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基于最小二乘法的电力电缆FBG传感测温系统
杨广学;莫磊
【期刊名称】《光电技术应用》
【年(卷),期】2009(24)6
【摘要】为了提高电力电缆测温系统的测量精度和速度,提出了以光纤梳状滤波器代替参考光栅提供拟合数据参考点,采用最小二乘法拟合光纤Bragg光栅波长和F-P可调谐滤波器调谐电压的线性关系,通过F-P可调谐滤波器解调FBG传感器中心波长变化的方法,完成对电力电缆温度的测量.研究表明,光纤梳状滤波器能够代替多个恒温参考光栅实现波长标定,对反射波长的测量误差＜5pm,温度均方误差
≤0.7 ℃.
【总页数】4页(P39-42)
【作者】杨广学;莫磊
【作者单位】哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040
【正文语种】中文
【中图分类】TP212;TN253
【相关文献】
1.基于FBG传感技术的软基全断面沉降传感器研发 [J], 朱海琴;胡玉婷;毛学军;张鸿
2.基于波分复用技术的FBG传感器线性阵列测温系统应用研究 [J], 黄祥;李端有;
耿峻
3.光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用 [J], 贾书丽;姚国珍
4.基于FBG的柔性多参量传感器制备与人体传感应用 [J], 何金; 侯鳗玲; 彭作蕊; 马裕宽; 刘鹏宇; 周昊
5.基于最小二乘法抛物线分段拟合修正热电阻测温系统的研究 [J], 吕茂超;夏博时;杨彦;林中正;朱娟
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FBGT系列温度传感器广泛应用于各大领域大型设施或设备的准分布式精确测温，分为表面式、埋入式、浸入式等多种封装结构。
那么该系列温度传感器哪家好呢？安徽康斐尔电气有限公司是一个不错的选择，接下来小编为您简单介绍，希望给您带来一定程度上的帮助。
FBGT系列光纤光栅温度传感器具有准分布式组网（成百上千点）、测温精度高（0.1°C～0.5°C）、测温范围宽（－100°C～＋300°C）、无零点漂移、不受电磁干扰、耐腐蚀、抗冲击振动、使用寿命长等优点。
广泛应用于桥梁、大坝、输油输气管道、海洋石油平台等大型结构及建筑、医药、化工、电力、军工、航空航天、消防、矿业等领域。
（一）表面式光纤光栅温度传感器广泛适用于钢结构件、混凝土及其他构件表面温度的测量。
也可做为选配件用于所有表面应变传感器的温度补偿。
（二）埋入式光纤光栅温度传感器FBGT 系列光纤光栅温度传感器具有准分布式组网（成百上千点）、测温精度高（0.1°C～0.5°C）、测温范围宽（－100°C～＋300°C）、无零点漂移、不受电磁干扰、耐腐蚀、抗冲击振动、使用寿命长等优点。
分为表面式、埋入式、浸入式等多种封装结构，可以广泛应用于桥梁、大坝、输油输气管道、海洋石油平台等大型结构及建筑、医药、化工、电力、军工、航空航天、消防、矿业等领域大型设施或设备的准分布式精确测温。
埋入式光纤光栅温度传感器通过内部敏感元件――光纤光栅所反射的光信号中心波长移动量来检测温度值，测温精度及分辨率不受光源波动及传输线路弯曲损耗的影响，可直接通过光纤进行信号远程传输（超过40km），监测现场无需供电。
传感器具有表面式、埋入式、浸入式等多种封装结构，可以广泛应用于桥梁、大坝、油罐、输油输气管道、隧道、粮库、厂房、海洋石油平台等大型结构及建筑、医药、化工、电力、军工、航空航天、消防、矿业等领域大型设施或设备的准分布式精确测温。
电力电缆光纤光栅实时在线测温传感器优化设计祁耀斌;吴敢锋;王月明【摘要】Fiber Bragg grating (FBG) temperature sensor system for high and extra high power cable was developed. Starting from theoretical model, FBG sensing mechanism was proposed to establish a framework for optimal design. Bonded encapsulation structure was proposed through the optimum design for the encapsulation structure of FBG temperature sensor. Using aluminum plate was proposed as encapsulating substrate material through the optimum design for linearity. The method of encapsulating with small size of 10 mm×40 mm was proposed through the optimum compensation design for external stress field. Then, water experiment on FBG temperature sensor and comparative experiment on FBG temperature systems were conducted, and the performance and feasibility of the system was discussed. Finally, FBG temperature on-line monitoring system was applied to actual projects, in which the resolution is up to 0.1 ℃, the accuracy reaches ±0.5℃, and the temperature range is -30-200℃.