一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，包括：第一光纖、光纖應(yīng)力傳感器、第二光纖、寬帶光源、波分復(fù)用設(shè)備、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器、信號(hào)處理器、顯示屏。其通過在變壓器繞組的電磁線內(nèi)部設(shè)置第一光纖，第一光纖上設(shè)置多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器，可以對(duì)變壓器繞組上的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器繞組的快速檢測(cè)和分布式測(cè)量的功能，在沖擊力的作用下準(zhǔn)確掌握變壓器繞組不同位置的應(yīng)力情況；其通過設(shè)置信號(hào)處理器和顯示屏，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組快速?zèng)_擊力進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和顯示；其通過在光纖應(yīng)力傳感器內(nèi)設(shè)置第一光柵和第二光柵分別來獲取應(yīng)力和溫度的整體信息和溫度信息，解決了在對(duì)變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)時(shí)的溫度交叉敏感問題。
【專利說明】
一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中變壓器監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
:
[0002]電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要組成部分。運(yùn)行中的變壓器繞組會(huì)在其周圍建立軸向和輻向漏磁通，當(dāng)發(fā)生短路故障或者受到雷電流沖擊作用時(shí)，繞組上流過的大電流將導(dǎo)致繞組所受電磁力劇增。繞組受沖擊力作用后，將造成軸向、輻向尺寸變化、繞組扭曲、鼓包等情況，即繞組變形。繞組變形可能造成絕緣距離發(fā)生改變或絕緣紙發(fā)生破損，當(dāng)遇到雷電過電壓時(shí)，變壓器將發(fā)生匝間、餅間擊穿，發(fā)生突發(fā)性損壞事故。因此對(duì)變壓器繞組應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)防止變壓器事故發(fā)生有著重要的作用。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外電力變壓器繞組的軸向和輻向應(yīng)力主要采用理論計(jì)算的方法，但是由于變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電流密度等相關(guān)參數(shù)計(jì)算誤差，以及繞組作為彈性系統(tǒng)其漏磁通在沖擊力作用下是耦合場(chǎng)，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際繞組應(yīng)力情況仍有較大差距，無法為變壓器繞組變形的判斷提供支撐。同時(shí)由于在繞組上產(chǎn)生電動(dòng)力的侵入波、短路電流具有很高的頻率，現(xiàn)有的解調(diào)裝置無法對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，造成分析端無法與檢測(cè)端同步的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，包括:
[0007]第一光纖，所述第一光纖設(shè)置在變壓器繞組的電磁線內(nèi)部，所述第一光纖通過固定裝置固定在所述變壓器繞組的電磁線內(nèi)部。
[0008]光纖應(yīng)力傳感器，多個(gè)所述光纖應(yīng)力傳感器分布式設(shè)置在所述第一光纖上。
[0009]第二光纖，所述第二光纖設(shè)置在所述變壓器繞組的電磁線外部，所述第二光纖通過光纖接頭與所述第一光纖連接。
[0010]寬帶光源，所述寬帶光源將發(fā)出的寬帶光進(jìn)入到所述光纖應(yīng)力傳感器的光纖光柵FBG陣列中。
[0011]波分復(fù)用設(shè)備，所述波分復(fù)用設(shè)備設(shè)置在監(jiān)控中心內(nèi)，所述波分復(fù)用設(shè)備與所述第二光纖連接。
[0012]光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器設(shè)置在監(jiān)控中心內(nèi)，所述光電探測(cè)器與所述波分復(fù)用設(shè)備連接。
[0013]信號(hào)放大器，所述信號(hào)放大器設(shè)置在監(jiān)控中心內(nèi)，所述信號(hào)放大器與所述光電探測(cè)器連接。
[0014]信號(hào)處理器，所述信號(hào)放大器設(shè)置在監(jiān)控中心內(nèi)，所述信號(hào)處理器與所述信號(hào)放大器連接。
[0015]顯示屏，所述顯示屏設(shè)置在監(jiān)控中心內(nèi)，所述顯示屏與所述信號(hào)處理器連接。
