地铁轨道系统为什么要使用光纤温度传感器

我国城市轨道交通牵引供电系统供电制式为DC750V 和DC1500V，分别对应于第三轨和架空接触网受流方式。这种供电制式的变压器次级绕组最高电压已经超过 1KV，但是传统以 Pt100作为测温传感器的《变压器用电子温控器》(JB/T7631-2005)规定的测量范围只能局限在1KV以下，因此轨道交通对温度传感器探头及引线有更高的耐压要求。

轨道交通光纤温控器使用我公司自主研发的荧光光纤温度探测器作为测温传感元件。此测温传感元件对电磁干扰免疫、耐高压(100KV/光纤对地引出线距离0.4m)。荧光式光纤测温从测温源头上彻底切断测温元件传输至远方显示仪表的干扰，提升了轨道交通的安全等级。

光纤测温设计原则

(1)安全性原则

为了防止该测温系统对已有设备造成干扰，从供电电源、信号输入端、信号输出端和温控箱外壳，实现与外界电气干扰信号的隔离与屏蔽。

(2)可靠性原则

软硬件资源需要保障光纤测温系统的7×24小时不间断、可靠运行，因此必须配备完善的可靠性措施设计，保证系统运行的高度可靠，充分考虑系统关键应用的可靠性要求。

(3)可移植性原则

现场设备的发热点不同，有可能根据实际情况增加或者更改测温点，因此在实际应用过程中需要将此测温点移动到其他地方，并不影响系统性能。

(4)开发性原则

测温系统采用标准的通讯协议与通讯接口，遵从国际标准及工业标准，使网络具有开放性和兼容性，以便将来接入客户自身系统。

(5)可管理性原则

测温系统应具备良好的可管理性，是的客户在使用过程中能迅速定位发热故障点，测温点需编号，具有可视化的现场结构图，设备维护简单。3、系统图拓扑图荧光光纤在线监测系统主要由荧光光纤温度探测器、光纤温度解调仪、显示仪表、监控主机和系统软件组成。

变电所系统含2台光纤测温系统，每台光纤温度解调仪装置带6路测温通道，每个通道可接1路光纤，光纤探头安装在用户所需的测温点上，例如变电所内整流变压器、配电变压器的三相绕组及铁芯，整流器进线电缆头。变送装置通过RS485通讯将数据传输到显示仪表中，显示仪表具有温度显示、报警设置、声光报警和故障诊断等功能。可以实现就地显示功能。部分区间跟随所、场段跟随所距离控制室较远，采用光纤收发器传输方案。显示仪表具有将温度模拟量信号、超温报警、超高温跳闸及风机运行/故障、外壳开门等信息能通过远程通信口(对于区间、场段跟随所须采用光口传输)上送到变电所综合自动化系统及远方电力调度系统。

监控主机应能实时接受、处理来自光纤温度解调仪发来的正常信息、故障信息、灾害信息，并对其进行快速处理和管理，监控主机具有故障监控、显示、报警、信息交换等功能，同时通过网络可实现远程监控。每座变电所设置1台监控主机。

系统软件的主要功能包含实时温度的本地监控、实时数据的远程监控、高/低温报警、高/低温预警、历史数据回放、报警前后曲线、温度导出至 Excel 等功能。

现场控制单元将数据存储在本地存储时间为1个月，可实现历史数据回放，实时的温度数据以及历史温度数据可以导出 EXCEL 文档，供用户查看。

现场控制单元实时将温度数据通过光纤通信通道将温度数据上传到控制室的主机，控制室主机可以就地查看现场各个热点温度信息，当相对温度超温，或者发生温度突变的情况下，根据设置的报警阈值。提示超温报警，提醒用户查看现场情况，报警信息可生成报表导出。

光纤测温系统组成部分

荧光光纤温度探测器光纤传感器包含三部分：①光纤接头②光纤③光纤探头

光纤探头由 ST 接头、光纤光缆、末端感温端三部分组成。荧光光纤温度探测器除 ST 接头外不含任何金属材质，ST 接头是与电子模块的连接部分。

光纤光缆为传光部分，内部为石英光纤，石英光纤外部有涂覆层和包层，最外部为特氟龙保护套，末端感温端含有感温稀土材料，受固定波长光线照射后激发荧光。激励停止后，荧光余辉的衰变时间常数和温度的关系是类指数函数。通过测量余辉的时间常数即可求得温度。光纤整体耐 200℃高温，外表直径为 3mm。长期弯曲③①②半径 13.2cm。短期弯曲半径 4.4cm。

传感器探头材质稀土荧光物质，相比其他光纤温度测量原理，其最大优点就是温度测量与光强无关。在硬件上对荧光强弱、光路衰减以及电路漂移的不一致性具有较强兼容性。也因此不受电磁场干扰、耐受高压，非常适用于高电压、强磁场、易燃易爆的测温场合。

荧光式光纤解调仪

光纤温度解调仪实时接收荧光光纤温度探测器送来的携带有温度信息的光信号，并把其解调为温度数值，实现对被监测部位的温度测量。该产品在高电压、强电磁干扰等特殊环境下测温有着独特的技术优势。其中光纤温度解调仪使用的荧光式光纤温度传感器的温度热点与测量信号接收部分没有使用电气连接，能长期高精度和高稳定度工作，这大大提高了其应用范围。与此同时，光纤温度解调仪有效地解除了变电所内整流变压器、配电变压器的三相绕组及铁芯，整流器进线电缆头因长期处于过高温环境下使用而缩短寿命，甚至烧毁绕组、电缆，不利于变压器的安全运行等这些方面的隐患。变送器的精度及灵敏度高且耐高压防腐蚀、可远程监测、寿命长，体积小、使得仪表维护简易方便，运输安全，其内部模块化集成设计，美观合理。该装置含有 6 路光纤测温通道，采样温度时间间隔为 500ms,采样的数据通过光纤通讯，将温度信息远传到现场控制单元。变送装置内部含电源滤波电路，内部采用高性能CPU，保证数据处理与数据传输的可靠性。

轨道交通光纤远方显示仪表(以下简称显示仪表)是我公司专为轨道交通、电站、机场等工作环境恶劣、对显示仪表有特殊要求的用户而开发的高性能产品，内部结构采用板载接触器设计，该产品在行业上均为首创。功能上，是现有国内外产品最全面的温控器;性能上，具有良好的 EMC 电磁抗干扰。目前该系列温控器已在乌鲁木齐地铁一号线、南京地铁、福州地铁等处得到广泛应用。

光纤测温系统主要设计特点：

显示仪表的防护等级为 IP54，可有效防止水滴、灰尘进入温控器。

超温报警、超温跳闸等输出触点为交直流大容量大功率触点。

采用 LCD 液晶显示器和 LED 显示灯，中英文显示界面。

采用日历时钟，内部带锂电池，断电后无需重新设置时钟。

采用标准的 RS485 通讯接口，有对时功能，时标精确到毫秒级。

显示仪表主要器件采用进口产品，保证硬件的可靠性。

综合应用单片机技术，能有效地判别传感器开路等故障信号，保证了变压器在停、送电情况下，显示仪表不会误发超温报警或超温跳闸等信号。