本實(shí)用新型涉及分布式光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變壓器繞組變形在線測試裝置。

背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)也在迅速發(fā)展。變壓器是供電系統(tǒng)的核心設(shè)備，變壓器繞組的變形程度是決定變壓器能否繼續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，因此，積極開展對變壓器繞組的變形的測試工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組有變形的變壓器，并有計(jì)劃地進(jìn)行吊罩檢查和檢修，具有極其重要的作用。目前，對變壓器繞組變形的測試過程如下：首先，需要對變壓器斷電，然后，利用頻響法或者電抗法測試變壓器繞組的變形。然而，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述測試過程中，需要先對變壓器斷電再進(jìn)行測試，不僅會(huì)降低供電系統(tǒng)供電的可靠性，還會(huì)使得測試效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種變壓器繞組變形在線測試裝置，用于解決變壓器繞組變形無法在線監(jiān)測，停電測試效率較低的技術(shù)問題。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種變壓器繞組變形在線測試裝置，采用如下技術(shù)方案：該變壓器繞組變形在線測試裝置包括脈沖激光提供單元、至少一條參考光纖光柵、至少一條信號光纖光柵和計(jì)算單元；所述變壓器繞組變形在線測試裝置還包括頻譜檢測電路；其中，所述信號光纖光柵固定于待測繞組上，以使所述信號光纖光柵可隨所述待測繞組的變形而發(fā)生變形，所述參考光纖光柵和所述信號光纖光柵的初始形狀相同且所處環(huán)境的溫度相同，所述脈沖激光提供單元分別與所述參考光纖光柵和所述信號光纖光柵連接，所述頻譜檢測電路分別與所述參考光纖光柵和所述信號光纖光柵連接，所述計(jì)算單元與所述頻譜檢測電路連接；所述脈沖激光提供單元用于向所述信號光纖光柵和所述參考光纖光柵中通入光強(qiáng)相同的脈沖激光；所述頻譜檢測電路用于檢測所述信號光纖光柵中的反射激光的頻譜和所述參考光纖光柵中的激光的頻譜；所述計(jì)算單元用于計(jì)算所述信號光纖光柵中的反射激光相對于所述參考光纖光柵中的激光的頻移，所述頻移為所述信號光纖光柵中的反射激光的中心頻譜相對于所述參考光纖光柵中的激光的中心頻譜的移動(dòng)量，并根據(jù)所述頻移計(jì)算所述信號光纖光柵的應(yīng)變情況。本實(shí)用新型提供的變壓器繞組變形在線測試裝置具有如上所述的結(jié)構(gòu)，在使用上述變壓器繞組變形在線測試裝置測試變壓器繞組變形的過程中，只需要首先通過脈沖激光提供單元向信號光纖光柵和參考光纖光柵中通入光強(qiáng)相同的脈沖激光，脈沖激光會(huì)在信號光纖光柵中發(fā)生反射，在參考光纖光柵中前進(jìn)，然后通過頻譜檢測電路檢測信號光纖光柵中的反射激光的頻譜，以及參考光纖光柵中的激光的頻譜，最后通過計(jì)算單元計(jì)算信號光纖光柵中的反射激光相對于參考光纖光柵中的激光的頻移，并根據(jù)頻移計(jì)算信號光纖光柵的應(yīng)變情況。因此，在上述過程中，無需先將變壓器停電再進(jìn)行測試，進(jìn)而能夠解決變壓器繞組變形無法在線監(jiān)測，停電測試效率較低的技術(shù)問題。附圖說明為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的變壓器繞組變形在線測試裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的脈沖激光提供單元的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中的光纖光柵接口板的示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中的信號光纖光柵的固定方式的示意圖一；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中的信號光纖光柵的固定方式的示意圖二；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中的信號光纖光柵的固定方式的示意圖三；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中的信號光纖光柵的固定方式的示意圖四。