吳曉文，舒乃秋，李洪濤，金向朝，謝志楊

（1.武漢大學(xué) 電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430072；2.廣東電網(wǎng)公司佛山供電局，廣東 佛山 528000）

0 引言

氣體絕緣開(kāi)關(guān) GIS（Gas Insulated Switchgear）設(shè)備理論上故障率低，但一旦發(fā)生故障其后果較普通電氣設(shè)備更加嚴(yán)重[1]。2007年7月12日，佛山供電局轄區(qū)荷城變電站GIS母線對(duì)地?fù)舸?010年6月11日，220 kV丹桂站GIS母線發(fā)生三相短路故障，電弧導(dǎo)致母線燒蝕。造成上述故障的原因在于GIS母線觸頭因接觸電阻增大產(chǎn)生過(guò)高的溫升導(dǎo)致母線觸頭表面熔焊，熔焊產(chǎn)生的金屬微粒致使電場(chǎng)畸變，進(jìn)而引發(fā)電弧。因此，如果能夠?qū)IS母線溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控母線溫度及其發(fā)展趨勢(shì)，在母線過(guò)熱時(shí)進(jìn)行超溫預(yù)警并組織檢修，將有利于降低GIS母線過(guò)熱性故障的發(fā)生幾率，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)意義。

目前，GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)主要難度在于傳感器性能不能滿足實(shí)際需要，表現(xiàn)在傳感器靈敏度及測(cè)溫精度不夠，不能快速響應(yīng)GIS母線溫度變化。常用的非在線監(jiān)測(cè)手段如紅外測(cè)溫方法，主要采用手持式紅外熱像儀對(duì)GIS母線溫度進(jìn)行定期檢測(cè)，其分辨率與測(cè)溫精度較高，但價(jià)格昂貴，測(cè)試的有效性易受到環(huán)境等因素的影響，而且難以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一體化集成[2-3]。分布式光纖測(cè)溫技術(shù)根據(jù)光纖中激發(fā)的反斯托克斯光與斯托克斯光光強(qiáng)的比值實(shí)現(xiàn)溫度解調(diào)，具有抗電磁干擾、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，屬于在線監(jiān)測(cè)方法，同時(shí)也在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，但存在測(cè)溫精度低、空間定位精度較差等問(wèn)題[4-7]。

光纖光柵測(cè)溫技術(shù)根據(jù)入射波長(zhǎng)與反射波長(zhǎng)變化解調(diào)溫度信號(hào)，具有抗干擾能力強(qiáng)、尺寸小巧、可定點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)[7-8]，其靈敏度及遲滯特性與傳感器的增敏及封裝方法密切相關(guān)，通過(guò)設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)或材料的基底，可顯著提高測(cè)量精度及靈敏度，從而滿足實(shí)際需要。本文利用光纖光柵作為溫度傳感元件，設(shè)計(jì)并研制了GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)佛山供電局某110 kV變電站室內(nèi)GIS母線各間隔三相母線及其對(duì)應(yīng)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。與手持式紅外熱像儀測(cè)溫結(jié)果的對(duì)比以及現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行情況表明，該GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有較高的測(cè)溫精度及靈敏度，能夠?qū)崟r(shí)、有效監(jiān)測(cè)母線的發(fā)熱狀況，提高了GIS的安全運(yùn)行水平。

1 光纖光柵溫度傳感原理

光纖光柵利用光纖材料的光敏性在光纖纖芯通過(guò)紫外光曝光的方法形成空間相位光柵制作而成，其傳感原理是通過(guò)外界參量對(duì)光纖光柵中心波長(zhǎng)的調(diào)制以獲取信息。根據(jù)光柵理論[9]，寬帶連續(xù)光通過(guò)光纖光柵時(shí)，與光纖光柵中心波長(zhǎng)相匹配的光波將發(fā)生反射，其余光波直接透射過(guò)去，如圖1所示。