[0016]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述光纖應(yīng)力傳感器的光纖光柵FBG包括第一光柵和第二光柵，所述第一光柵粘貼在底座上，所述第二光柵懸空在底座上方。
[0017]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第一光柵的中心波長(zhǎng)與所述第二光柵的中心波長(zhǎng)相差.nm。
[0018]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第一光纖和所述第二光纖均為單模光纖。
[0019]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述光纖接頭的兩端設(shè)置有保護(hù)層。
[0020]一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟:
[0021]S1:寬帶光源將發(fā)出的寬帶光進(jìn)入到光纖應(yīng)力傳感器的光纖光柵FBG陣列中。
[0022]S2:基于FGB本身的波分復(fù)用性，當(dāng)光纖應(yīng)力傳感器受到應(yīng)力影響后，波長(zhǎng)發(fā)生變化，通過第一光柵獲取關(guān)于溫度和應(yīng)力的第一光信號(hào)，通過第二光柵獲取關(guān)于溫度的第二光信號(hào)，多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器的第一光信號(hào)和的第二光信號(hào)返回到波分復(fù)用設(shè)備中。
[0023]S3:波分復(fù)用設(shè)備接收多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器的第一光信號(hào)和的第二光信號(hào)并進(jìn)行分咼。
[0024]S4:光電探測(cè)器將波分復(fù)用設(shè)備中分離的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送到信號(hào)放大器。
[0025]S5:信號(hào)放大器將光電探測(cè)器中的電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大并發(fā)送到信號(hào)處理器。
[0026]S6:信號(hào)處理器將信號(hào)放大器放大的電信號(hào)進(jìn)行處理，獲取變壓器繞組的應(yīng)力和溫度信息并發(fā)送到顯示屏。
[0027]S7:顯示屏接收變壓器繞組的應(yīng)力和溫度信息并進(jìn)行顯示。
[0028]本發(fā)明的有益效果在于:其通過在變壓器繞組的電磁線內(nèi)部設(shè)置第一光纖，第一光纖上設(shè)置多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器，可以對(duì)變壓器繞組上的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器繞組的快速檢測(cè)和分布式測(cè)量的功能，在沖擊力的作用下準(zhǔn)確掌握變壓器繞組不同位置的應(yīng)力情況；其通過設(shè)置信號(hào)處理器和顯示屏，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組快速?zèng)_擊力進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和顯示;其通過在光纖應(yīng)力傳感器內(nèi)設(shè)置第一光柵和第二光柵分別來獲取應(yīng)力和溫度的整體信息和溫度信息，解決了在對(duì)變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)時(shí)的溫度交叉敏感問題。本裝置靈敏度高，分辨率高，能夠測(cè)量短路沖擊瞬間的變壓器繞組應(yīng)力變化。
【附圖說明】
:
[0029]以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0030]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光纖應(yīng)力傳感器結(jié)構(gòu)不意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法流程圖。
[0033]圖中符號(hào)說明:
[0034]1-第一光纖，2-變壓器繞組，3-固定裝置，4-光纖應(yīng)力傳感器，5-第二光纖，6_光纖接頭，7-寬帶光源，8-波分復(fù)用設(shè)備，9-光電探測(cè)器，10-信號(hào)放大器，11-信號(hào)處理器，12-顯示屏，13-監(jiān)控中心，401-第一光柵，402-第二光柵，403-底座。
【具體實(shí)施方式】
:
[0035]如圖1所示，本發(fā)明的變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，包括:
[0036]第一光纖I，所述第一光纖I設(shè)置在變壓器繞組2的電磁線內(nèi)部，所述第一光纖I通過固定裝置3固定在所述變壓器繞組2的電磁線內(nèi)部。
