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海上平台开关柜绝缘在线监测系统研究与应用摘要：为预防海上采油平台开关柜绝缘安全事故的发生，本文结合了暂态地电压、超声波以及光纤光栅测温检测技术，设计一套开关柜绝缘在线监测系统。
该系统实现了对开关柜的触点温度和局部放电状态进行实时监测并对其绝缘状态进行评估，使设备维护实现了由“定期维修”转变为“状态维修”，大大节约了人力和长期维护成本。
关键词：开关柜；局部放电；暂态地电压；超声波；光纤光栅0 引言近年来，随着我国海上油气资源开发力度的逐年加大，海上采油平台电力电缆绝缘击穿、中低压开关柜节点触头烧毁等绝缘故障造成的安全事故屡有发生。
以1990～2001年为例，全国开关柜共发生事故1659次，其中仅绝缘造成的事故就有626次，占故障总数的38%[1]。
开关柜直接承担着油气生产、集输、人员生活等各项工作的正常操作和运行，一旦发生绝缘故障，不仅影响电力设备寿命，严重时会造成停产、爆炸甚至泄漏事故，对人员生命和海洋生态环境造成极大影响，也为石油生产企业带来巨大的经济损失。
研究表明[2]，绝缘介质在发生击穿前都会产生局部放电，因此局部放电是设备绝缘缺陷的重要征兆和表现形式。
这些缺陷通常比较微小和隐蔽，不足以导致在工频耐压试验时立即击穿，但投入运行后在正常运行电压作用下会发生局部放电，使缺陷逐渐发展扩大，还可以使放电所产生的电荷在固体绝缘表面逐渐积累，导致电场分布严重畸变。
影响海上平台开关柜局部放电的因素主要有以下几点：（1）微粒及异物的影响。
现场安装条件所致设备内部的微粒及异物，在电压作用下获得电荷并发生移动，能在接地外壳和高压导体之间跳动，从而发生局部放电。
（2）接触不良的影响。
一方面，自由微粒附着主触头表面使接触电阻增大，而发热烧损。
另一方面，随着设备长时间运行，在电弧的作用下主触头易发生烧损。
（3）潮湿的影响。
海上平台的突出特点为湿度和盐度较高，当温度下降时水蒸气出现的凝露，结合其他混合物会影响介质表面的导电性，促使介质老化或直接引发故障。
中级消防设施操作员（消防设施监控操作方向）真题卷二单选题（江南博哥）1、当火灾报警控制器（联动型）处于火警状态时，确认现场发生火灾后，直接按下键盘上的火警（）键，输入系统操作密码后按（）键，控制器将直接从手动状态切换为自动状态。
输出确定输入确认答案确认解析：当火灾报警控制器（联动型）处于火警状态时，确认现场发生火灾后，直接按下键盘上的火警确认键，输入系统操作密码后按确认键，控制器将直接从手动状态切换为自动状态。
结合题意，本题应选“确认”，其他选项均可排除。
2、通过集中火灾报警控制器、消防联动控制器判别现场消防设备的工作状态操作过程中，进入“设备查看”页面，根据现场消防设备类型、回路号、地址号进行（）。
筛选界定.清除制表答案筛选解析：通过集中火灾报警控制器、消防联动控制器判别现场消防设备的工作状态操作过程中，需进入“设备查看”页面，根据现场消防设备类型、回路号、地址号进行筛选。
结合题意，本题应选“筛选”，其他选项均可排除。
不同厂家的设备功能可能有所差异，可参照产品说明书进行操作。
3、采用（）时由于气压罐内的供水压力是借罐内的压缩空气来维持，不仅能保证灭火设备处所需的水压，而且罐体的安装高度还不受限制，可设置在建筑物的任何部位，当高位消防水箱间的面积有限时，可采用这种布置形式。
上置式下置式中间安装地下三层安装答案下置式解析：消防增（稳）压设施按安装位置可分为上置式和下置式两种。
采用上置式时配用的稳压泵扬程低，气压水罐充气压力小，但对隔振要求较高；采用下置式时由于气压罐内的供水压力是借罐内的压缩空气来维持，因此，不仅能保证灭火设备处所需的水压，而且罐体的安装高度还不受限制，可设置在建筑物的任何部位，当高位消防水箱间的面积有限时，可采用这种布置形式。
结合题意，本题应选择“下置式”，其他选项均可排除。
4、（）是测温式电气火灾监控探测器的核心测量部件。
电气火灾监控设备剩余电流式电气火灾监控探测器剩余电流互感器温度传感器答案温度传感器解析：测温式电气火灾监控探测器是能探测被保护线路中的温度参数变化的探测器，而温度传感器是测温式电气火灾监控探测器的核心测量部件。
随着社会生产快速发展和人民生活水平的提高，用户对电力系统的供电可靠性要求也不断提高，对设备的运行状态是一项考验。
开关柜发热在电网中较为普遍，是引发电力系统开关故障的一个重要原因。
尤其开关柜内的电缆接头、动静触头及电气设备的连接部分更是易出故障的薄弱环节。
因此，开关柜测温是变电站日常巡视的一项重要工作。
