[實用新型]基于光纖光柵溫度測量的有載分接開關觸頭故障診斷裝置

有效

• 申請號: 200920230767.8
• 申請日: 2009-09-08
• 公開（公告）號: CN201514294U
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 王春平;姜寧;馬宏忠;姚華陽;金基平
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司南京供電公司;河海大學;陜西博能電力技術有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本實用新型涉及的是一種基于光纖光柵溫度測量的有載分接開關觸頭過熱故障診斷裝置，屬于電氣控制工程領域。

背景技術

變壓器調壓主要是通過改變分接繞組的抽頭位置來實現的，分為無勵磁調壓和有載調壓兩種形式。變壓器中連接和切換變壓器分接抽頭的裝置通常稱為分接開關。切換分接抽頭不需將變壓器從電網中切除，即帶負載切換調壓，稱有載調壓。有載調壓所采用的分接開關稱為有載分接開關。有載分接開關是變壓器完成有載調壓的核心部件，也是變壓器的重要配套組件之一。

110kV及以上的電力變壓器中有載分接開關應用日益普及，隨著對電能質量要求的提高，電力變壓器有載分接開關日均調壓次數顯著增多，有載分接開關的故障有增加的趨勢。開展分接開關運行的狀態監測和故障診斷對電力系統安全運行意義重大，具有良好的應用前景。

有載分接開關的在線監測和故障診斷技術起步于20世紀90年代，目前仍在發展中。國內外通用的監測方法是采用振動傳感器測量分接開關操作過程中的振動信號，然后利用一定的信號處理方法和診斷算法來評估和預測分接開關的工作狀態。

觸頭過熱故障是有載分接開關的常見故障之一。由于機械性能劣化導致觸頭分接不到位，或是由于電氣性能劣化導致的觸頭接觸電阻增大等等，觸頭溫度都將異常升高。然而有載分接開關觸頭過熱的傳感受下述因素的限制：①發熱部位通常密封在設備外殼內，紅外傳感技術受限；②發熱部位常處較高的電位，熱電偶、熱電阻等常用熱敏元件接觸傳感方法受限；③在油箱內的觸頭過熱對分接開關來說是局部過熱，反映在整個油箱(外部)的溫度變化不敏感，因而，在變壓器外部測量溫度的可靠性受限。目前對有載分接開關觸頭溫度的監測還沒有理想的方法，研究中的測量技術主要有兩種，一是采用溫度傳感器在油箱外監測溫升。該監測方法實現簡單，只需在變壓器油箱外殼上安裝溫度傳感器或紅外傳感器，但正如上面所述，受外部環境影響較大，準確度和可靠性都難以保證；二是采用聲音傳感器監測局部過熱產生的高頻噪聲信號。當觸頭溫度升高到一定程度，被加熱的變壓器油將產生噪聲信號。通過聲音傳感器在變壓器油箱外部監測噪聲信號，通過信號分析處理對變壓器內部過熱情況進行判斷。該方法受油的狀態、油箱結構、發熱源類型以及各種干擾信號的影響較大，而且變壓器運行時本身的電磁噪聲較大，對基于噪聲的測量影響較大，特別是基于噪聲的監測技術需要油的溫度上升到一定程度(文獻報道要達到200℃左右)，這時變壓器分接開關故障已很嚴重，不符合故障診斷的基本原則。另外，由于分接開關正常工作狀態下分接開關油箱中也會產生相關的氣體，因此人們在變壓器主體油箱中常使用的三比值法，在分接開關油的分析中應用也非常困難。

總之，目前對變壓器有載分接開關觸頭溫度的監測還缺乏切實有效的手段。

發明內容

本實用新型的目的在于解決有載分接開關觸頭過熱故障難以診斷這一疑難課題，提出了切實可行的一種基于光纖光柵溫度測量的有載分接開關觸頭過熱故障診斷裝置。

本實用新型的技術解決方案：其特征是寬帶光源的光源輸出端與3dB耦合器第一輸入端相連，光纖光柵溫度傳感器放置在有載分接開關油箱內的油中，光纖光柵溫度傳感器的輸出/輸入端與3dB耦合器的輸入/輸出端對應相接，3dB耦合器的信號輸出端與光譜分析儀的信號輸入端相接，光譜分析儀的信號輸出端再與計算機的信號輸入相接。

本實用新型的優點：1)、本系統利用光纖光柵溫度傳感器測溫，由于光纖光柵測溫系統采用光信號進行測量和傳輸，現場實現了檢測的電氣隔離。2)、同時該系統使用光柵技術，檢測信號以光信號中心波長為表征量，克服了傳統光傳感器依賴光強大小的缺點，穩定性好，使用壽命長。3)、該傳感器伸入到分接開關內部，距離觸頭近，靈敏度和可靠性都更高。

附圖說明

圖1是故障診斷系統的結構框圖

圖2是光纖光柵溫度傳感試驗原理圖

圖3是試驗中溫度變化時反射光波的波長變化曲線

圖4是現場實施例示意圖.

附圖1中的1為有載分接開關切換觸頭，2為油(實際上整個開關切換觸頭均在油中)，3為光纖光柵溫度傳感器(采用現有技術)，4為3dB耦合器(現有技術)，5為光譜分析儀(現有技術)，6為計算機，7為寬帶光源。

具體實施方式