圖1 光纖光柵傳感原理圖Fig.1 Schematic diagram of fiber Bragg grating sensor

光纖光柵中心波長(zhǎng)與纖芯有效折射率和光柵調(diào)制周期的關(guān)系表述為[10-11]：

其中，λB為光纖光柵中心波長(zhǎng)，neff為纖芯有效折射率，Λ為光纖光柵調(diào)制周期。

由式（1）可知，纖芯有效折射率和光纖光柵調(diào)制周期的變化均會(huì)改變光纖光柵的中心波長(zhǎng)，根據(jù)光纖材料的熱光效應(yīng)，纖芯有效折射率和光柵調(diào)制周期均隨溫度變化而變化。忽略波導(dǎo)效應(yīng)，將式（1）進(jìn)行泰勒展開(kāi)，同時(shí)保留一階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)[8]：

其中，α為裸柵熱膨脹系數(shù)，ξ為裸柵熱光系數(shù)。由式（2）得知，溫度變化對(duì)光纖光柵中心波長(zhǎng)的影響是由熱膨脹效應(yīng)及熱光效應(yīng)產(chǎn)生的，通過(guò)檢測(cè)光纖光柵入射波長(zhǎng)與反射波長(zhǎng)的變化即可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)-溫度解調(diào)。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由光纖光柵傳感器陣列、參考光纖光柵、寬帶光源、3 dB耦合器、可控鋸齒波發(fā)生器、F-P腔可調(diào)濾波器、光電轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)字信號(hào)處理模塊以及工控機(jī)等組成。圖2為系統(tǒng)硬件原理框圖。

圖2 系統(tǒng)硬件原理框圖Fig.2 Block diagram of system hardware

如圖2所示，數(shù)字信號(hào)處理模塊控制鋸齒波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)F-P腔濾波器進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，寬帶光源發(fā)出的光波經(jīng)F-P腔濾波器掃描后輸出一系列離散脈沖光信號(hào)，該脈沖光經(jīng)3dB耦合器分別進(jìn)入光纖光柵傳感器陣列以及參考光纖光柵陣列，而只有與各光纖光柵中心波長(zhǎng)相匹配的脈沖光才能夠被反射回來(lái)，光電轉(zhuǎn)換器將反射回的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行整形、濾波等處理，數(shù)字信號(hào)處理模塊將處理后的信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，通過(guò)一定的峰值查找辦法確定各反射光中心波長(zhǎng)的位置及其對(duì)應(yīng)的鋸齒波掃描電壓值，并根據(jù)擬合得出的F-P腔掃描電壓與透射波長(zhǎng)的關(guān)系實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)解調(diào)[12-13]。最后工控機(jī)根據(jù)波長(zhǎng)與溫度之間的標(biāo)定關(guān)系計(jì)算出每個(gè)光纖光柵傳感器的溫度值并存儲(chǔ)。

3 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

3.1 光纖光柵增敏封裝及傳感器陣列設(shè)計(jì)

由于裸柵靈敏度只有10 pm／℃左右，因此通常把光纖光柵預(yù)拉伸后封裝在具有更高熱膨脹系數(shù)的基底材料中以達(dá)到增敏目的，稱(chēng)為增敏封裝。增敏后的波長(zhǎng)-溫度關(guān)系為[8]：

其中，Pe為光纖的有效彈光系數(shù)，αs為封裝材料的熱膨脹系數(shù)。對(duì)于鋁合金增敏光纖光柵，其靈敏度可達(dá)到30 pm／℃，提高到未增敏時(shí)的3倍。