开关柜在线测温系统能较大幅度地减少变电站巡检人员的工作量，这一直是运行部门的愿望。
目前采用的开关柜在线测温系统主要有无线测温、光纤光栅测温、分布式光纤测温3种方式。
无线测温价格低廉，但用无线电传输温度信号，易受电磁干扰而产生误报。
分布式光纤测温价格昂贵，且测量精度跟空间分辨率有关，在连续、长距离的星状分布场合有优势，但用于开关柜测温优势不明显。
光纤光栅测温可连续实时监测各点的温度，不受电磁信号的干扰，可靠性高，但早期因光纤光栅制作和解调成本较高，主要用于军事上物理量测量、大型建筑物的安全与状态监测。
近几年随着制造成本的大幅度下降，这种开关柜在线测温方式的应用日益增多。
本文阐述了光纤光栅测温系统的工作原理、组成、特点，探讨了光纤光栅测温系统在变电站开关柜的实施方案，展望了光纤光栅测温的发展前景。
1 光纤光栅测温的原理光纤光栅是最近几年发展最为迅速的一种新型的光纤无源器件。
光纤光栅是通过一定的方法在光纤纤芯形成永久性折射率周期性变化的光纤器件。
光纤光栅的谐振波长与光栅的周期及模的有效折射率有关，当这些量由于外界因素的变化而发生改变时，谐振波长将产生偏移，通过测量谐振波长的偏移，可以间接测量外界物理量的变化。
温度是引起光栅周期和模的有效折射率变化的一个主要因素。
光纤光栅测温的工作原理是通过建立并标定光纤光栅的温度响应与被测参量变化的关系，测量出光纤光栅谐振波长的变化，从而计算出被测温度的变化。
具体做法如下：经过调制的半导体S L D发出宽谱的脉冲光信号，光信号经过光纤放大器EDFA放大，由光纤到达传感器；每一个传感器反射回一个与自身温度相对应的窄谱脉冲光信号；为充分利用设备，利用时分复用技术，不同传感器的信号在返回时受光纤时延线的作用，在到达函数滤波器前排列成一个脉冲序列，这一脉冲序列包含了所有传感器的温度信息，光探测器将光脉冲信号转换成电脉冲序列；经放大后进行信号处理，即可确定每一个光纤光栅传感器的温度。
基于光纤光栅技术的围护结构渗漏检测方法发布时间：2021-04-26T11:39:38.087Z 来源：《建筑科技》2021年2月上 作者： 李娜[导读] 基于我国早前科技落后的国情，我国在工程结构维护和渗漏检测方面确实是不足的。为了解决这方面的问题，像调水工程中的玻璃钢夹砂管（RPMP）多次爆裂、土石坝渗流水和混凝土面板堆石坝渗漏这些问题，我国加强了对光纤光栅方面的技术研究，同时这种技术得到了广泛的应用。本文对以光纤光栅技术为基础的围护结构渗漏检测的方法进行了探讨。
中铁二十五局集团第五工程有限公司 李娜【摘要】基于我国早前科技落后的国情，我国在工程结构维护和渗漏检测方面确实是不足的。为了解决这方面的问题，像调水工程中的玻璃钢夹砂管（RPMP）多次爆裂、土石坝渗流水和混凝土面板堆石坝渗漏这些问题，我国加强了对光纤光栅方面的技术研究，同时这种技术得到了广泛的应用。本文对以光纤光栅技术为基础的围护结构渗漏检测的方法进行了探讨。【关键词】光纤光栅技术 围护结构 渗漏检测 应用广泛 [ Abstract ] Based on China's earlier backward science and technology situation, China's engineering structure maintenance and leakagedetection is indeed inadequate. In order to solve these problems, such as repeated bursting of glass fiber reinforced plastic sand pipe(rpmp) in water transfer project, seepage of earth-rock dam and leakage of concrete face rockfill dam, our country has strengthened thetechnical research of fiber grating. At the same time, this technology has been widely used. In this paper, the leakage detection methodof envelope based on fiber Bragg grating technology is discussed. [ Keywords: ] fiber Bragg grating technology envelope leakage detection is widely used.