附圖標(biāo)記說明：1—脈沖激光提供單元；11—脈沖激光源；12—分布式光纖；13—3dB光纖耦合器；2—參考光纖光柵；3—信號光纖光柵；4—計(jì)算單元；5—頻譜檢測電路；6—信號放大電路；7—濾波采樣電路；8—顯示器；9—待測繞組。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。實(shí)施例一本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種變壓器繞組變形在線測試裝置，如圖1所示，該變壓器繞組變形在線測試裝置包括脈沖激光提供單元1、至少一條參考光纖光柵2、至少一條信號光纖光柵3和計(jì)算單元4；該變壓器繞組變形在線測試裝置還包括頻譜檢測電路5。上述各結(jié)構(gòu)的具體連接方式如下：信號光纖光柵3固定于待測繞組上，以使信號光纖光柵3可隨待測繞組的變形而發(fā)生變形，參考光纖光柵2和信號光纖光柵3的初始形狀相同且所處環(huán)境的溫度相同，脈沖激光提供單元1分別與參考光纖光柵2和信號光纖光柵3連接，頻譜檢測電路5分別與參考光纖光柵2和信號光纖光柵3連接，計(jì)算單元4與頻譜檢測電路5連接。具有如上連接方式的各結(jié)構(gòu)的功能如下：脈沖激光提供單元1用于向信號光纖光柵3和參考光纖光柵2中通入光強(qiáng)相同的脈沖激光；頻譜檢測電路5用于檢測信號光纖光柵3中的反射激光的頻譜和參考光纖光柵2中的激光的頻譜；計(jì)算單元4用于計(jì)算信號光纖光柵3中的反射激光相對于參考光纖光柵2中的激光的頻移，該頻移為信號光纖光柵3中的反射激光的中心頻譜相對于參考光纖光柵2中的激光的中心頻譜的移動(dòng)量，并根據(jù)該頻移計(jì)算信號光纖光柵3的應(yīng)變情況。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的變壓器繞組變形在線測試裝置具有如上所述的結(jié)構(gòu)，在使用上述變壓器繞組變形在線測試裝置測試變壓器繞組變形的過程中，只需要首先通過脈沖激光提供單元1向信號光纖光柵3和參考光纖光柵2中通入光強(qiáng)相同的脈沖激光，脈沖激光會(huì)在信號光纖光柵3中發(fā)生反射，在參考光纖光柵2中前進(jìn)，然后通過頻譜檢測電路4檢測信號光纖光柵3中的反射激光的頻譜，以及參考光纖光柵2中的激光的頻譜，最后通過計(jì)算單元計(jì)算信號光纖光柵3中的反射激光相對于參考光纖光柵2中的激光的頻移，并根據(jù)頻移計(jì)算信號光纖光柵3的應(yīng)變情況。因此，在上述過程中，無需先將變壓器停電再進(jìn)行測試，進(jìn)而能夠解決變壓器繞組變形無法在線監(jiān)測，停電測試效率較低的技術(shù)問題。具體地，頻移與信號光纖光柵3的應(yīng)變情況之間的關(guān)系滿足以下公式：ΔλBλB=ϵ1-n2eff2{p12ϵ1+p22ϵ2+p23ϵ3-[2n2ξ+(2n2+p12)α1+(p22+p23)α1]ΔT}]]>其中，ΔλB為頻移，λB為參考光纖光柵2中的激光的中心頻譜，ε1為信號光纖光柵3的軸向應(yīng)變，ε2，ε3分別為信號光纖光柵3的兩正交橫向應(yīng)變，α1，αt分別為信號光纖光柵3的縱向、橫向的熱膨脹系數(shù)，ξ為信號光纖光柵3的熱光系數(shù)，Pij為信號光纖光柵3的彈光張量分量(i、j＝1,2,3)，neff為信號光纖光柵3的有效折射率，ΔT為信號光纖光柵3相對于參考光纖光柵2的溫度變化。由于信號光纖光柵3與參考光纖光柵2的溫度相同，因此，上述ΔT為0，此時(shí)，上述公式可以簡化為：鑒于以上內(nèi)容可知，無論信號光纖光柵3的任何一個(gè)位置發(fā)生變形，使用本實(shí)用新型實(shí)施例中的變壓器繞組變形在線測試裝置均可以進(jìn)行測試，進(jìn)而使得本實(shí)用新型實(shí)施例中的變壓器繞組變形在線測試裝置的應(yīng)用范圍廣?？