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电力电缆分布式光纤测温系统技术规范

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电力电缆运行温度测量与导体温度计算是提高电力电缆线路安全可靠运行的有效措施之一,也是提 高电缆线路载流能力的重要手段。为规范电力电缆分布式光纤测温系统的技术要求试验检测项目及试验 方法等,特制定本标准。

标准规定了电力电缆分布式光纤测温系统(以下简称光纤测温系统)的工作条件、技术指标、试 验检测项目、试验方法、通信数据格式及安装应用等。本标准适用于安装在单芯电力电缆上的光纤测温系统,其他应用方式可参照本标准实行。

什么是分布式光纤测温技术

电力电缆分布式光纤测温 Distributed Optical Fiber Temperature Sensor System for Power Cable 利用沿电缆设置的测温光缆作为传感器,采用光时域反射(OTDR)或光频域反射(OFDR)技术 对电缆的运行温度实时监测的系统。一般由测温光缆、测温主机及监测计算App等组成。

测温光缆 Optical Fiber Cable for Temperature Measurement

一种用于温度测量的光缆。

测温光缆按其在电缆线路中的布置形式为内置式和外置式。内置式测温光缆是在电缆生产过程中将 测温光缆置于电缆结构层中;外置式测温光缆是沿电缆线路按一定方式固定在电缆外护套表面。

测温主机 Temperature Monitoring Device 由光-电处理单元和控制单元等组成。

光-电处理单元指用于产生、传输和接收光信号的所有硬件和App。包含激光源、光开关、数据采 集单元、微处理器、存储单元及通信单元等。控制单元指对所测得的温度数据处理、计算及保存的所有硬件和App。

单通道测量时间 Single-channel Measurement Time

光纤测温系统的一个通道完成一次最大标称长度范围内的温度测量所需的时间。

空间分辨率 Spatial Resolution

在测温光缆上某点出现温度阶跃变化时,光纤测温系统所能测得的该温度阶跃变化值的10%到90% 之间的距离长度

温度测量准确度 Accuracy of Temperature Measurement

在一定温度范围内光纤测温系统所测得的温度值与标准温度计的测量值之间的最大偏差值。

定位准确度 Accuracy of Positional Resolution

对测温光缆上的某温度变化段(或点)与测量原点的距离,光纤测温系统的测量长度值与标准尺测 量值之间的最大偏差值。

导体温度计算准确度 Accuracy of Conductor Temperature Calculation

对电力电缆的导体温度值,光纤测温系统的实时计算值与热电偶测量值之间的最大偏差值。

动态载流量 Dynamic Cable Rating

根据测得的电缆运行温度,实时计算出的电缆线路当前时间段内的许用载流量。

热温点Hot Spot

在电缆线路路径上,影响电缆线路载流量、散热条件最差的区域段(或点)及短时温度异常变化的 区域段(或点)。

远端位置 the Distal Position

在光纤测温系统单通道标称测量距离的末端位置。

光纤测温系统所配置的测温光缆需满足如下工作条件:

a) 测温光缆的工作条件应符合电力电缆的运行工作条件;

b) 带护套的测温光缆应满足-20°C?+75°C温度范围内连续稳定测量,允许短时承受150°Co

测温主机的正常工作条件

光纤测温系统的测温主机应在以下条件下运行:

a) 环境温度:户内:-5°C?+40°C;

b) 环境相对湿度:5%?95% (产品内部,既不应凝露,也不应结冰);

c) 大气压力:80kPa?llOkPa;

d) 场地安全要求:符合GB/T 9361 B类安全规定;

e) 系统安全要求:符合GB 4943的相关规定;

f) 外壳防护要求:宜至少满足IP30;

g) 工作电源:

—额定电压:AC 220V+15%;

—频率:(50 + 0.5) Hz;

—电源谐波总畸变率:7HRW8%。

特殊工作条件

当超出规定的工作条件时,由用户与供应商协商确定。

技术要求

?一般规定

光纤测温系统的接入不应改变电缆线路的连接方式、密封性能、绝缘性能及电气完整性,不应影响 现场其他设备的安全运行。

测温光缆

测温光缆应满足如下技术要求:

a) 多模光缆应符合GB/T 12357的有关规定,单模光缆应符合GB/T 9771的有关规定,一般采用 多模光缆。

b) 测温光缆的最小弯曲半径应小于电缆线路最小弯曲半径要求,内置式测温光缆的中心管式结构 在电缆线路最小弯曲半径情况下不应出现断裂等情况。

c) 如有阻水、阻燃要求,可采用合适的阻水、阻燃材料填充,阻水、阻燃材料应不损害光纤测温 及传输特性和使用寿命。

测温主机

电缆线路运行温度实时在线监测

实时测量电缆结构层的温度及温度分布,实时显示电缆线路运行温度的最大值、最小值和平均值等。

热温点的测量与定位

对电缆线路上的热温点可实时进行温度测量及定位,并对热温点的位置变化进行连续测量与记录。

数据通信

应满足IEC 61850通信标准,可与综合监测单元或站端监测单元进行信息数据交换;具有接收和执 行远程对时、参数调阅和命令设置的功能。可采用RS485、GPRS等其他辅助通信方式。

可按IEC61850规定的数据格式将一段时间段内的原始温度数据和特征数据等上传到监控中心。 可按IEC 61850规定的数据格式将当前的运行温度、导体计算温度及动态载流量等数据上传到监控 中心。

报警功能

异常情况下应自动启动报警,并将报警信息(位置、温度、时间等)按IEC 61850通信标准上传至 上级综合监控平台,并可通过短信平台等途径通知相关人员。报警限值应不少于两级设置,报警事件的 准确率应不低于99%O应至少具有以下报警功能:

温度超限报警

可分区设置超温报警值,当监测温度超过报警设定值或导体温度计算值超过报警设定值时,启动报 警。对于外置测温光缆形式,温度超限报警的推荐设定值为50°C;对于内置测温光缆形式,温度超限报 警的设定值宜根据测温光缆所在结构层的最高允许温度确定。

温升速率报警

可分区设置温升速率报警值,一定时间内当监测温度变化超过设定值时启动报警。温升速率报警推 荐设定值为在相邻测量周期内温度升高超过4°C。

温差报警

当电缆线路三相运行温度差值超过设定值时或当电缆线路某段温度最高值和线路平均值的差值超 过设定值时启动报警。温差报警的推荐设定值为温度差值超过15°C

温度异常点寸艮警

当电缆线路某一点的温度值与其周围5m内的其他点的温度值的差值超过设定值时启动报警。温度 异常点报警的推荐设定值为温度差值超过10°C

功能异常报警

当光纤测温系统的通信、温度测量、温度计算等功能出现异常情况时应启动报警。

监测计算App的基本功能

电缆导体温度计算

应能实时计算电缆线路的导体温度值及温度分布,实时显示电缆导体温度的最大值、最小值和平均 值等。

电缆线路动态载流量计算

应能实时计算出电缆线路的动态载流量,给出电缆线路的最大允许载流量与允许时间及电缆导体温 度的对应关系。

数据保存及事件识别

应完整存储电缆线路运行温度、导体温度、负荷电流、热温点温度及位置等数据,具有断电不丢失 数据、数据自动定期保存及数据备份的功能,具有上传数据及异常数据单独保存功能,异常情况下应能 够正确建立事件标识。

光纤联系

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