工业机器人模拟试题1.下图所示电路,其品质因数Q等于（）.A、40B、50(正确答案)C、80D、1002.下图所示电路,节点1、2、3的电位分别为U1,U2,U3则节点1的节点电位方程为（）。
A、4U1-2U2-U3=-4(正确答案)B、7U1-2U2-4U3=-4C、4U1-2U2-U3=4D、2.5U1-0.5U2-U33.诺顿定理说明一个线性有源二端网络可等效为()和内阻（）。
A、短路电流串联B、开路电压串联C、短路电流并联(正确答案)D、开路电压并联4.理想运算放大器在线性工作时,可以认为同相输入端电流i+与反相输入端电流i-是（）。
A、等于0(正确答案)B、等于无穷大C、相等D、以上都对5.下图所示电路中,节点a的节点电压方程为（）.A、8Ua-2Ub=2B、1.7Ua-0.5Ub=2(正确答案)C、1.7Ua+0.5Ub=2D、1.7Ua-0.5Ub=-26.下图所示电路中,A元件是（）功率.A、吸收(正确答案)B、产生C、不消耗D、以上都对7.下图所示电路中,流过元件A的电流I等于（）.A、1AB、2A(正确答案)C、-1AD、-2A8.分析下图所示电路,电流I等于（）.A、1AB、2AC、3AD、4A(正确答案)9.下图所示的电路中,A元件两端的端电压U等于（）.B、16V(正确答案)C、-10VD、-16V10.电容器C的端电压从0升至U时,电容器吸收的电能为（）。
A、12CU2(正确答案)B、2CU2C、U2CD、以上都不对11.一张完整的零件图应包括图形、尺寸、技术要求及（）。
A、标题栏(正确答案)B、比例C、材料D、线型12.当直线垂直于投影面时,其投影为一点,这种性质叫（）。
A、类似性B、真实性C、垂直性D、集聚性(正确答案)13.在限压式变量泵与调速阀组成的容积节流调速回路中,若负载保持定值而调速阀开口变小时,泵工作压力（）。
A、增加B、减小(正确答案)C、不变D、不14.在调速阀旁路节流调速回路中,调速阀的节流开口一定,当负载从F1降到F2时,若考虑泵内泄漏变化因素时液压缸的运动速度v（）。
∙一种采用光纤光栅温度传感器的触头温度测量方案
∙ 1 引言
高压开关柜隔离触头的温度监测一直是电力工业安全运行的重大课题之一，但是由于触头处在强电磁场、高电压环境中，所以目前的监测方法都是围绕何实现系统的抗强电磁场干扰和高电压的隔离问题，主要方法有感温纸测温、红外温度测量、F-P 光学式测量、感应窃电方式测量、光纤传输方式和红外无线传输等。
而光纤光栅传感器集测量和传输于一体，采用光波的形式进行测量和传输，具有体积小、重量轻、传输损耗小、不受电磁场干扰和良好的绝缘性能等优点，因此非常适合高压开关柜的触头温度测量环境。
基于以上优点，本文提出了一种采用光纤光栅温度传感器的触头温度测量方案，同时采用合理的安装技术解决了应变交叉敏感的影响。
2 光纤光栅传感器原理
光纤光栅传感器既能实现温度的测量，又能实现应变的测量，这两个物理量都能引起光纤光栅布拉格波长的变化。
光纤光栅的温度传感特性是由光纤光栅的热光效应和热膨胀效应引起的，热光效应引起光纤光栅的有效折射率的变化，而热膨胀效应引起光栅的栅格周期变化。
当光纤光栅传感器所处的温度场变化时，可推导出温度对布拉格波长变化的影响为
式中a 为光纤的热膨胀系数，主要引起栅格周期的变化，取5.5′10-7;x 为光纤的热光系数，主要引起光纤的折射率变化，取5.5′10-6。