受封裝工藝的影響，光纖光柵傳感器內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變不均，對(duì)傳感器線性度、遲滯特性以及重復(fù)性有很大影響，如何控制封裝工藝是傳感器制作的關(guān)鍵。為了降低復(fù)雜增敏結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器特性的影響，本文采用單一鋁合金材料作為增敏基底。將光纖光柵經(jīng)過(guò)不同程度的預(yù)拉伸后，利用353ND雙組份環(huán)氧樹(shù)脂粘接在基底上。待膠完全干結(jié)后，為了消除光纖光柵傳感器的殘余應(yīng)力，將光纖光柵傳感器置于高低溫箱內(nèi)反復(fù)進(jìn)行升降溫老化實(shí)驗(yàn)。由于封裝工藝的差別，即使同一批光纖制作的光纖光柵溫度敏感特性也略有不同。因此，用作傳感的光纖光柵溫度傳感器需要分別經(jīng)過(guò)高低溫標(biāo)定實(shí)驗(yàn)才能確定各自的波長(zhǎng)-溫度關(guān)系。具體方法為，將傳感器置于高低溫箱內(nèi)，調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度由5℃升高至60℃，再降至5℃（具體溫度范圍由安裝現(xiàn)場(chǎng)溫度決定），每隔5℃記錄一次傳感器波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，并以鉑電阻點(diǎn)溫計(jì)（精度0.05℃）測(cè)量箱內(nèi)實(shí)際溫度，每次溫度穩(wěn)定時(shí)間約為40 min，如此重復(fù)3次后對(duì)各行程波長(zhǎng)取平均值。采用上述標(biāo)定方法得到的波長(zhǎng)-溫度曲線如圖3所示，傳感器靈敏度為30 pm／℃，遲滯小于10 pm，通過(guò)該標(biāo)定曲線配置傳感器參數(shù)后，傳感器測(cè)溫精度達(dá)到0.3℃。

圖3 波長(zhǎng)與溫度標(biāo)定曲線Fig.3 Calibration curves of wavelength and temperature

鋁合金增敏封裝后的光纖光柵溫度傳感器，主要由增敏基底、蓋板、熱縮管及光纖光柵構(gòu)成。光纖光柵傳感器位于蓋板及基底之間，熱縮管與蓋板的作用在于保護(hù)光纖及光纖光柵，使其免受外力破壞。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)GIS的實(shí)際結(jié)構(gòu)，GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為4個(gè)通道（包括32個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每8只不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵溫度傳感器串聯(lián)構(gòu)成1個(gè)測(cè)溫通道），其中3個(gè)通道分別用于不同間隔A相、B相和C相的溫度監(jiān)測(cè)，1個(gè)通道懸空用于監(jiān)測(cè)各間隔對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度。

3.2 波長(zhǎng)解調(diào)模塊

光纖光柵傳感器陣列與工控機(jī)以外的其他硬件統(tǒng)稱(chēng)波長(zhǎng)解調(diào)模塊，主要分為光路部分和電路部分。

光路部分包括寬帶光源、F-P腔濾波器、3dB耦合器以及參考光纖光柵。其中，光源選用寬帶ASE光源，中心波長(zhǎng)為1550 nm，帶寬為±40 nm，輸出功率為3 mW；由于采用波分復(fù)用方式，寬帶光源的波長(zhǎng)范圍必須能夠滿足傳感器陣列復(fù)用的要求，本系統(tǒng)中每只傳感器占用4 nm的帶寬；F-P腔掃描濾波器采用MOI公司產(chǎn)品，型號(hào)為FFP-TF，中心波長(zhǎng)為1550 nm，自由光譜范圍為60 nm，由于F-P腔濾波器腔長(zhǎng)漂移、驅(qū)動(dòng)元件非線性以及壓電體的遲滯特性，因此F-P腔濾波器的輸入與輸出存在著很大的非線性，此處采用參考光纖光柵作為光纖光柵傳感器陣列波長(zhǎng)解調(diào)的基準(zhǔn)，利用文獻(xiàn)[12-13]提出的曲線擬合方法確定F-P腔掃描電壓與透射波長(zhǎng)的關(guān)系；3 dB光纖耦合器的中心波長(zhǎng)為1 550 nm，帶寬±40 nm，其作用在于將F-P腔濾波器輸出的光分離到光纖光柵傳感器陣列中，并將光纖光柵反射光傳輸至光電轉(zhuǎn)換器。