%开发高压超高压电力电缆光纤光栅温度传感器系统,提出光纤光栅传感机理,建立优化设计框架.通过光纤光栅温度传感器封装结构优化设计,提出片式封装结构；通过线性度优化设计,提出用铝板作为封装基底材料；通过外界应力场影响补偿优化设计,提出采用40 mm× 10 mm(长×宽)的小尺寸封装方法.进行光纤光栅温度传感器水域实验和光纤光栅测温系统对比实验,讨论系统的性能和可行性.并将光纤光栅温度实时在线监控系统应用于实际工程项目,分辨率达0.1℃,精确度达±0.5℃,测温范围可达-30～200℃.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)011【总页数】6页(P3415-3420)【关键词】光纤光栅;封装体优化设计;电力电缆;温度在线监控【作者】祁耀斌;吴敢锋;王月明【作者单位】武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉,430070;武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉,430070;武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】TP277电力电缆运行温度制约着高压超高压输配电系统的安全运行。
用于高压电器温度监测的FBG传感系统¹钱祥忠,王学雷(温州大学物理与电子信息学院,温州325035)摘要:根据光纤光栅的反射光波长对温度变化敏感的特性,提出了用于高压电器温度监测的布拉格光纤光栅(fiber Brag g gr ating,F BG)传感系统。
该系统由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成。
利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度。
系统能实现对多点进行温度实时测量。
对高压开关柜进行了现场测试,测量误差在±0.3℃以内。
关键词:高压电器;温度监测;光纤光栅;温度传感器中图分类号:T M247 文献标识码:A 文章编号:1003-8930(2007)05-0049-03FBG Based Sensing System for Temperature Monitoringof the High Voltage ApparatusQIAN Xiang-zhong,WANG Xue-lei(School of Phy sics and Electronic Info rmation,Wenzhou University,Wenzho u325035,China)Abstract:Accor ding to the sensitiv ity o f t he r eflection w av eleng th o f fiber Br ag g g rating(F BG)to the temper ature changing,a desig n of F BG based sensing sy st em for temper ature m onito ring o f the hig h vo lt age appa ratus is presented.T he sy st em consists of br oa dband source,fiber g ra ting senso r,t unable filter, photo electr ic conver sio n circuit,transmissio n fiber and sy stem sofw ar e.Considering the linear ity between the r eflection wav eleng th and the temper atur e,the temperatur e can be o btained r eal-time w it h t he w avelength measured.Besides,the system can accomplish m ultiple-point measur ing.F ield test to hig h vo ltage sw itchg ear show s that the measuring er ro r is w it hin0.3℃。
FBG光纤光栅高温传感器一、FBG基本概念和测量原理温度测量方法根据温度传感器的使用方式，通常分为接触法测温与非接触法测温两类，如表1所示。
表2是常用测量温度的种类及对应的特性。
表1温度测量两种方式表2常用温度计的种类及特性FBG（Fiber Bragg Grating）是近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一。
利用FBG制作的传感器除了具有普通光纤传感器体积小、灵敏度高、带宽大、抗电磁干扰能力强、安全环保等优点外，还可以实现不同功能的传感器(如，温度、应力、加速度、倾斜、压强、曲率、扭矩、振动、超声波、电磁场、浓度以及折射率)同时区分测量，克服了传统传感器测量成本高、精度低以及多个参量间相互干扰的缺点，非常适合应用到实时监测技术的领域中，十分适用于复杂恶劣的工业现场，如油气井下、高温高炉等恶劣的测量环境。
