光技术在输变电设备盐密在线监测系统上的应用解读.doc

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1、电力技术ElectricPowerTechnologyVol.19No.5Mar.2010第19卷　第5期2010年3月光技术在输变电设备盐密在线监测系统上的应用李彬（河南三门峡华阳发电有限责任公司，河南　三门峡　472143）【摘　要】输变电设备的外绝缘盐密精确测量是指导设备清扫及防污闪管理工作的重点。文章首先介绍了光传感器的技术原理及盐密在线监测系统组成，然后介绍了光传感器在线盐密监测系统应用的情况，并对系统监测的盐密值进行了分析和研究。结果表明该系统可准确地在线测量输变电设备外绝缘的盐密。【关键字】光传感器；输变电设备；盐密；在线监测【中图分类号】TM726【文献标识码】B【文章

2、编号】1674-4586(201005-0030-041　前言随着我国国民经济的飞速发展，电网安全运行这一关乎国计民生的大事，已经引起了社会各方的高度关注。从各电网公司到各发电集团都将安全生产、杜绝电网事故作为重要的日常工作常抓不懈，而避免停电事故又是保障电网运行安全工作的重中之重。从20世纪80年代以来的电网事故调查表明，导致我国电网大面积停电的首要原因是污闪事故，占全部电网大面积停电原因的三分之二以上。在我国电网结构中，发电厂是电网的电源点，发电厂的安全运行是电网安全运行的根本，因此，预防、减少发电厂的污闪事故对于整个电网安全可靠运行具有十分重要的意义。传统的防污闪管理工作目前主要

3、依赖于等值盐密法的测量结果及运行经验，而等值盐密法又存在着诸多不足之处，主要反映在以下四个方面：(1测量结果分散性较大；(2盐密测试周期较长；(3是一种破坏性试验方法，无法测量饱和盐密值；(4需要投入大量的人力和物力，并且测量前一般对整条输电线路或整座变电站停电，从而带来很大的社会影响。因此在这种情况下，成功的将光技术引入“盐密在线监测”、以数据分析为核心、结合运行经验和设备特性，反映在时间段、设备区域、设备类型方面精确反映污秽状况的技术系统，开创了我国盐密在线监测领域的先河。　盐密在线监测系统中光传感器的测量原理2.1　技术原理2.1.1　光场分布理论置于大气中的低损耗石英玻璃棒就是

4、一个以棒为芯，大气为包层的多模介质光波导。在石英棒上无污染时，由光波导中的基模和高次模共同传输光的能量，其中绝大部分光能在光波导的芯中传输，但有小部分光能将沿芯包界面的包层传输，即有小部分光能进入大气传输，光波传输过程中光的损耗很小。光波导中芯和包层两部分功率的表达式：式中，u——光波导芯的标准化传播系数；W——光波导包层的标准化传播系数；——光散射常数；V——光的场强分布。式中，——光波长；——光波导的数值孔径；a——芯半径；1n——光波导芯折射率；2n——光波导包层折射率；k——真空中的波数；——归一化传播常数。2031李　彬：光技术在输变电设备盐密在线监测系统上的应用第5期显然，

5、可以通过调整、和a来改变传输光的场强分布，如图1和图2所示。图1　两种不同波长的能量分布图2　归一化半径al与光场幅的关系对于基模而言，对应于0war==（式中r表示光功半径，Wo表示模场半径）的光功为最大值的1/e2=0.1353，即将有13.53%的光功率在光波导包层中传输。对光传感器芯来说，就是将有部分光功率在大气中传输，这部分功率的大小可以通过参数a、、进行调整。当光传感器表面无污染时，即形成了以大气为包层，光传感器为芯的光波导，光功率的传输基本无损耗。2.1.2　光能损耗机理及分析当石英玻璃棒上附着有污染时，它将对光能产生损耗：一是由于污染粒子的折射率大于石英的折射率，破坏了

6、高次模的全反射传输条件。由于盐污的折射率大于石英的折射率，当传感器的石英玻璃棒上有盐污时，全反射条件被破坏，产生强漏模，使光能损耗。二是由于污染粒子对光能的吸收和散射使光能产生损耗。实验证明，大气中的各种盐、酸、碱、氨、重金属微粒、过渡金属微粒、氢氧根、灰尘等污染物对光能产生吸收作用。染物粒子对光能的散射损耗也将使光能产生损耗。光能损耗机理如图3所示。光能损耗的程度就可以反映出污染的大小。实验表明，光波导中所改变的光能参数，是由于污秽中的盐份电离成离子态和污秽中无法电离的灰份共同作用而成的。通过连续监测不同温度、湿度条件下光能参数的变化，就可以计算得出污秽物的盐密值。2.2　工作方式光

7、传感器盐密在线监测系统主要由数据监测终端和数据监测中心两部分组成，是一种智能化大范围远程分布式盐密实时监测系统。系统利用现场安装的数据监测终端，采集现场的温度、湿度以及光能参数等，通过GSM的数据通信模块，将现场采集的数据发送到盐密监测中心，盐密监测中心的工作站根据盐密数学模型的计算得到盐密数据，并采用数据库技术进行数据管理，可实现自动、连续在线监测绝缘子污秽状况。3　光传感器盐密在线监测系统优点3.1　光传感器测量盐密的准确性由于该系统是通过