電路部分包括光電轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理電路、鋸齒波發(fā)生器以及數(shù)字信號(hào)處理模塊4個(gè)部分。其中，鋸齒波發(fā)生器與數(shù)字信號(hào)處理模塊最為關(guān)鍵。

可控鋸齒波發(fā)生電路的作用是產(chǎn)生頻率800Hz、幅值0～18 V的連續(xù)穩(wěn)定鋸齒波電壓信號(hào)，通過(guò)該電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)F-P腔濾波器進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。該電路主要由波形發(fā)生器ICL8038、儀表放大器AD620、光耦合器4N33、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD14538以及模擬開(kāi)關(guān)CD4053組成。如圖4所示，數(shù)字信號(hào)處理模塊輸出“開(kāi)關(guān)信號(hào)”控制波形發(fā)生器ICL8038起振。使用ICL8038的2路輸出電壓信號(hào)，一路為鋸齒波電壓信號(hào)，另一路為方波電壓信號(hào)。由于ICL8038輸出的鋸齒波電壓無(wú)法達(dá)到驅(qū)動(dòng)F-P腔濾波器的要求，因此該鋸齒波電壓信號(hào)需要通過(guò)AD620進(jìn)行放大。另一路方波電壓信號(hào)則通過(guò)光電耦合器件4N33后產(chǎn)生0～5V的方波，CD14538將該方波轉(zhuǎn)換為“脈沖信號(hào)”，利用該脈沖信號(hào)控制數(shù)據(jù)采集的開(kāi)始與結(jié)束時(shí)刻。

需要說(shuō)明的是，AD620輸出的鋸齒波電壓信號(hào)除了驅(qū)動(dòng)F-P腔進(jìn)行掃描濾波外，還通過(guò)P3送至數(shù)字信號(hào)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理模塊接收信號(hào)調(diào)理模塊輸出的波長(zhǎng)電壓值。數(shù)字信號(hào)處理器芯片正是利用這2組電壓的采集結(jié)果實(shí)現(xiàn)峰值查找，進(jìn)而根據(jù)F-P腔濾波器的電壓-波長(zhǎng)擬合關(guān)系進(jìn)行波長(zhǎng)解調(diào)與存儲(chǔ)。數(shù)字信號(hào)處理模塊采樣頻率為50 Hz，采樣波形如圖5所示。

圖4 鋸齒波發(fā)生器電路原理圖Fig.4 Schematic diagram of sawtooth wave generator circuit

圖5 DSP采樣波形Fig.5 Waveform of DSP sampling

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件部分采用VB語(yǔ)言編制，系統(tǒng)模塊主要包括：傳感器參數(shù)配置、采集控制、波長(zhǎng)-溫度轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障診斷以及歷史數(shù)據(jù)查詢等，程序流程如圖6所示。

由于各傳感器參數(shù)并不一致，采用Gauss-Newton法對(duì)每只傳感器的波長(zhǎng)-溫度標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，將各傳感器參數(shù)存入SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，在程序初始化時(shí)調(diào)用；傳感器波長(zhǎng)信號(hào)采用LAN端口由數(shù)字信號(hào)處理模塊通過(guò)用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議（UDP）傳輸至工控機(jī)，由工控機(jī)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)-溫度轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)，存儲(chǔ)格式包括傳感器編號(hào)、日期、時(shí)間及溫度值；系統(tǒng)可自動(dòng)設(shè)置采樣周期，正常情況下按照所設(shè)置的采樣周期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)過(guò)熱故障系統(tǒng)首先連續(xù)采集3次以排除干擾因素，之后加快采集頻率，每分鐘采集一次溫度值；將實(shí)時(shí)溫度與環(huán)境溫度、同相各傳感器溫度以及歷史溫度對(duì)比分析實(shí)現(xiàn)故障判斷并在故障情況出現(xiàn)時(shí)發(fā)出預(yù)警信息；故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置用戶權(quán)限，不得隨意更改；軟件集成了GIS母線各間隔、各相序當(dāng)天溫度曲線顯示功能，同時(shí)各項(xiàng)歷史數(shù)據(jù)，如年、季度、月份、日等，可方便查詢并直觀顯示，以便了解GIS母線的歷史溫度狀況。

