一種基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統技術方案

本實用新型專利技術提供了一種基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統，屬光電子測量技術領域。本實用新型專利技術在變壓器（2）的繞組（1）中布設光纖（3），并使繞組（1）與光纖（3）相對固定，在光纖上制作有多個Bragg光柵（4），光纖（3）與光纖耦合器（5）一端相連，光纖耦合器（5）另一端設置兩根引出光纖分別通過光開關A（6）與拉曼散射光纖解調儀（9）相連連；光開關B（7）與光纖Bragg光柵解調儀（8）相連接。本實用新型專利技術利用Bragg光柵邊上光纖的溫度來對Bragg光柵的中心波長漂移進行溫度補償。兩種監測方式結合即可實現對繞組的溫度和應變的實時監測，并可對變壓器繞組故障點進行定位。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統
本技術涉及一種基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統，屬光電子測量
。
技術介紹
電力變壓器作為電力系統中最重要的電氣設備之一，維護其正常運行是整個系統可靠供電的基本保證。近年來，隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高，用電需求快速增長，電力系統正向超高壓大容量的方向發展，變壓器故障率也隨之增加。因此，及時了解變壓器的運行狀態，對可能發生的故障進行診斷及檢修，是減小變壓器運行故障、提高系統安全的重要措施。然而，我國現有的以預防性試驗為主的檢修制度已經不能滿足供電可靠性的要求。隨著光電子技術的發展及傳感器、計算機、信息處理等技術在各領域的滲透，電力系統監測技術已從離線的定期監測逐漸轉變為在線的連續監測，其目的是實時監測變壓器的運行狀態，判斷其運行是否正常，診斷其內部存在故障的性質、類型，并預測故障的發展趨勢。電力變壓器的繞組是變壓器的一個重要部件，由于變壓器容量的增大，其熱問題越來越突出，而變壓器繞組溫度每高于標準溫度值6°C，變壓器的使用壽命就會減少一半；有時，使用時間過長、容量過大等原因會導致變壓器繞組發生變形，這將嚴重影響變壓器的正常運行和使用壽命，因此對變壓器的繞組進行監測具有重要意義。然而，變壓器繞組的溫度并不是均勻分配的，不同點的溫度不同，以前的通過監測變壓器頂層油溫來推算變壓器繞組不同點的溫度的方法具有較大誤差，且實時性較差。光纖傳感技術是對光纖內的光信號進行調制解調的技術，該種技術具有耐高壓、抗電磁干擾、實時性高、準分布式或分布式測量等特點，適合用于變壓器繞組監測。而光纖Bragg光柵傳感技術、布里淵散射光纖傳感技術都存在溫度和應變交叉敏感問題，拉曼散射光纖傳感技術只能對溫度進行監測，無法對變壓器的應變狀況進行反應。以上原因導致了光纖傳感技術在變壓器繞組監測中的應用發展緩慢。
技術實現思路
本技術目的正是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠實現對繞組的應變和溫度的雙參量測量，故障點的精確定位，抗電磁干擾能力強的基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統。本技術的目的是通過如下技術方案來實現的:—種基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統，本技術特征是:在變壓器的繞組中布設光纖，并使繞組與光纖相對固定，在光纖上制作有多個Bragg光柵，光纖與光纖耦合器一端相連，光纖耦合器另一端設置兩根引出光纖分別通過光開關A與拉曼散射光纖解調儀相連連；光開關B與光纖Bragg光柵解調儀相連接。本技術光開關和光開關至多有一個處于開通狀態，二者不可同時處于開通狀態。本技術光纖Bragg光柵解調儀在光開關處于開通狀態時對變壓器的繞組中的Bragg光柵的中心波長進行測量，通過Bragg光柵的中心波長的漂移來反映變壓器內繞組的應變和溫度狀態；拉曼散射光纖解調儀在光開關處于開通狀態時對光纖進行溫度監測。本技術當采用拉曼散射光纖解調儀對光纖進行溫度監測時，拉曼散射光纖解調儀所采用的光的中心波長與光纖上的所有Bragg光柵的中心波長均不相同。本技術當變壓器的繞組發生形變或溫度升高現象時，其對應位置的Bragg光柵的中心波長會發生相應漂移，采用拉曼散射光纖解調儀對該Bragg光柵附近的光纖溫度進行檢測，運用該溫度對Bragg光柵的中心波長漂移進行溫度補償即可反映繞組的應變和溫度情況。另兩種方式均可實現對故障點的及時定位。當光開關開通時，光纖Bragg光柵解調儀對光纖上的Bragg光柵的中心波長進行監測。