一種基于光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬光電子測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明在變壓器（2）的繞組（1）中布設(shè)光纖（3），并使繞組（1）與光纖（3）相對(duì)固定，在光纖上制作有多個(gè)Bragg光柵（4），光纖（3）與光纖耦合器（5）一端相連，光纖耦合器（5）另一端設(shè)置兩根引出光纖分別通過(guò)光開關(guān)A（6）與拉曼散射光纖解調(diào)儀（9）相連連；光開關(guān)B（7）與光纖Bragg光柵解調(diào)儀（8）相連接。本發(fā)明利用Bragg光柵邊上光纖的溫度來(lái)對(duì)Bragg光柵的中心波長(zhǎng)漂移進(jìn)行溫度補(bǔ)償，兩種監(jiān)測(cè)方式結(jié)合即可實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組的溫度和應(yīng)變的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可對(duì)變壓器繞組故障點(diǎn)進(jìn)行定位。
【專利說(shuō)明】一種基于光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬光電子測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器作為電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一，維護(hù)其正常運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)可靠供電的基本保證。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，用電需求快速增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)正向超高壓大容量的方向發(fā)展，變壓器故障率也隨之增加。因此，及時(shí)了解變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行診斷及檢修，是減小變壓器運(yùn)行故障、提高系統(tǒng)安全的重要措施。然而，我國(guó)現(xiàn)有的以預(yù)防性試驗(yàn)為主的檢修制度已經(jīng)不能滿足供電可靠性的要求。隨著光電子技術(shù)的發(fā)展及傳感器、計(jì)算機(jī)、信息處理等技術(shù)在各領(lǐng)域的滲透，電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)已從離線的定期監(jiān)測(cè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€的連續(xù)監(jiān)測(cè)，其目的是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，判斷其運(yùn)行是否正常，診斷其內(nèi)部存在故障的性質(zhì)、類型，并預(yù)測(cè)故障的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]電力變壓器的繞組是變壓器的一個(gè)重要部件，由于變壓器容量的增大，其熱問(wèn)題越來(lái)越突出，而變壓器繞組溫度每高于標(biāo)準(zhǔn)溫度值6°C，變壓器的使用壽命就會(huì)減少一半；有時(shí)，使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、容量過(guò)大等原因會(huì)導(dǎo)致變壓器繞組發(fā)生變形，這將嚴(yán)重影響變壓器的正常運(yùn)行和使用壽命，因此對(duì)變壓器的繞組進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有重要意義。然而，變壓器繞組的溫度并不是均勻分配的，不同點(diǎn)的溫度不同，以前的通過(guò)監(jiān)測(cè)變壓器頂層油溫來(lái)推算變壓器繞組不同點(diǎn)的溫度的方法具有較大誤差，且實(shí)時(shí)性較差。
[0004]光纖傳感技術(shù)是對(duì)光纖內(nèi)的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的技術(shù)，該種技術(shù)具有耐高壓、抗電磁干擾、實(shí)時(shí)性高、準(zhǔn)分布式或分布式測(cè)量等特點(diǎn)，適合用于變壓器繞組監(jiān)測(cè)。而光纖Bragg光柵傳感技術(shù)、布里淵散射光纖傳感技術(shù)都存在溫度和應(yīng)變交叉敏感問(wèn)題，拉曼散射光纖傳感技術(shù)只能對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無(wú)法對(duì)變壓器的應(yīng)變狀況進(jìn)行反應(yīng)。以上原因?qū)е铝斯饫w傳感技術(shù)在變壓器繞組監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用發(fā)展緩慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)繞組的應(yīng)變和溫度的雙參量測(cè)量，故障點(diǎn)的精確定位，抗電磁干擾能力強(qiáng)的基于光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種基于光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明特征是:在變壓器的繞組中布設(shè)光纖，并使繞組與光纖相對(duì)固定，在光纖上制作有多個(gè)Bragg光柵，光纖與光纖耦合器一端相連，光纖耦合器另一端設(shè)置兩根引出光纖分別通過(guò)光開關(guān)A與拉曼散射光纖解調(diào)儀相連連；光開關(guān)B與光纖Bragg光柵解調(diào)儀相連接。
本發(fā)明光開關(guān)和光開關(guān)至多有一個(gè)處于開通狀態(tài)，二者不可同時(shí)處于開通狀態(tài)。[0008]本發(fā)明光纖Bragg光柵解調(diào)儀在光開關(guān)處于開通狀態(tài)時(shí)對(duì)變壓器的繞組中的Bragg光柵的中心波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)Bragg光柵的中心波長(zhǎng)的漂移來(lái)反映變壓器內(nèi)繞組的應(yīng)變和溫度狀態(tài)；拉曼散射光纖解調(diào)儀在光開關(guān)處于開通狀態(tài)時(shí)對(duì)光纖進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。
