝置主要由熒光光纖傳感器、延長光纖與光纖溫度解調(diào)儀組成。光纖溫度解調(diào)儀發(fā)出一個(gè)激勵(lì)光脈沖，光脈沖通過延長光纖到達(dá)熒光體傳感探頭激發(fā)出熒光，熒光又通過耐溫光纖回傳至調(diào)解儀后，調(diào)解儀通過計(jì)算熒光衰減壽命從而得到所對應(yīng)的溫度。

光纖溫度解調(diào)儀一般具有 modbus 485 通信功能，把所測量的溫度信號通過通信的方式上傳至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)可通過根據(jù)測量得到的溫度信息進(jìn)行相應(yīng)的控制或報(bào)警操作。

熒光光纖測溫裝置的現(xiàn)場應(yīng)用

二級水電站勵(lì)磁系統(tǒng)采用熒光光纖測溫技術(shù)，將光纖溫度探頭直接安裝在貼近可控硅極板位置，從而確保測溫探頭可以最真實(shí)直接的反映可控硅本體的溫度，測量值準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快。同時(shí)由于耐溫光纖和延長光纖極強(qiáng)的絕緣性能，保證了在高電壓、大電流可控硅整流橋工作時(shí)自身的絕緣性能，確保熒光光纖測溫裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為保證設(shè)備的可靠運(yùn)行和準(zhǔn)確監(jiān)測溫度，二級水電站勵(lì)磁系統(tǒng)在采用熒光光纖測溫的同時(shí)也采用了鉑電阻測溫，鉑電阻安裝可控硅之間測量屏柜內(nèi)的環(huán)境溫度，鉑電阻測量的是環(huán)境溫度，熒光光纖直接測量可控硅的溫度，故鉑電阻測量溫度較光纖測量溫度低。

目前二級水電站勵(lì)磁系統(tǒng)鉑電阻、熒光光纖兩種測溫裝置均正常運(yùn)行，6 臺機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)鉑電阻測溫溫度較熒光光纖測溫溫度總體低 6 ℃左右，均正常的反應(yīng)了可控硅溫度的實(shí)際工況。

熒光光纖測溫裝置的安裝與使用

熒光光纖溫度探頭的安裝方式在可控硅散熱器上開一貫通的小孔，將涂有稀土物質(zhì)的熒光體溫度探頭安裝在此小孔并接觸到可控硅的殼體，再用硅膠填充小孔來固定住熒光體溫度探頭。

測溫探頭固定在可控硅本體上，從而真實(shí)的檢測到可控硅的溫度。每個(gè)功率柜有 6 個(gè)可控硅組件，每個(gè)可控硅組件上設(shè)置 1 個(gè)熒光體測溫點(diǎn)，共計(jì) 6 個(gè)測溫點(diǎn)，對應(yīng) 1 套 6 通道熒光光纖溫度測溫儀。

二級水電站機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng) 6 個(gè)可控硅溫度顯示，風(fēng)道鉑電阻測試溫度為20.31 ℃，6 個(gè)熒光光纖測溫為 25~27 ℃之間，其余投運(yùn)機(jī)組在相同的勵(lì)磁電流下溫度顯示均為 25~27 ℃之間，均真實(shí)的反應(yīng)了可控硅當(dāng)前的運(yùn)行溫度。

熒光光纖測溫系統(tǒng)拓?fù)鋱D聯(lián)系我們獲取，整個(gè)電站測溫系統(tǒng)由 6 臺勵(lì)磁系統(tǒng)的測溫裝置、各監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)集中單元、集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及人機(jī)交互軟件等部分組成。數(shù)據(jù)集中單元、集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)一般安裝在主控室，方便運(yùn)行人員對電氣設(shè)備溫度的在線檢測。

安裝在監(jiān)控計(jì)算機(jī)中的熒光光纖在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)提供簡單、實(shí)用、高效的監(jiān)控平臺。軟件系統(tǒng)的主要功能包含實(shí)時(shí)溫度的本地監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、高 / 低溫報(bào)警、高 / 低溫預(yù)警、歷史數(shù)據(jù)回放、報(bào)警前后曲線、溫度導(dǎo)出至 Excel 等功能。軟件系統(tǒng)提供良好的人機(jī)界面，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，并可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和查詢。

熒光式光纖測溫裝置利用光纖作為傳輸測量信號的傳感器，具有抗電磁干擾、高壓絕緣、穩(wěn)定可靠、高精度、高靈敏度、微小尺寸、長壽命及耐腐蝕、適應(yīng)性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其適應(yīng)于高電壓、強(qiáng)電磁（電磁干擾 EMI、射頻干擾 RFI 和電磁脈沖 EMP）等特殊工業(yè)環(huán)境中的溫度監(jiān)測。熒光光纖在線測溫裝置在二級水電站勵(lì)磁系統(tǒng)的應(yīng)用，較好的解決了可控硅元件的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測功能，同時(shí)測量值也準(zhǔn)確的反應(yīng)了設(shè)備的真實(shí)值，取得了較好的測量和監(jiān)控效果。同時(shí)該測溫裝置還可廣泛推廣到定子焊頭塊、高壓開關(guān)柜、發(fā)電機(jī)出口母排接頭、電纜終端等大電流設(shè)備接頭的溫度在線監(jiān)測，更好的為電力系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行提供保障。