當光開關開通時，光開關關閉，此時拉曼散射光纖解調儀發出與所有Bragg光柵的中心波長均不相同的光對光纖進行溫度監測。由于變壓器繞組浸泡在變壓器的絕緣油中，因此，很小距離內的繞組內的溫度相近，即可以運用Bragg光柵邊上的光纖的溫度來對Bragg光柵進行溫度補償，也就是運用拉曼散射解調儀監測到的光纖的溫度，可以對光纖Bragg光柵解調儀監測的Bragg光柵的中心波長漂移進行溫度補償。運用該方法即可實現對Bragg光柵的溫度和應變的分別監測，并可實現對光纖沿線溫度的分布式監測。而變壓器繞組發生損壞情況時都會伴隨有形變或溫度的變化，即通過對繞組的溫度和應變進行監測可反映變壓器繞組的運行狀態。另外，該系統還可對繞組的故障點進行及時、準確定位。本技術的有益效果:1、繞組的應變和溫度的雙參量測量:該系統通過拉曼散射光纖傳感技術對Bragg光柵解調技術進行溫度補償，實現了繞組的應變和溫度的雙參量測量。2、故障點的精確定位:由于該系統布設了多個Bragg光柵,運用波分復用和時分復用技術可對故障點進行定位，另拉曼散射光纖監測技術是一種分布式溫度監測技術，該技術也可對光纖沿線的溫度異常點進行精確定位。3、抗電磁干擾能力強:該系統采用光纖傳感技術對繞組進行監測，解調設備可放置于離變壓器較遠的位置，抗電磁干擾能力強。【附圖說明】圖1為本技術的結構示意圖。圖中各標號依次表示: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(6)和(7)、光纖Bragg光柵解調儀(8)、拉曼散射光纖解調儀(9)。【具體實施方式】一種基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統，本技術特征是:在變壓器2的繞組I中布設光纖3，并使繞組I與光纖3相對固定，在光纖上制作有多個Bragg光柵4，光纖3與光纖稱合器5 —端相連,光纖稱合器5另一端設置兩根引出光纖分別通過光開關A6與拉曼散射光纖解調儀9相連連；光開關B7與光纖Bragg光柵解調儀8相連接。本技術光開關6和光開關7至多有一個處于開通狀態，二者不可同時處于開通狀態。本技術光纖Bragg光柵解調儀8在光開關7處于開通狀態時對變壓器2的繞組I中的Bragg光柵4的中心波長進行測量，通過Bragg光柵4的中心波長的漂移來反映變壓器2內繞組I的應變和溫度狀態；拉曼散射光纖解調儀9在光開關6處于開通狀態時對光纖3進行溫度監測。本技術當采用拉曼散射光纖解調儀9對光纖3進行溫度監測時，拉曼散射光纖解調儀9所采用的光的中心波長與光纖3上的所有Bragg光柵4的中心波長均不相同。本技術當變壓器2的繞組I發生形變或溫度升高現象時，其對應位置的Bragg光柵的中心波長會發生相應漂移，采用拉曼散射光纖解調儀8對該Bragg光柵附近的光纖溫度進行檢測，運用該溫度對Bragg光柵的中心波長漂移進行溫度補償即可反映繞組的應變和溫度情況。另兩種方式均可實現對故障點的及時定位。當光開關7開通時，光纖Bragg光柵解調儀8對光纖3上的Bragg光柵4的中心波長進行監測。當光開關6開通時，光開關7關閉，此時拉曼散射光纖解調儀9發出與所有Bragg光柵4的中心波長均不相同的光對光纖3進行溫度監測。由于變壓器繞組I浸泡在變壓器2的絕緣油中，因此，很小距離內的繞組內的溫度相近，即可以運用Bragg光柵4邊上的光纖的溫度來對Bragg光柵進行溫度補償，也就是運用拉曼散射解調儀9監測到的光纖3的溫度，可以對光纖Bragg光柵解調儀8監測的Bragg光柵4的中心波長漂移進行溫度補償。運用該方法即可實現對Bragg光柵4的溫度和應變的分別監測，并可實現對光纖3沿線溫度的分布式監測。而變壓器繞組發生損壞情況時都本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統，其特征是：在變壓器（2）的繞組（1）中布設光纖（3），并使繞組（1）與光纖（3）相對固定，在光纖上制作有多個Bragg光柵（4），光纖（3）與光纖耦合器（5）一端相連，光纖耦合器（5）另一端設置兩根引出光纖分別通過光開關A（6）與拉曼散射光纖解調儀（9）相連連；光開關B（7）與光纖Bragg光柵解調儀（8）相連接。

【技術特征摘要】
1.一種基于光纖傳感技術的變壓器繞組監測系統，其特征是:在變壓器(2)的繞組(I)中布設光纖(3),并使繞組(I)與光纖(3)相對固定,在光纖上制作有多個Bragg光柵(4),光纖(3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁仕斌，楊洪磊，曹敏，李川，昌明，
申請(專利權)人：云南電力試驗研究院集團有限公司電力研究院，云南電網公司技術分公司，
類型：新型
國別省市：云南;53