CN207335914U - 一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，在变压器绕组上粘贴光纤光栅，光纤光栅与光纤耦合器的一端相连，光纤耦合器引出的一根光纤通过拉曼散射光纤解调仪与光电转换器连接，光电转换器经过A/D转换器与工业计算机连接，拉曼散射光纤传感技术只能对温度进行监控，避免了应变信号的干扰，实现了对变压器绕组温度的监控。本实用新型通过分析光纤光栅输出信号，采用一定算法解决了调制信号的交叉敏感性问题，实现了对变压器绕组温度和应变双参数的准确测量，并基于测量参数完成对变压器绕组故障点的准确检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，属于光电子测量技术领域。
背景技术
电力变压器作为电力系统最重要对的电气设备之一，其正常运行是电力系统安全可靠供电的保证之一，但随着社会生产和人们生活对电的依赖和需求，用电量急剧增加，电力系统正朝着超高容量的方向发展，变压器的故障率也变高。因此，及时检测变压器的运行状态，监测变压器内部是否发生故障是必要的。目前，电力系统检测技术已从离线的定期检测转变为在线的连续监测，其目的是实时监测变压器的运行状态，检测其是否运行正常，是否发生故障，以便及时检修。
变压器的绕组是变压器的重要组成部分，随着变压器容量的增大，其发热问题越来越显著，温度升高，变压器内部容易产生故障，一些气体也伴随着产生，变压器内部压强急剧上升，变压器绕组在高温高压下容易变形，这将严重影响变压器的正常使用和使用时间，因此，监测变压器绕组是十分必要的。以前通过监测变压器顶层油温来推测变压器绕组温度，但变压器绕组温度分布是极不均匀的，该方法误差很大且实用性差，直接监测变压器绕组的变形程度也是较难的。
光纤光栅经过封装粘贴在变压器绕组上直接作为传感器使用，实现对变压器绕组各个点的温度、应变等物理量的直接测量，灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁辐射，适用于长期监测。但由于光纤光栅波长对温度与应变同时敏感，即温度与应变同时引起光纤光栅耦合波长移动，使得通过测量光纤光栅耦合波长移动无法对温度与应变加以区分，因此，光纤传感技术容易监测变压器绕组，但其输出的信号却难以分析，温度与应变交叉敏感问题难以解决。
发明内容
本实用新型的目的正是为了解决上述技术问题存在的缺陷而提出一种能够实现对变压器绕组温度和应变的双参数测量，实现对故障点的准确检测，并分析光纤光栅输出信号交叉敏感性问题的一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统。
本实用新型采用的技术方案是：
一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，在变压器绕组上粘贴光纤光栅，光纤光栅与光纤耦合器的一端相连，光纤耦合器引出的一根光纤通过拉曼散射光纤解调仪与光电转换器连接，光电转换器经过A/D转换器与工业计算机连接，拉曼散射光纤传感技术只能对温度进行监控，避免了应变信号的干扰，实现了对变压器绕组温度的监控；光纤耦合器引出的另一根光纤直接与光电转换器连接，然后通过A/D转换器与工业计算机相连，可获得光纤光栅上的输出信号的数据，可进行对比分析；变压器内部光纤光栅上装有应变式压力传感器，应变式压力传感器经过采集卡的采集、A/D转换器的转换，将应变信号变为电信号传给工业计算机进行分析，实现了对变压器绕组应变的监测。
本实用新型的有益效果：
1.该系统通过光纤光栅传感器和拉曼散射光纤解调仪实现了对变压器绕组温度的监测，通过应变式压力传感器实现对变压器绕组应变的监测，实现了变压器绕组的应变和温度的双参量测量，避免了光纤传感技术的交叉敏感问题。
2.该系统通过拉曼散射传感技术，采用波长编码技术，消除了光源功率波动及系统损耗的影响，可以准分布式测量和长期监测。
3.基于光纤光栅的温度传感器温度测量范围广、检测精度高，可检测变压器绕组各个点的温度。
4.该系统基于光纤传感技术对变压器绕组进行监测，抗电磁干扰能力强，电绝缘性能好，安全可靠。
