電力行業測溫發展趨勢
從RTD測溫到光纖測溫的改革
光纖測溫技術的發展
一文帶你讀懂，什么是光纖測溫
電力設備溫度測量的重要性
溫度，是自然界重要的參數，影響著自然生靈、人工造物，影響著微觀分子活動、地球氣候變換，從古以來，各行各業的人們就開始了對溫度的監測，從液體溫度計到水銀溫度計，從溫度計到如今各種類目的測溫手段，測溫技術歷經了長足的發展。
溫度同樣影響著電力設備的運轉，尤其在電氣設備復雜的電磁環境共同作用下，溫度參數關系著電力設備運行狀況、故障監測與定位、功率負載調控、組件更新迭代等方方面面的監測與決策，對其進行溫度監測尤為重要。
傳統技術—基于電信號的溫度監測
然而，電學溫度傳感器在電力行業的長久應用下來，無疑也暴露了一些特性上的缺陷。基于電信號測溫和焊接工藝的熱電阻，在高溫、振動環境下易出現損壞率高、壽命短及損耗后測溫示值異常等狀況，其常見故障是熱電阻斷路和短路，其中以斷路為多，這是由于電阻較細所致；且電信號測溫技術的溫度探測、信號傳輸中繼、信號解析顯示、溫度預報警處理和分析等組件一般來自不同專業方向的制造廠家，電阻接入電力系統分不同線制，整體建設難度大且不利于維護，電學溫度傳感器逐漸難以滿足現代化電力設備管控和智能化電站建設的需求。
紅外無線測溫從20世紀中期也開始興起，然而，用于人體體溫測量時固然方便快捷，用于電力設備溫度監測時，因電力設備復雜的結構，紅外測溫因為距離系數比的存在，往往只能測量局部區域均溫，難以實現全面測溫區域的覆蓋及精準定位發熱點；同時其測溫精度受大氣吸收、大氣懸浮粒子、風力、不同物體表面發射率等影響，需要在實際測溫過程中通過一系列措施，來避免測溫數據的較大誤差。
前言技術—基于光信號的溫度監測
如變壓器、開關柜、水輪機等重要電力設備內部，均屬于高電壓、強電磁環境，采用常規的電信號傳感器測量其內部組件的溫度將難以滿足要求，而光纖測溫技術起源于20世紀80年代，隨著1970年第一次成功研制出傳輸損耗為20dB/km的低損耗石英光纖興起，因已有測溫技術存在局限而推動發展，因光纖的絕緣、電磁免疫特性適用于電力場景，特別是在我國智能電網技術的需求下，變壓器光纖繞組測溫已作為一個重要的在線監測項目列入國家電網有限公司印發的Q/GDW Z 410—2010《高壓設備智能化技術導則》中，光纖測溫已是如今電力行業測溫的發展趨勢。
光纖溫度傳感器根據應用場景不同，可以分為分布式測溫和點式測溫，點式又可細化為半導體吸收式（砷化鎵）、熒光式、光纖光柵式和法布里-珀羅式。
?—?分布式光纖測溫?—?
基于拉曼散射的分布式光纖傳感技術集信號傳輸和傳感信息于一根連續的光纖上，可同時獲得被測物隨時間和空間變化的分布信息，具有全分布式、長距離監測等優勢。
其測溫系統中激光器發出的脈沖光注入光纖中時，由于介質的非均勻性，入射光一方面沿入射方向定向傳播，另一方面則會發出向其它方向的散射光，其中散射方向與入射方向相反的光即為后向散射光。根據散射光波長與入射光波長的關系，散射光可分為瑞利散射光、布里淵散射光和拉曼散射光三種，其中拉曼散射只對溫度敏感，分成斯托克斯和反斯托克斯散射光，后者對溫度更為敏感；兩種散射光的光強均與溫度變化成比例，測量及計算分析兩種散射光的光強之比即可得到光纖的溫度。
該種傳感器在小范圍內測溫時需將光纖盤成盤狀使用，傳感單元較大，存在最小空間分辨率的概念，以“米”作為單位量級，難以準確定位溫度異常點，常用于管道、隧道等長距離溫度監測。
— 半導體吸收式光纖測溫?—
半導體吸收式光纖溫度傳感器是一種傳光型光纖溫度傳感器，即在光纖傳感系統中，光纖僅作為光波的傳輸通道，利用其它的光學式或機械式敏感元件來感受被測溫度的變化。這種類型的傳感器一方面可以應用數值孔徑和芯徑大的階躍型多模光纖或其它合適類型的光纖來適應測溫場景，使得測溫系統更易于布設；另一方面，其利用光纖來傳輸信號，也具有光纖傳感器的電絕緣、抗電磁干擾和安全防爆等優點，適用于傳統傳感器不能勝任的測量場所。
砷化鎵光纖溫度傳感器，即現在技術發展最成熟的一種典型半導體吸收式光纖溫度傳感器，以砷化鎵（GaAs）晶體作為溫度敏感材料，末端組合發射膜，并將其一體式封裝在光纖的末端；砷化鎵晶體的光譜透過率與溫度和光波長存在一定的關系，向砷化鎵晶體傳輸一定光譜的光源時，隨著溫度升高，其透過光波長向長波移動，由此解析溫度。
砷化鎵芯片的性能穩定，因此傳感器互換性好，可靠性高；且感溫探頭體積小，一體化封裝后耐振動，能長期在電力設備內部工作。基于砷化鎵傳感技術的測溫系統，對系統實時返回光譜進行分析，可診斷測溫通道及傳感器的性能好壞。從測溫精度、可靠性、系統性、安裝運維等方面綜合考慮，砷化鎵光纖測技術無疑是電力設備測溫的首選擔當。
砷化鎵光譜透過率與溫度和波長的關系
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