[0037]光纖應(yīng)力傳感器4，多個(gè)所述光纖應(yīng)力傳感器4分布式設(shè)置在所述第一光纖I上。如圖2所不，所述光纖應(yīng)力傳感器4的光纖光柵FBG包括第一光柵401和第二光柵402，所述第一光柵401粘貼在底座403上，所述第二光柵402懸空在底座403上方。本實(shí)施例中，所述第一光柵401的中心波長(zhǎng)與所述第二光柵402的中心波長(zhǎng)相差0.5nm。
[0038]第二光纖5，所述第二光纖5設(shè)置在所述變壓器繞組2的電磁線外部，所述第二光纖5通過光纖接頭6與所述第一光纖I連接。本實(shí)施例中，所述第一光纖I和所述第二光纖5均為單模光纖，采用單模光纖傳導(dǎo)距離長(zhǎng)，信號(hào)更好。所述光纖接頭6的兩端設(shè)置有保護(hù)層。
[0039]寬帶光源7，所述寬帶光源7將發(fā)出的寬帶光進(jìn)入到所述光纖應(yīng)力傳感器4的光纖光柵FBG陣列中。
[0040]波分復(fù)用設(shè)備8，所述波分復(fù)用設(shè)備8設(shè)置在監(jiān)控中心13內(nèi)，所述波分復(fù)用設(shè)備8與所述第二光纖5連接。
[0041]光電探測(cè)器9，所述光電探測(cè)器9設(shè)置在監(jiān)控中心13內(nèi)，所述光電探測(cè)器9與所述波分復(fù)用設(shè)備8連接。
[0042]信號(hào)放大器10，所述信號(hào)放大器10設(shè)置在監(jiān)控中心13內(nèi)，所述信號(hào)放大器10與所述光電探測(cè)器9連接。
[0043]信號(hào)處理器11，所述信號(hào)放大器11設(shè)置在監(jiān)控中心13內(nèi)，所述信號(hào)處理器11與所述信號(hào)放大器10連接。
[0044]顯示屏12，所述顯示屏12設(shè)置在監(jiān)控中心13內(nèi)，所述顯示屏12與所述信號(hào)處理器11連接。
[0045]本實(shí)施例中的變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法如圖3所示，包括如下步驟:
[0046]SI:寬帶光源7將發(fā)出的寬帶光進(jìn)入到光纖應(yīng)力傳感器4的光纖光柵FBG陣列中。
[0047]S2:基于FGB本身的波分復(fù)用性，當(dāng)光纖應(yīng)力傳感器4受到應(yīng)力影響后，波長(zhǎng)發(fā)生變化，通過第一光柵401獲取關(guān)于溫度和應(yīng)力的第一光信號(hào)，通過第二光柵402獲取關(guān)于溫度的第二光信號(hào)，多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器4的第一光信號(hào)和的第二光信號(hào)返回到波分復(fù)用設(shè)備8中。
[0048]S3:波分復(fù)用設(shè)備8接收多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器4的第一光信號(hào)和的第二光信號(hào)并進(jìn)行分離。
[0049]S4:光電探測(cè)器9將波分復(fù)用設(shè)備8中分離的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送到信號(hào)放大器10。
[0050]S5:信號(hào)放大器10將光電探測(cè)器9中的電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大并發(fā)送到信號(hào)處理器
Ilo
[0051]S6:信號(hào)處理器11將信號(hào)放大器10放大的電信號(hào)進(jìn)行處理，獲取變壓器繞組的應(yīng)力和溫度信息并發(fā)送到顯示屏12。
[0052]S7:顯示屏12接收變壓器繞組2的應(yīng)力和溫度信息并進(jìn)行顯示。
[0053]本實(shí)施例所述的一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，包括:第一光纖、光纖應(yīng)力傳感器、第二光纖、寬帶光源、波分復(fù)用設(shè)備、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器、信號(hào)處理器、顯示屏。其通過在變壓器繞組的電磁線內(nèi)部設(shè)置第一光纖，第一光纖上設(shè)置多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器，可以對(duì)變壓器繞組上的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器繞組的快速檢測(cè)和分布式測(cè)量的功能，在沖擊力的作用下準(zhǔn)確掌握變壓器繞組不同位置的應(yīng)力情況;其通過設(shè)置信號(hào)處理器和顯示屏，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組快速?zèng)_擊力進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和顯示；其通過在光纖應(yīng)力傳感器內(nèi)設(shè)置第一光柵和第二光柵分別來獲取應(yīng)力和溫度的整體信息和溫度信息，解決了在對(duì)變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)時(shí)的溫度交叉敏感問題。本裝置靈敏度高，分辨率高，能夠測(cè)量短路沖擊瞬間的變壓器繞組應(yīng)力變化。
