[发明专利]一种GIS内部接头温度在线监测装置及方法

权利要求书

1.一种GIS内部接头温度在线监测装置，其特征在于：包括光纤光栅传感器、信号贯通盘、光纤测温调节模块和上位机，光纤光栅传感器固定在GIS设备内部接头位置，每个内部接头上的光纤光栅传感器通过信号贯通盘连接至光纤测温调节模块，光纤测温调节模块与上位机通信连接。

2.根据权利要求1所述的GIS内部接头温度在线监测装置，其特征在于：信号贯通盘安装在GIS设备的手孔处，信号贯通盘为圆盘形，信号贯通盘上开有多个使光纤光栅传感器通过的连接孔。

3.根据权利要求1所述的GIS内部接头温度在线监测装置，其特征在于：所述光纤测温调节模块包括宽谱光源、环形器、光开关、光谱仪模块、数据采集与处理模块、通信模块，光开关与光纤光栅传感器的尾纤相连，环形器连接在宽谱光源、光开关、光谱仪之间，用于传输宽谱光源至光开关、光开关至光谱仪模块的光信号，光谱仪模块与数据采集与处理模块相连，数据采集与处理模块通过通信模块与上位机相连。

4.根据权利要求1或3所述的GIS内部接头温度在线监测装置，其特征在于：所述通信模块为IEC61850驱动模块。

5.根据权利要求1所述的GIS内部接头温度在线监测装置，其特征在于：光纤光栅传感器以GIS设备内部的盆支撑绝缘子为界限，位于盆支撑绝缘子与导体螺栓固结侧的光纤光栅传感器采用陶瓷串式光纤光栅传感器，位于盆支撑绝缘子与导体插接式连接侧的光纤光栅传感器采用陶瓷单点式光纤光栅传感器。

6.根据权利要求5所述的GIS内部接头温度在线监测装置，其特征在于：陶瓷串式光纤光栅传感器按照平行于接头和垂直于接头各一串的方式设置。

7.根据权利要求1所述的GIS内部接头温度在线监测装置，其特征在于：光纤光栅传感器的测温端头通过捆扎的方式紧固在被测接头表面。

8.一种GIS内部接头温度在线监测方法，其特征在于：包括以下步骤：S01)、宽谱光源发出的光信号经环形器进入光开关，光开关与光纤光栅传感器的尾纤相连，将光信号传输到光纤光栅传感器的测温端头，光纤光栅传感器的测温端头安装在GIS设备内部接头上；S02)、当GIS设备内部接头温度发生变化时，光纤光栅传感器测温端头的光栅特征波长变化，经光纤光栅传感器测温端头反射后，再次通过光纤光栅传感器尾纤将光栅特征波长发生变化的光信号传输到光开关，光开关将接收的光信号传输给环形器，环形器定向将此光信号送入光谱仪模块；S03)、光谱仪模块测量接收光信号的特征波长λ_B及强度，然后将测量的特征波长λ_B及强度传递至数据采集及处理模块；S04)、数据采集与处理模块将本次采集的特征波长λ_B与上次采集的特征波长进行对比，得到反射光特征波长变化Δλ_B，根据公式(1)计算温度变化ΔT，λ_B为本次采集的特征波长，α_f为光纤的热膨胀系数，Λ为光栅周期，ξ为光纤材料的热光系数，n为纤芯的有效折射率；若温度变化小于阈值T，将光纤的热膨胀系数α_f和热光系数ξ认为是一个固定常数，通过公式1计算温度变化ΔT，从而计算出被测接头目前的温度值，若温度变化大于阈值T，则光纤的热膨胀系数α_f和热光系数ξ随温度变化而变化，通过多次试验统计所得的拟合曲线可知，光纤反射光特征波长变化Δλ_B与温度变化ΔT近似成二次非线性关系，当已知反射光特征波长变化Δλ_B时，通过解析可以计算得出被测接头的温度值，而实际测量过程中，被测GIS内部接头温度极限值低于75℃，在阈值T范围内，可认为光纤反射光特征波长变化Δλ_B与温度变化ΔT成线性关系；S05)、数据采集与处理模块将计算的接头温度值通过通信模块发送至上位机，上位机对接收的温度值进行预警判别通过人机交互界面实时显示被测接头的温度信息和响应的预警信息。