光纤光栅传感器的应变特性是弹光效应和弹性效应共同作用的结果，弹性效应会改变光栅的栅格周期，弹光效应会改变光纤的有效折射率，其传感特性可以表示为[13]。
式中Pe为光纤的有效弹性系数，Pe =0.22。
正因为光纤光栅传感器既能测量温度又能测量应变，所以在对高压开关柜隔离触头实行温度测量时，就要想办法屏蔽由于开关柜振动引起的应变对温度测量精度的影响，这就是光纤光栅传感器的应变交叉敏感。
3 触头温度测量系统方案
3.1 光纤光栅传感器的安装
高压开关柜的断路器分为移动小车和开关柜两部分，高压开关柜的触头共有六个，分别分布在上侧和下侧的A、B、C 三相上，那么为了保证系统的可靠性，必须对六个触头的温度同时进行监测。
如式(1)、(2)所示，由于光纤光栅传感器对温度、应变同时敏感，为了保证温度测量精度，必须屏蔽应变的交叉敏感影响，即断路器的分、合过程中
产生的任何应变都不应传递给光纤光栅传感器。
本系统是通过把光纤光栅温度传感器单端固定在静触头上，来屏蔽触头在碰撞过程中产生的应变。
另外，为了保证光纤光栅温度传感器对触头各点温度测量的均匀性，系统充分利用静触头的中间空位，把温度传感器固定在静触头的中间位置，图1是传感器在单个静触头的安装示意图。
当动触头与静触头在分、合时，在静触头的圆周位置产生应变，而在其中心不存在应变，那么应变也就传递不到光纤光栅传感器了。
这种安装方案既保证了温度的测量精度又屏蔽了由于振动引起的应变交叉敏感影响。
.2 光路复用方案
六个光纤光栅温度传感器的同时测量就涉及到光路的复用问题，光纤光栅传感器的复用可以采用波分复用(WDM)、空分复用(SDM)或时分复用(TDM)方式，本系统是采用空分复用和波分复用方法。
如图2 所示，用1′8 耦合器实现对传感器的空分复用，这样可以避免采用单一波分复用的弊端，即多个传感器串连在一根光纤上，在其中一个传感器损坏时会影响其它传感器信号的传输;同时在传感器工作波长的选择上又采用了波分复用方式，用来提高系统的测量速度，即在波长解调时采用一个扫描周期可以实现六个传感器的同时测量。
在图2 中，A、B、C三相的六个光纤光栅温度传感器处于高电压侧，分别安装在静触头孔径内，而耦合器、波长解调器、控制器以及数据处理电路都处于地电位侧，安装在控制室内，采用长距离的光纤传输来实现高电压侧绝缘隔离。
图中的A1、B1、C1，A2、B2、C2是本文设计的光纤光栅温度传感器，分别分布在隔离触头的上侧和下侧A、
B、C 三相上，在常温下传感器的波长分别为1548.5nm、1550.1nm、1551.6nm、
1553.5nm、1555.5nm、1557.1nm，灵敏度为0.011nm/℃、0.013nm/℃、0.011nm/℃、
0.010nm/℃、0.011nm/℃、0.012nm/℃，测量范围为0"110℃;耦合器为
由7 个3dB耦合器组合而成的1′8耦合器;波长解调器为采用压电陶瓷驱动标准具实现波长扫描，其工作波长范围为1548"1558nm，覆盖6 个传感器在0"110℃温度变化时的所有波长带;控制器在数据处理器的控制下实现波长解调器的扫描。
3.3 触头温度模型
高压开关柜在运行时，触头、母线、电流互感器、柜体等构成了多个热源，高压开关柜及内部各部件又构成了复杂的热阻网络[14]。
在此系统中，要通过理论推导出触头温升与光纤光栅传感器温升间的数学关系是比较困难的，因此本文通过试验方法建立了它们之间的数学模型。