[0054]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括: 第一光纖(I)，所述第一光纖(I)設(shè)置在變壓器繞組(2)的電磁線內(nèi)部，所述第一光纖(I)通過固定裝置(3)固定在所述變壓器繞組(2)的電磁線內(nèi)部； 光纖應(yīng)力傳感器(4)，多個(gè)所述光纖應(yīng)力傳感器(4)分布式設(shè)置在所述第一光纖(I)上；第二光纖(5)，所述第二光纖(5)設(shè)置在所述變壓器繞組(2)的電磁線外部，所述第二光纖(5)通過光纖接頭(6)與所述第一光纖(I)連接； 寬帶光源(7)，所述寬帶光源(7)將發(fā)出的寬帶光進(jìn)入到所述光纖應(yīng)力傳感器(4)的光纖光柵FBG陣列中； 波分復(fù)用設(shè)備(8)，所述波分復(fù)用設(shè)備(8)設(shè)置在監(jiān)控中心(13)內(nèi)，所述波分復(fù)用設(shè)備(8)與所述第二光纖(5)連接； 光電探測(cè)器(9)，所述光電探測(cè)器(9)設(shè)置在監(jiān)控中心(13)內(nèi)，所述光電探測(cè)器(9)與所述波分復(fù)用設(shè)備(8)連接； 信號(hào)放大器(10)，所述信號(hào)放大器(10)設(shè)置在監(jiān)控中心(13)內(nèi)，所述信號(hào)放大器(10)與所述光電探測(cè)器(9)連接； 信號(hào)處理器(11)，所述信號(hào)放大器(11)設(shè)置在監(jiān)控中心(13)內(nèi)，所述信號(hào)處理器(11)與所述信號(hào)放大器(10)連接； 顯示屏(12)，所述顯示屏(12)設(shè)置在監(jiān)控中心(13)內(nèi)，所述顯示屏(12)與所述信號(hào)處理器(11)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述光纖應(yīng)力傳感器(4)的光纖光柵FBG包括第一光柵(401)和第二光柵(402)，所述第一光柵(401)粘貼在底座(403)上，所述第二光柵(402)懸空在底座(403)上方。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述第一光柵(401)的中心波長(zhǎng)與所述第二光柵(402)的中心波長(zhǎng)相差0.5nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述第一光纖(I)和所述第二光纖(5)均為單模光纖。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述光纖接頭(6)的兩端設(shè)置有保護(hù)層。6.—種變壓器繞組應(yīng)力監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: S1:寬帶光源(7)將發(fā)出的寬帶光進(jìn)入到光纖應(yīng)力傳感器(4)的光纖光柵FBG陣列中； S2:基于FGB本身的波分復(fù)用性，當(dāng)光纖應(yīng)力傳感器(4)受到應(yīng)力影響后，波長(zhǎng)發(fā)生變化，通過第一光柵(401)獲取關(guān)于溫度和應(yīng)力的第一光信號(hào)，通過第二光柵(402)獲取關(guān)于溫度的第二光信號(hào)，多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器(4)的第一光信號(hào)和的第二光信號(hào)返回到波分復(fù)用設(shè)備(8)中； S3:波分復(fù)用設(shè)備(8)接收多個(gè)光纖應(yīng)力傳感器(4)的第一光信號(hào)和的第二光信號(hào)并進(jìn)行分離； S4:光電探測(cè)器(9)將波分復(fù)用設(shè)備(8)中分離的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送到信號(hào)放大器(10); S5:信號(hào)放大器(10)將光電探測(cè)器(9)中的電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大并發(fā)送到信號(hào)處理器(II); S6:信號(hào)處理器(11)將信號(hào)放大器(10)放大的電信號(hào)進(jìn)行處理，獲取變壓器繞組的應(yīng)力和溫度信息并發(fā)送到顯示屏(12); S7:顯示屏(12)接收變壓器繞組(2)的應(yīng)力和溫度信息并進(jìn)行顯示。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK106052911SQ201610416072
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王文慶
【申請(qǐng)人】東莞市聯(lián)洲知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)營(yíng)管理有限公司