1.6光传感与光伏发电在线视频

好

同学们好

我们接着来讲述

光电子技术的电力需求分析

这节我们来讲

光传感与光伏发电的需求分析

首先来看一下光传感的电力需求分析

传感器

是获取电力系统运行状态信息的关键器件

而基于光传感的状态检测

以光波为载体

光器件为媒质

具有抗电磁干扰

易被各种光探测器件接收

可方便地进行

光电或电光转换等优点

因此

光传感器在电力系统中

具有重要的应用价值

下面分别来讨论一下电力系统中的

变压器

开关柜

避雷器

绝缘子

电力电缆

高压架空输电线路

或OPGW光缆

对光传感的应用需求

变压器是电力系统中最重要的设备之一

电网运行人员

始终关注的变压器的绕组的温度

因为它的绕组的温度

影响着它的绝缘能力

而绝缘能力

决定了变压器的寿命

如图就是一个大型的

变压器的一个实物图

目前常用的

变压器的绕组温度的测量方法有

热电偶热电阻测温法

这种方法易受电磁的干扰

且它的寿命有限

红外测温法易于受背景噪声干扰

且无法实现在线的检测

荧光光纤测量法为点式测温

离多点分布式的测温的实际需求

还有一定的距离

开关柜

承担着输电线路的开断和闭合的功能

开关柜主要由动静触头

母线

电流互感器

隔离开关等构成

且它的动静触头和母线排的接线点

长期的处于高电压大电流的状态下

由于氧化

腐蚀

紧固螺栓的松动

触点的老化等

都会造成它的触头或者接头处的温度的升高

因此

需要对开关柜进行实时的温度检测

开关柜的测温的方法

主要有热电偶

热电阻测温

红外测温

荧光光纤测温

光纤光栅和分布式拉曼测温等

这里前三种测温方法的局限性

与刚才我们讲的变压器是类似的

大家看这个图就是一个

开关柜的一个实物图

它主要的完成

这个线路的关断与开闭的这样的工作

绝缘子

绝缘子是安装在不同电位的导体

或者导体与接地构件间的

能够耐受电压和机械应力的器件

它的主要的功能

是提供电气绝缘和机械固定

随着电网的容量

输电电压等级的提高

特别是随着大气环境的逐渐恶化

高压输变电设备的外绝缘部分

受污染而产生的污闪事故

频繁发生

因此

对绝缘子进行绝缘状态的在线监测

是非常必要的

现常用的绝缘子监测方法包括观察法

紫外成像法

红外测温法

声波法和电场法

这些方法它的性价比

都有不同程度的一些缺点

目前来看

基于电光效应的光传感电场监测方法

具有一定的应用优势

这个图就是

实际使用的一些绝缘子的实况图

避雷器是保护电力设备运行安全

防止雷击事故的重要的设备

避雷器在高电压及

外界因素的长期影响下

它的阀片会老化

以及避雷器的结构不良引起的内部受潮

都会反映为泄漏电流的增加

最终

因功耗增大发热

而导致避雷器的破坏或者产生事故

这个是实际的避雷器的结构

目前常用的避雷器的监测的方法

是在接地回路中

串入电流表

测量泄露电流

和停电进行人工检修

显然

这种方法的效率和它的正确性并不很高

目前看来

采用准分布式的光纤光栅串

进行温度场的监测

是一种比较好的解决办法

电力电缆在城市配电网中

大量的应用

它一般被直埋于地中

或敷设于电缆隧道

沟井中

由于电缆运行通道的工况复杂

且长期受到高电压和强电流的作用

电缆的爆炸

起火等故障时有发生

这严重的影响了城市电网供电的可靠性

现常用的电力电缆测量方法有

非接触的方法和接触的方法

非接触的方法

主要有基于黑体辐射定律的亮度法

辐射法和比色法

辐射测温主要采用的是红外热像仪

接触法测温主要包括

热电偶热电阻测温

和感温式电缆

这些方法同样存在着性价比不高

使用不方便等问题

目前来看

采用准分布的光纤光栅串

或分布式的拉曼测温

具有一定的应用优势

高压架空输电线路的损坏原因

主要有两种

一种是气象条件的变化

特别是覆冰或大风

二是工程开采

沉陷产生的地面的变形

如图

给出了高压输电线路及杆塔覆冰的现场图

这个图实际上可以让大家联想到

2008年

南方大面积的雪灾

致使特高压线路覆冰

导致大量的居民用电

产生了极大地问题

给人民生活

带来了非常大的一个损失

解决此问题

需要综合的考虑

在线监测系统

输电线路

或OPGW光缆线路上的杆塔的倾斜

杆塔的应变

导线的覆冰

导线的温度

微风的振动

绝缘子的污秽

以及一些风速

和温湿度等微气象参数

采用准分布的光纤光栅

或基于布里渊散射的

分布式光纤传感技术

对此进行监测

是目前看来

性价比比较好的技术手段

好

我们接着来看

光伏发电的应用需求分析

随着世界经济的快速发展

对能源的需求越来越大

目前以石油

天然气和煤炭等原材料

作为主要能源导致的能源枯竭

与环境污染问题越来越严重

包括太阳能

风能

水能

海洋能

地热能等在内的

可再生能源的发展与应用

是解决这一问题的有效办法

光伏发电

是利用半导体的光生伏特效应

将太阳能

直接转变为电能的一种发电技术

光伏发电系统主要包括

光伏电池与组件

储能装置

逆变器

控制器及负载五大部分

其中的逆变器

把直流变交流

我们大家知道

整流器是将交流变为直流

变压器

是将不同的交流电压进行变化

以及为提高光电转换效率的聚光器

和用于设备监控的信息通信系统等

与光电子技术直接相关的领域

包括光伏电池的设计制造

聚光器的设计

和信息通信的监控系统等

这个是一个大型的光伏电站

大家可以看到

这个光伏电站里面有大量的

光伏组件

对吧

利用它来发电

显然我们需要

对这个光伏电站的所有的组件进行监控

同时对它的

这个信息通信系统

气象条件等等

都要有所了解

所以

实际上它里面

有大量的与我们光电子技术

相关的一些东西

需要来研究

来处理

本节的小结

光电子技术的电力应用需求分析

我们这一节探讨了

光传感和光伏的应用需求分析

本章总结

光电子技术

主要研究光与物质中

电子的相互作用

及其能量的相互转换

本章从光电子技术的发展历程

光电子技术在光通信

光传感

信息存储与显示

工业精密计量与材料加工

生物医学

国防

和科技前沿

七个方面进行了应用的综述

以及电力系统对

光通信

光传感

光伏发电的需求分析三个方面

对课程核心内容

光电子器件与电力应用的

相关背景知识

进行了全方位的概述

从而为后面章节的学习

打下一个坚实的一个基础

我们这一章就到这里

谢谢大家