5.该系统可监测变压器绕组的温度和应变，也可监测温度和应变交叉混合信号，通过对比分析，可为解决测量光纤光栅耦合波长移动对温度与应变加以区分的问题提供依据。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，在变压器1的绕组2上设置光纤光栅3，并使绕组2和光纤光栅3相对固定，光纤光栅3与LC-SC光纤耦合器5一端连接，光纤耦合器5另一端引出两根光纤分别于采用Simplex编码光外调制的拉曼散射光纤解调仪6、型号为NETLINK的光电转换器7相连，拉曼散射光纤解调仪6和光电转换器7也相连接，光电转换器7通过A/D转换器9与型号为IPC800/610H的工业计算机10相连接； 光纤光栅3表面装有膜片式应变式压力传感器4，经过型号为OLP-8201的采集卡8的采集、A/D转换器9的转换后连接工业计算机10。
具体的，光纤光栅3采用聚合材料封装。
优选的，压力传感器4采用膜片式应变式压力传感器
所述采集卡8采用16位多功能模块。
所述光纤光栅3粘贴在变压器1的绕组2上。
采用上述结构使用时，变压器绕组2上分布光纤光栅3，光纤光栅3通过光纤耦合器5、拉曼散射光纤解调仪6，得到变压器绕组2上温度对应的光信号，再通过光电转换器7将光信号转换为容易测量和记录分析的电信号，再经过A/D转换器9转换，将数据传给工业计算机10分析，实现对变压器绕组上各个点的温度监测。
其中，应变式压力传感器4安装在光纤光栅3上，应变式压力传感器4将变压器绕组2上的应变信号转换为电信号，再通过采集卡8的采集、A/D转换器9的转换，将数据传给工业计算机10，实现了对变压器绕组2上应变的监测。
本实用新型中，光纤光栅3与光纤耦合器5连接，光纤耦合器5引出的一根光纤直接与光电转换器7相连，再与A/D转换器9相连，将光纤光栅3直接得到的输出信号转换为电信号，再将数据发送给工业计算机10，用于与温度信号、应变信号相比较，分析输出信号，为解决测量光纤光栅耦合波长移动对温度与应变加以区分的问题。
Claims (5)
1.一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，其特征是：在变压器(1)的绕组(2)上设置光纤光栅(3)，并使绕组(2)和光纤光栅(3)固定，光纤光栅(3)与光纤耦合器(5)一端连接，光纤耦合器(5)另一端引出两根光纤分别于拉曼散射光纤解调仪(6)、光电转换器(7)相连，拉曼散射光纤解调仪(6)和光电转换器(7)相连接，光电转换器(7)通过A/D转换器(9)与工业计算机(10)相连接；光纤光栅(3)表面装有压力传感器(4), 压力传感器(4)经过采集卡(8)的采集、A/D转换器(9)的转换后连接工业计算机(10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，其特征在于：所述光纤光栅(3)采用聚合材料封装。
3.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，其特征在于：压力传感器(4)采用膜片式应变式压力传感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，其特征在于：所述采集卡(8)采用64位多功能模块。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于分布式光纤技术的变压器绕组监测系统，其特征在于：所述光纤光栅(3)粘贴在变压器(1)的绕组(2)上。
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|---|---|---|---|---|
| CN109273224A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-25 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 油浸式变压器 |
| CN109297616A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-01 | 北京理工大学 | 一种基于分布式光纤传感的电磁阀绕组测温系统及方法 |
| CN112197852A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-01-08 | 华北电力大学（保定） | 一种测量发电机定子绕组振动的装置及方法 |
| CN115343663A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-15 | 保定天威顺达变压器有限公司 | 一种变压器绕组监测装置 |
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