[0009]本發(fā)明當(dāng)采用拉曼散射光纖解調(diào)儀對(duì)光纖進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)時(shí)，拉曼散射光纖解調(diào)儀所采用的光的中心波長(zhǎng)與光纖上的所有Bragg光柵的中心波長(zhǎng)均不相同。
[0010]本發(fā)明當(dāng)變壓器的繞組發(fā)生形變或溫度升高現(xiàn)象時(shí)，其對(duì)應(yīng)位置的Bragg光柵的中心波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生相應(yīng)漂移，采用拉曼散射光纖解調(diào)儀對(duì)該Bragg光柵附近的光纖溫度進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)用該溫度對(duì)Bragg光柵的中心波長(zhǎng)漂移進(jìn)行溫度補(bǔ)償即可反映繞組的應(yīng)變和溫度情況。另兩種方式均可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的及時(shí)定位。
[0011]當(dāng)光開關(guān)開通時(shí),光纖Bragg光柵解調(diào)儀對(duì)光纖上的Bragg光柵的中心波長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)光開關(guān)開通時(shí)，光開關(guān)關(guān)閉，此時(shí)拉曼散射光纖解調(diào)儀發(fā)出與所有Bragg光柵的中心波長(zhǎng)均不相同的光對(duì)光纖進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。由于變壓器繞組浸泡在變壓器的絕緣油中，因此，很小距離內(nèi)的繞組內(nèi)的溫度相近，即可以運(yùn)用Bragg光柵邊上的光纖的溫度來(lái)對(duì)Bragg光柵進(jìn)行溫度補(bǔ)償，也就是運(yùn)用拉曼散射解調(diào)儀監(jiān)測(cè)到的光纖的溫度，可以對(duì)光纖Bragg光柵解調(diào)儀監(jiān)測(cè)的Bragg光柵的中心波長(zhǎng)漂移進(jìn)行溫度補(bǔ)償。運(yùn)用該方法即可實(shí)現(xiàn)對(duì)Bragg光柵的溫度和應(yīng)變的分別監(jiān)測(cè)，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖沿線溫度的分布式監(jiān)測(cè)。而變壓器繞組發(fā)生損壞情況時(shí)都會(huì)伴隨有形變或溫度的變化，即通過(guò)對(duì)繞組的溫度和應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測(cè)可反映變壓器繞組的運(yùn)行狀態(tài)。另外，該系統(tǒng)還可對(duì)繞組的故障點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確定位。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
1、繞組的應(yīng)變和溫度的雙參量測(cè)量:該系統(tǒng)通過(guò)拉曼散射光纖傳感技術(shù)對(duì)Bragg光柵解調(diào)技術(shù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了繞組的應(yīng)變和溫度的雙參量測(cè)量。
[0013]2、故障點(diǎn)的精確定位:由于該系統(tǒng)布設(shè)了多個(gè)Bragg光柵,運(yùn)用波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用技術(shù)可對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，另拉曼散射光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種分布式溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)，該技術(shù)也可對(duì)光纖沿線的溫度異常點(diǎn)進(jìn)行精確定位。
[0014]3、抗電磁干擾能力強(qiáng):該系統(tǒng)采用光纖傳感技術(shù)對(duì)繞組進(jìn)行監(jiān)測(cè)，解調(diào)設(shè)備可放置于離變壓器較遠(yuǎn)的位置，抗電磁干擾能力強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中各標(biāo)號(hào)依次表示:變壓器(I)、變壓器繞組(2)、光纖(3)、Bragg光柵(4)、光纖耦合器(5)、光開關(guān)(6)和(7)、光纖Bragg光柵解調(diào)儀(8)、拉曼散射光纖解調(diào)儀(9)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]一種基于光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明特征是:在變壓器2的繞組I中布設(shè)光纖3，并使繞組I與光纖3相對(duì)固定，在光纖上制作有多個(gè)Bragg光柵4，光纖3與光纖稱合器5 —端相連,光纖稱合器5另一端設(shè)置兩根引出光纖分別通過(guò)光開關(guān)A6與拉曼散射光纖解調(diào)儀9相連連；光開關(guān)B7與光纖Bragg光柵解調(diào)儀8相連接。
本發(fā)明光開關(guān)6和光開關(guān)7至多有一個(gè)處于開通狀態(tài)，二者不可同時(shí)處于開通狀態(tài)。
[0018]本發(fā)明光纖Bragg光柵解調(diào)儀8在光開關(guān)7處于開通狀態(tài)時(shí)對(duì)變壓器2的繞組I中的Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)的漂移來(lái)反映變壓器2內(nèi)繞組I的應(yīng)變和溫度狀態(tài)；拉曼散射光纖解調(diào)儀9在光開關(guān)6處于開通狀態(tài)時(shí)對(duì)光纖3進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。