為了避免系統(tǒng)出現(xiàn)故障誤報(bào)的情況，系統(tǒng)利用相同間隔不同相母線溫度、單一間隔單相母線歷史溫度與環(huán)境溫度形成三重故障判據(jù)對(duì)是否出現(xiàn)故障進(jìn)行診斷，如果3個(gè)判據(jù)同時(shí)滿足則判定該間隔母線發(fā)生故障，診斷流程如圖7所示。值得一提的是，由于GIS母線溫度受環(huán)境溫度以及通風(fēng)條件的影響較大，因此各個(gè)判據(jù)的合理閾值需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)逐步確定。根據(jù)目前的試運(yùn)行結(jié)果，正常情況下母線各監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度與環(huán)境溫度具有相同的變化幅度，二者最大差值不超過(guò)3℃；三相導(dǎo)體溫差穩(wěn)定，且最大溫差不超過(guò)2℃；考慮接觸電阻增大引起的發(fā)熱屬于緩慢變化的過(guò)程，與10 d內(nèi)平均歷史溫度的對(duì)比閾值暫定為1℃。

圖6 系統(tǒng)軟件流程圖Fig.6 Flowchart of system software

圖7 過(guò)熱故障診斷流程圖Fig.7 Flowchart of overheat diagnosis

5 現(xiàn)場(chǎng)安裝及試運(yùn)行

5.1 傳感器的安裝布局

根據(jù)溫度場(chǎng)數(shù)值仿真結(jié)果[14-15]，考慮GIS母線外殼內(nèi)部SF6氣體的流動(dòng)性，溫度較高的氣體密度較小，浮力的作用使其主要集中于外殼內(nèi)部上方位置，下方流體幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)。外殼最高溫度位于A、C相導(dǎo)體上方，最低溫度位于B相導(dǎo)體下方。對(duì)于母線波紋管位置，綜合考慮最佳測(cè)溫靈敏度以及因傳感器過(guò)于接近而導(dǎo)致各測(cè)點(diǎn)溫度無(wú)明顯差異等問(wèn)題，傳感器安裝位置如圖8（a）所示；對(duì)于母線各間隔出線位置，受熱氣體在母線豎直部分絕緣子下方聚集，冷卻后又回流到導(dǎo)體附近，所以最高溫度出現(xiàn)在母線豎直部分，考慮溫度測(cè)量的靈敏度以及母線結(jié)構(gòu)對(duì)安裝位置的影響，傳感器安裝位置如圖8（b）所示。

圖8 GIS母線不同位置傳感器安裝示意圖Fig.8 Schematic diagram of sensor installation for GIS bus

根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，母線導(dǎo)體的最高允許溫度為85～90℃，外殼的最高允許溫度為65～70℃。目前已有研究成果表明GIS外殼溫度能夠即時(shí)響應(yīng)導(dǎo)體溫度變化，并且均對(duì)穩(wěn)態(tài)情況下母線溫度場(chǎng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[16-17]。分析結(jié)果表明，對(duì)于三相GIS母線，穩(wěn)態(tài)情況下導(dǎo)體溫度變化1℃，外殼溫度變化達(dá)到0.42～0.56℃。而本文設(shè)計(jì)的光纖光柵溫度傳感器靈敏度為30 pm／℃，分辨率達(dá)到0.03℃，因此完全滿足GIS母線測(cè)溫的要求。