温升实验是在10kV 高压开关柜上进行的，实验时三相触头接触正常，工作额定电流为1kA，室温为25℃。
图3 是上隔离触头B 相的温升过程曲线，可以看出光纤光栅传感器测量的温升变化要比触头的实际温升变化慢，但它们的变化趋势是相同的，大约在3h 以后温度场变化趋于稳定。
测量温度与实际温度间的差值是由于传感器采用非接触方式测量温度，它依靠静触头的辐射来传递热量。
表1 是其温升测量数据。
可以看出在开关柜触头接触正常、温度变化稳定后各个触头的实际温升值DTC 与对应的传感器温升值DTS之间的比例关系都在1.43 附近，取其平均值作为试验结果，可建立触头的实际温度与传感器的测量温度间的数学关系式为
TC="K"(TS-T)+T (3)
式中K="1".43;TS为光纤光栅温度传感器测量的温度值;T为高压开关柜环境温度。
3.4 系统的抗电磁干扰性分析
为了检验光纤光栅传感系统的抗电磁干扰能力，在高压开关柜满负荷工作，并且传感器测量趋于稳定的情况下，通过对开关柜采用突然掉电的方式来检测温度测量结果与电磁场的关系[15-16]，实现抗电磁干扰能力的实验。
图4 是在触头温升趋于稳定后，在试验过程中安排了两次停电并在一次侧的B 相触头上测量的温度数据，图4(a)是电流的
变化过程图，图4(b)是电流变化引起的触头温度变化曲线。
可见在母线失去电流的情况下，引起了触头温度的下降，但在恢复送电后又很快开始上升。
从曲线可以看出测量的触头温度对突然的停电与送电做出了反应，但这种温度的升降是渐变的而不是突变的，说明电磁场的存在对传输光纤以及光纤光栅温度传感器没有影响。
如果电磁场的存在使测温系统显示的温度较实际温度偏高或偏低，那么当开关柜母线中一旦失去电流，电磁场消失时，温度显示会立即跳变到“实际值”，但这种跳变现象在实际试验中并未发生。
因此说明光纤光栅触头测温系统具有很强的抗电磁干扰能力。
4 实验结果
本光纤光栅触头温度测量系统在变电站10kV高压开关柜上进行了成功试用，图5 是在高压开关柜工作在70%的额定负荷范围时对一次侧B相触头在24 小时的温度监测记录，它反应了全天触头温度的变化过程。
从图中可以看出，从午夜0点到早晨6 点之间触头的温度最低，这一方面是由于用电负荷较小，另一方面与气温较低有关;从早晨6 点开始随着用电负荷的增大，触头的温度也开始升高，到9点用电负荷趋于稳定，但由于气温的逐渐升高触头温度也开始上升，到14 点时温度达到最高;从14点到18点之间由于气温的降低，触头的温度也逐渐变小;同时从18 点后，由于用电负荷的增大，触头温度又开始上升，到22 点时达到最高;此后随着用电负荷的减小，触头温度也逐渐降低。
通过对24小时触头温度的记录分析可以看出，光纤光栅触头温度测量系统能够正常工作，其记录数据正确反应了触头温度与开关柜的工作负荷和周围空气温度之间的变化关系，说明了光纤光栅触头温度测量系统的方案是可行的。
5 结论
本文利用光纤光栅传感器的体积小、抗电磁干扰能力强、绝缘性好等优点，代替电子类传感器实现了对高压开关柜隔离触头的温度监测，此方案不需要复杂的绝缘设计，因此具有简单、可靠的优点。
此方案中，解决了光纤光栅温度传感器的应变交叉敏感影
响，在光路的复用上采用了空分复用加波分复用的方案，提高了系统的可靠性和实时性。
此系统在10kV 高压开关柜上进行了测试，系统能够正常运行，说明本方案是可行的。