[0019]本發(fā)明當(dāng)采用拉曼散射光纖解調(diào)儀9對(duì)光纖3進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)時(shí)，拉曼散射光纖解調(diào)儀9所采用的光的中心波長(zhǎng)與光纖3上的所有Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)均不相同。
[0020]本發(fā)明當(dāng)變壓器2的繞組I發(fā)生形變或溫度升高現(xiàn)象時(shí)，其對(duì)應(yīng)位置的Bragg光柵的中心波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生相應(yīng)漂移，采用拉曼散射光纖解調(diào)儀8對(duì)該Bragg光柵附近的光纖溫度進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)用該溫度對(duì)Bragg光柵的中心波長(zhǎng)漂移進(jìn)行溫度補(bǔ)償即可反映繞組的應(yīng)變和溫度情況。另兩種方式均可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的及時(shí)定位。
[0021]當(dāng)光開關(guān)7開通時(shí)，光纖Bragg光柵解調(diào)儀8對(duì)光纖3上的Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)光開關(guān)6開通時(shí)，光開關(guān)7關(guān)閉，此時(shí)拉曼散射光纖解調(diào)儀9發(fā)出與所有Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)均不相同的光對(duì)光纖3進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。由于變壓器繞組I浸泡在變壓器2的絕緣油中，因此，很小距離內(nèi)的繞組內(nèi)的溫度相近，即可以運(yùn)用Bragg光柵4邊上的光纖的溫度來(lái)對(duì)Bragg光柵進(jìn)行溫度補(bǔ)償，也就是運(yùn)用拉曼散射解調(diào)儀9監(jiān)測(cè)到的光纖3的溫度，可以對(duì)光纖Bragg光柵解調(diào)儀8監(jiān)測(cè)的Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)漂移進(jìn)行溫度補(bǔ)償。運(yùn)用該方法即可實(shí)現(xiàn)對(duì)Bragg光柵4的溫度和應(yīng)變的分別監(jiān)測(cè)，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖3沿線溫度的分布式監(jiān)測(cè)。而變壓器繞組發(fā)生損壞情況時(shí)都會(huì)伴隨有形變或溫度的變化，即通過(guò)對(duì)繞組的溫度和應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測(cè)可反映變壓器繞組的運(yùn)行狀態(tài)。另外，該系統(tǒng)還可對(duì)繞組的故障點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確定位。
[0022]參見(jiàn)圖1，在變壓器2的繞組I中布設(shè)光纖3，并使繞組I與光纖3相對(duì)固定，在光纖上制作有多個(gè)Bragg光柵4,光纖3與光纖稱合器5 —端相連,光纖稱合器5另一端的兩根引出光纖分別通過(guò)光開關(guān)6和7與光纖Bragg光柵解調(diào)儀8和拉曼散射光纖解調(diào)儀9相連。
[0023]當(dāng)光開關(guān)7開通時(shí)，光纖Bragg光柵解調(diào)儀8對(duì)光纖3上的Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)光開關(guān)6開通時(shí)，光開關(guān)7關(guān)閉，此時(shí)拉曼散射光纖解調(diào)儀9發(fā)出與所有Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)均不相同的光對(duì)光纖3進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。運(yùn)用拉曼散射解調(diào)儀9監(jiān)測(cè)到的光纖3的溫度，對(duì)光纖Bragg光柵解調(diào)儀8監(jiān)測(cè)的Bragg光柵4的中心波長(zhǎng)漂移進(jìn)行溫度補(bǔ)償。這樣即可實(shí)現(xiàn)對(duì)Bragg光柵的溫度和應(yīng)變的監(jiān)測(cè)，從而反映變壓器繞組的狀態(tài)。并且運(yùn)用波分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用技術(shù)可對(duì)Bragg光柵的故障異常點(diǎn)進(jìn)行定位，運(yùn)用拉曼散射光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)也可對(duì)光纖沿線的溫度異常點(diǎn)進(jìn)行定位。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是:在變壓器(2)的繞組(I)中布設(shè)光纖(3),并使繞組(I)與光纖(3)相對(duì)固定,在光纖上制作有多個(gè)Bragg光柵(4),光纖(3)與光纖耦合器(5) —端相連，光纖耦合器(5)另一端設(shè)置兩根引出光纖分別通過(guò)光開關(guān)A (6)與拉曼散射光纖解調(diào)儀(9)相連連；光開關(guān)B (7)與光纖Bragg光柵解調(diào)儀(8)相連接。
【文檔編號(hào)】G01B11/16GK103791848SQ201410019488
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】梁仕斌, 楊洪磊, 曹敏, 李川, 昌明 申請(qǐng)人:云南電力試驗(yàn)研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院, 云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司