5.2 與紅外測(cè)溫法對(duì)比

為了驗(yàn)證GIS母線導(dǎo)體溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)溫的準(zhǔn)確性，將系統(tǒng)測(cè)溫結(jié)果與TherCAM P45型手持式紅外熱像儀測(cè)溫結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如表1所示。對(duì)于母線不同位置處的7個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，手持式紅外測(cè)溫儀測(cè)量結(jié)果與系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果一致，最大偏差為2.21%。另外，通過(guò)人為增加GIS母線表面的對(duì)流換熱效果，在1 min內(nèi)，基于光纖光柵測(cè)溫技術(shù)的GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠迅速感應(yīng)溫度變化，手持式紅外測(cè)溫儀所測(cè)溫度幾乎不變，表明該系統(tǒng)具有較高的測(cè)溫靈敏度。

表1 系統(tǒng)測(cè)溫與紅外測(cè)溫結(jié)果Tab.1 Comparison of measured temperatures between monitoring system and infrared measuring equipment

5.3 試運(yùn)行結(jié)果及分析

GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2010年底投入試運(yùn)行，運(yùn)行期間各相母線運(yùn)行溫度正常，無(wú)突變或持續(xù)升溫現(xiàn)象。以11月份某間隔三相母線為例，母線溫度發(fā)展趨勢(shì)如圖9所示。

圖9 一個(gè)月內(nèi)GIS母線溫度變化趨勢(shì)Fig.9 Temperature variation tendency of GIS bus for one month

由圖9可見(jiàn)，GIS母線每天溫度變化具有規(guī)律性，溫度曲線呈拋物線狀，08∶00 左右溫度最低，17∶00至18∶00期間溫度最高，之后溫度逐漸回落；由于該GIS處于室內(nèi)，通風(fēng)條件相對(duì)較差，母線晝夜溫差不超過(guò)2℃，該溫度變化特性主要是由日照強(qiáng)度、當(dāng)?shù)鼐用窦肮S負(fù)荷特性造成的；三相母線中B相母線溫度最高，A相母線稍低，C相母線溫度最低，C相與A、B兩相最大溫差為0.5℃，這一現(xiàn)象表明，GIS負(fù)荷電流并不完全對(duì)稱(chēng)，相間電流存在差異，該結(jié)論與變電站后臺(tái)負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示結(jié)果吻合；母線溫度與環(huán)境溫度具有相同的變化趨勢(shì)但變化幅度不同，說(shuō)明母線溫度不僅與環(huán)境溫度相關(guān)，而且與負(fù)荷電流大小也存在一定關(guān)系。

6 結(jié)論

本文將光纖光柵測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)，介紹了光纖光柵傳感原理與傳感器制作的關(guān)鍵因素，設(shè)計(jì)并研制了GIS母線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分析了傳感器安裝布局及系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行結(jié)果。通過(guò)與手持式紅外測(cè)溫儀測(cè)溫結(jié)果的對(duì)比證明本文系統(tǒng)具有更高的測(cè)溫精度及靈敏度?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，GIS母線運(yùn)行溫度與環(huán)境、負(fù)荷因素密切相關(guān)，該系統(tǒng)能夠有效監(jiān)測(cè)母線溫度及其變化趨勢(shì)，對(duì)于GIS母線安全運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)意義。但由于母線內(nèi)外熱傳遞過(guò)程較為復(fù)雜，影響因素較多，系統(tǒng)尚不能夠利用監(jiān)測(cè)結(jié)果推斷出母線導(dǎo)體的確切溫度。在今后的工作中，將采用有限元多物理場(chǎng)耦合計(jì)算并配合大量模擬實(shí)驗(yàn)的方法，建立導(dǎo)體溫度與所監(jiān)測(cè)溫度之間的計(jì)算關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)母線導(dǎo)體溫度的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。