蛇x地，如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例中的脈沖激光提供單元1包括脈沖激光源11、分布式光纖12、3dB光纖耦合器13，其中，脈沖激光源11與分布式光纖12的第一端連接，分布式光纖12的第二端與3dB光纖耦合器13的輸入信道連接，3dB光纖耦合器13的兩個(gè)輸出信道分別與信號光纖光柵3和參考光纖光柵2連接。具有上述結(jié)構(gòu)的脈沖激光提供單元提供脈沖激光的過程如下：脈沖激光源11發(fā)出一束脈沖激光，脈沖激光經(jīng)分布式光纖12傳輸至3dB光纖耦合器13，3dB光纖耦合器13將脈沖激光耦合成兩束光強(qiáng)相同的脈沖激光，以分別提供給信號光纖光柵3和參考光纖光柵2。當(dāng)然，脈沖激光提供單元1的具體結(jié)構(gòu)不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。另外，如圖1所示，變壓器繞組變形在線測試裝置還包括信號放大電路6和濾波采樣電路7，頻譜檢測電路5、信號放大電路6、濾波采樣電路7和計(jì)算單元4依次連接，進(jìn)而可以通過信號放大電路6對檢測到的頻譜信號進(jìn)行放大處理，通過濾波采樣電路7對放大后的頻譜信號進(jìn)行濾波采樣處理，進(jìn)而使得計(jì)算單元4計(jì)算得出的信號光纖光柵3的應(yīng)變情況更精確。可選地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的變壓器繞組變形在線測試裝置還可以包括顯示器8，顯示器8的輸入端與計(jì)算單元4的輸出端連接，用于顯示信號光纖光柵3的應(yīng)變情況。其中，具體顯示方式可以為數(shù)字、圖形等多種方式，此處不進(jìn)行限定?？蛇x地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的變壓器繞組變形在線測試裝置還包括圓形的光纖光柵接口板，如圖3所示，該光纖光柵接口板外圍設(shè)置有多個(gè)緊固螺絲孔，中心設(shè)置有多個(gè)光纖光柵對接口，緊固螺絲孔用于將光纖光柵接口板固定于變壓器外部，光纖光柵對接口用于將變壓器內(nèi)的所有信號光纖光柵3引出至變壓器外部。由于使用一個(gè)光纖光柵接口板就可以將變壓器內(nèi)的所有信號光纖光柵3引出至變壓器外部，因此，可以最大程度上避免變壓器油滲漏，維持變壓器的正常工作?？蛇x地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的信號光纖光柵3應(yīng)具有臨界應(yīng)變?chǔ)?，信號光纖光柵3的應(yīng)變?chǔ)糯笥谂R界應(yīng)變?chǔ)?時(shí)，信號光纖光柵3斷裂，該臨界應(yīng)變與待測繞組的形變的臨界值相對應(yīng)，因此，一旦頻譜檢測電路5無信號接收時(shí)，則說明信號光纖光柵3斷裂，進(jìn)而說明待測繞組的形變大于其臨界值，進(jìn)而能夠及時(shí)準(zhǔn)確地對待測繞組進(jìn)行吊罩檢查和檢修。為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施，下面本實(shí)用新型實(shí)施例提供幾種信號光纖光柵3在待測繞組上的具體固定方式：第一種，如圖4所示，至少一條信號光纖光柵3沿待測繞組9的周向等距固定在待測繞組9上，采用此固定方式時(shí)，變壓器繞組變形在線測試裝置可用于測試待測繞組9在其徑向上的變形；第二種，如圖5所示，至少一條信號光纖光柵3沿待測繞組9的軸向，等距固定在待測繞組9上，采用此固定方式時(shí)，變壓器繞組變形在線測試裝置可用于測試待測繞組9在其軸向上的變形；第三種，如圖6所示，至少一條信號光纖光柵3固定在待測繞組9的出線端上，形成一個(gè)三角形結(jié)構(gòu)，采用此固定方式時(shí)，變壓器繞組變形在線測試裝置可用于測試待測繞組9的出線端的變形；第四種，如圖7所示，至少一條信號光纖光柵3的一部分位于相鄰兩個(gè)待測繞組9之間，另一部分固定于相鄰兩個(gè)待測繞組9上，采用此固定方式時(shí)，變壓器繞組變形在線測試裝置可用于測試相鄰的待測繞組9之間的位移、變形等狀況。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施的過程中，可以根據(jù)實(shí)際需要，在以上四種固定方式中任選至少一種，本實(shí)用新型實(shí)施例對此不進(jìn)行限定。具體來說，對于電壓等級為110kV、容量為40MVA的四線圈變壓器，該變壓器的繞組排列方式從內(nèi)到外分別為低壓、調(diào)壓、中壓、高壓。