测量原理：FBG温度传感器通过测量Bragg波长的漂移实现对被测量的温度检测，如图1所示，温度的变化会引起光纤光栅的栅距和折射率的变化，从而使光纤光栅的反射谱和透射谱发生变化，当入射光经过Bragg光栅被反射回来，由于受温度的调制，其反射光的中心波长发生了漂移，其漂移量与温度、应变存在线性关系，因此，检测到波长的变化量，就可以求出温度的大小。
图1 温度传感示意图常规I型光纤光栅只能在300℃以下工作，常规FBG并不适用于高温传感领域。
能在300℃以上长期稳定工作、不发生热衰减、不论何种机理形成的光纤光栅均可称为高温光纤光栅。
常见高温光纤光栅有II型光纤光栅、IIA型光纤光栅、特殊掺杂光纤上的光纤光栅、再生光纤布拉格光栅、特殊写入方法的LPG。
（1）II型光纤光栅II型FBG一般是采用高能量紫外激光脉冲或飞秒激光脉冲来制作，其机理是在光纤纤芯／包层界面引起损伤或使光纤中的玻璃晶格结构发生熔融，从而实现周期性折射率调制。
与相比I型FBG，II型FBG的热稳定性好，具有更好的高温性能，可在800℃高温以上长时间使用。
电力电缆发热的在线监测技术【摘要】随着状态检修的深入开展，运行中电力设备数据监测和缺陷数据的采集显得非常重要。
因此，根据泉州电业局电网运行状态结合温度传感器及单片机系统制作一种新型实用的电缆在线测温仪;对电缆进行多方面多点的测温，当电缆发热温度超过规定值时可自动报警，数据储存和查询，以及对测温的数据进行分析以了解电缆运行状况，达到减少和避免火灾事故发生的目的。
1电线发热会引起火灾电缆过负荷发热会引起内部绝缘介质强度下降，比如油浸电缆是靠绝缘纸作为相间或对地绝缘.绝缘纸是用高气密性纸和去离子水洗纸浸绝缘油，当运行中的电缆温度超过规定值时，由于热的作用，绝缘纸粘度会降低并引起纸变脆，造成绝缘强度降低，当绝缘纸失去绝缘强度时，金属导线就会由于没绝缘而短路产生电弧起火。
而交联聚乙烯电缆当温度超过规定值时，轻者引起绝缘老化缩短寿命，严重时绝缘材料熔化，金属短路引起火灾。
2传统的测温方法当前电网重要的电缆隧道、夹层有安装烟火监视报警器，但是如果等到烟火监视发出报警，说明电缆已经着火冒烟，而且又不知道是那一条电缆着火。
所以，为防范未然，必须及时准确掌握每一条电缆运行中的发热情况，才能采取减少电流等措施，及时消除存在的隐患。
传统的测温方法大致有下面两种：(1)电缆接头涂色漆。
在电缆接头处涂上色漆，然后通过观察相色漆的颜色变化判断发热的情况，当相色漆的颜色变深，漆皮裂开说明接头己发热。
但是相色漆的颜色有时变化不大，很容易造成误判断，所以涂色漆的方法比较少采用。
(2)电缆连接头贴试温片。
在电缆连接头处贴上试温片，通过观察试温片的熔化判断电气接头是否发热。
试温片温度分别为红色80℃、绿色为70℃、黄色为60℃,当试温片熔化时说明接头己发热。
由于试温片比较直观所以采用较多，但试温片往往在分合闸开关时被震动掉。
3电缆发热的在线监测仪传统的测温方法既不精确又容易失效，而且很难掌握每一条电缆每一个时间的发热情况，因此，我们决定采用智能温度传感器，并结合单片机系统制作一款适合于电网电缆状态检修的监测仪。
基于FBG传感器的电力线监测系统作者：李鹏飞来源：《科技创新与应用》2014年第36期摘要：利用FBG（Fiber Bragg Grating，光纤布拉格光栅）传感器监测电力线及其输电杆塔的应变的温度变化，通过电力线中的光纤通信网络将监测信号发送至远端的监测中心，由客户机/服务器结构的软件计算出电力线覆冰厚度、电力线弧垂等数据，并且存储、计算和显示实时监测信息。
本监测系统完成了实际上线安装，并且取得良好监测效果。
关键词：光纤布拉格光栅传感器；电力线监测；分析引言随着电力系统的大范围、超高压和大容量化，电力传输线路及设备实时监测与故障定位系统建设等正成为全世界的关注焦点，成为当前电力技术的发展方向[1]。
当前已有的摄像头监测等传统监测方法在极端天气以及断电情况下无法使用，所以可靠稳定的电力线多参量实时监测成为热门研究方面。
鉴于以上原因，创新性地提出了直接利用FBG传感器对电力线及其杆塔进行监测，再经过一系列模型计算覆冰厚度等参量，充分利用FBG传感器的无源性、高可靠性、可长距离传输等优点可以克服以往监测方法的缺点，监测杆塔应变、覆冰厚度等最需要的参量，实现了可靠的电力线多参量实时监测。
1 光纤布拉格光栅传感器FBG传感器[2]是最常见的一种光纤传感器，它具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其他光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能，目前应用主要集中在温度、应变的测量。
它在建筑、石油管道等工程之中广泛使用，但未在电力系统得到广泛应用，已有应用也主要集中在高压开关柜或室内等环境中[3]。
本方案选择陶瓷保护FBG温度传感器和金属保护FBG应变传感器，以保证传感器能在复杂环境中长期正常工作，其中陶瓷保护的FBG温度传感器能够直接在高压强电环境下工作，可以安装在电力线相线上。
2 监测系统架构概述安装的FBG传感器通过安装、焊接的方式固定在电力线及其杆塔上，直接测量电力线和杆塔的应变和温度，并且通过光纤熔接的方法把传感器串联到光纤通道中，利用OPGW[4]（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，光纤复合架空地线）、OPPC[5]（Optical Phase Conductor，光纤复合相线）、ADSS（All-dielectric Self-supporting Optical Cable，全介质自承式光缆）等这些电网中广泛使用的特种光缆，为光纤传感信息的远距离传输提供通道。