在測試?yán)@組的徑向變形時(shí)，可以將信號光纖光柵3固定在每相的低壓側(cè)繞組上，將低壓側(cè)繞組沿軸向分為5段，在每一段的第一線圈上選擇均勻分布的6個(gè)固定點(diǎn)，并將信號光纖光柵3固定于各固定點(diǎn)上；在測試?yán)@組的軸向變形時(shí)，可以將多條信號光纖光柵3分別固定在每相的低壓、調(diào)壓、中壓、高壓四個(gè)繞組中，例如，每個(gè)繞組上固定兩條信號光纖光柵3，上述兩條信號光纖光柵的連線為該繞組的直徑，每條信號光纖光柵3均通過均勻分布的5個(gè)固定點(diǎn)固定于各繞組上；在測試?yán)@組的出線端的變形時(shí)，可以將信號光纖光柵3固定在每相的低壓側(cè)繞組的出線端，使信號光纖光柵3呈三角形；當(dāng)測試相鄰繞組之間的位移、變形等狀況時(shí)，可以將信號光纖光柵3的一部分沿各繞組的軸向以5個(gè)固定點(diǎn)進(jìn)行固定，并使信號光纖光柵3的另一部分位于相鄰的繞組之間。實(shí)施例二本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種變壓器繞組變形在線測試方法，該變壓器繞組變形在線測試方法使用實(shí)施例一中任一種所述的變壓器繞組變形在線測試裝置測試變壓器繞組變形，具體地，該變壓器繞組變形在線測試方法包括：步驟1、通過脈沖激光提供單元向信號光纖光柵和參考光纖光柵中通入光強(qiáng)相同的脈沖激光。步驟2、通過頻譜檢測電路檢測信號光纖光柵中的反射激光的頻譜，以及參考光纖光柵中的激光的頻譜。步驟3、通過計(jì)算單元計(jì)算信號光纖光柵中的反射激光相對于參考光纖光柵中的激光的頻移，并根據(jù)頻移計(jì)算信號光纖光柵的應(yīng)變情況。其中，頻移為信號光纖光柵中的反射激光的中心頻譜相對于參考光纖光柵中的激光的中心頻譜的移動(dòng)量。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的變壓器繞組變形在線測試方法包括如上所述的步驟，在使用上述變壓器繞組變形在線測試方法測試變壓器繞組變形的過程中，只需要首先通過脈沖激光提供單元向信號光纖光柵和參考光纖光柵中通入光強(qiáng)相同的脈沖激光，脈沖激光會(huì)在信號光纖光柵中發(fā)生反射，在參考光纖光柵中前進(jìn)，然后通過頻譜檢測電路檢測信號光纖光柵中的反射激光的頻譜，以及參考光纖光柵中的激光的頻譜，最后通過計(jì)算單元計(jì)算信號光纖光柵中的反射激光相對于參考光纖光柵中的激光的頻移，并根據(jù)頻移計(jì)算信號光纖光柵的應(yīng)變情況。因此，在上述過程中，無需先將變壓器停電再進(jìn)行測試，進(jìn)而能夠解決變壓器繞組變形無法在線監(jiān)測，停電測試效率較低的技術(shù)問題。示例性地，當(dāng)如實(shí)施例一中所述，脈沖激光提供單元包括脈沖激光源、分布式光纖、3dB光纖耦合器時(shí)，上述通過脈沖激光提供單元向信號光纖光柵和參考光纖光柵中通入光強(qiáng)相同的脈沖激光的步驟具體包括：通過脈沖激光源向分布式光纖光柵通入脈沖激光；通過分布式光纖將脈沖激光傳輸至3dB光纖耦合器的輸入信道；通過3dB光纖耦合器將脈沖激光耦合為光強(qiáng)相同的兩束脈沖激光，并分別提供至信號光纖光柵和參考光纖光柵。示例性地，當(dāng)如實(shí)施例一中所述，變壓器繞組變形在線測試裝置還信號放大電路和濾波采樣電路時(shí)，在通過頻譜檢測電路檢測信號光纖光柵中的反射激光的頻譜，以及參考光纖光柵中的激光的頻譜之后，變壓器繞組變形在線測試方法還包括：通過信號放大電路對檢測到的頻譜信號進(jìn)行放大處理；通過濾波采樣電路對放大后的頻譜信號進(jìn)行濾波采樣處理；根據(jù)頻移計(jì)算信號光纖光柵的應(yīng)變情況的步驟包括：根據(jù)濾波采樣處理后的頻譜信號計(jì)算信號光纖光柵的應(yīng)變情況。此時(shí)，計(jì)算所得的信號光纖光柵的應(yīng)變情況更精確。示例性地，當(dāng)如實(shí)施例一中所述，變壓器繞組變形在線測試裝置還包括顯示器時(shí)，在根據(jù)頻移計(jì)算信號光纖光柵的應(yīng)變情況之后，變壓器繞組變形在線測試方法還包括：通過顯示器顯示信號光纖光柵的應(yīng)變情況。以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。