[發(fā)明專利]利用光纖對(duì)電網(wǎng)高壓局部放電進(jìn)行探測及定位的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010137561.8
• 申請(qǐng)日: 2010-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN101813742A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈波;肖倩;張毅;許海燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12;G02B6/26
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用光纖探測電網(wǎng)中高壓局部放電，確定放電位置的監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今電力與社會(huì)經(jīng)濟(jì)已不可分割，智能電網(wǎng)已成為世界電力發(fā)展的新趨勢。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化，需對(duì)設(shè)備、發(fā)電廠和線路運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)分析評(píng)估，對(duì)電網(wǎng)故障發(fā)展做到早期預(yù)警，這些必須依賴于實(shí)時(shí)測量在線監(jiān)測技術(shù)，利用在電網(wǎng)設(shè)備中的先進(jìn)傳感器，通過對(duì)運(yùn)行設(shè)備、線路的在線狀態(tài)檢測，實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)故障或發(fā)生其他問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)故障，確定其發(fā)生位置。使用在線監(jiān)測技術(shù)不但可以避免停電檢修但來的諸多不變，而且更能真實(shí)地反應(yīng)設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行情況。現(xiàn)代化先進(jìn)的實(shí)時(shí)在線傳感測量技術(shù)是及時(shí)進(jìn)行設(shè)備維修，使設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)健工作的基本保障。

電網(wǎng)電氣設(shè)施的局部放電屬常見現(xiàn)象，特別常發(fā)生于變壓器、電纜接頭和終端頭部位等處，局部放電是電網(wǎng)設(shè)施絕緣劣化的前兆，如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理，放電引起的電氣損傷升級(jí)，最終會(huì)導(dǎo)致絕緣擊穿，造成電網(wǎng)事故，通常社會(huì)影響面廣，甚至可能會(huì)帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。通過局部放電的在線監(jiān)測，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施內(nèi)部絕緣存在的潛伏性缺陷，避免突發(fā)性絕緣故障。目前，國內(nèi)電氣設(shè)施的高壓局部放電檢測設(shè)施仍處起步階段，有效手段缺乏。同時(shí)，由于電網(wǎng)的分布廣，尤其是對(duì)密如蛛網(wǎng)的電纜長距離局部放電離檢測，更是缺乏有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)。

局部放電檢測是以發(fā)生局部放電產(chǎn)生的電、光、聲等現(xiàn)象為依據(jù)，通過描述該現(xiàn)象的物理量來表征局部放電的狀態(tài)。局部放電過程中會(huì)產(chǎn)生電脈沖、電磁輻射，產(chǎn)生波、光、氣體生成物等，并能產(chǎn)生能量損耗引起局部過熱，相應(yīng)的檢測方法有脈沖電流法、氣相色譜法、超聲波法、無線電干擾檢測法、光測法等多種檢測方法。在這些方法中，對(duì)不同高壓局部放電點(diǎn)的檢測，大都需要由點(diǎn)狀傳感器或儀器來完成，大面積監(jiān)測則需要通過大量的點(diǎn)狀傳感器來完成，實(shí)現(xiàn)方式繁瑣，難度較大。

目前，使用最廣泛的方法是脈沖電流法和超聲波檢測法。脈沖電流法中常采用的是羅戈夫斯基線圈型電流傳感器，測量局部放電射頻頻段(3MHz～30MHz)的信號(hào)。但由于現(xiàn)場中存在很多電磁干擾，如電力系統(tǒng)載波，通訊無線電廣播干擾、高頻保護(hù)信號(hào)、電力系統(tǒng)諧波干擾等等以及設(shè)備自生工作特性帶來的一些干擾，這種方法雖然可以避開現(xiàn)場中大量的低頻及中頻干擾，但難以避開大量的射頻范圍內(nèi)的干擾。超聲波檢測是針對(duì)高壓局部放電中70kHz～150kHz的超聲頻率成分，但由于這部分超聲能量衰減較快，同是由于聲電換能元件的效率還不夠高，這種探測技術(shù)目前常與無線電干擾等檢測方法結(jié)和起來，先由后者大致探測到放電的存在，再用超聲波探測器依次逐個(gè)排查，探測效率偏低。同樣，這兩種方法也是使用點(diǎn)狀傳感器，進(jìn)行大范圍探測的不便之處可想而知。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種探測效率高，并可實(shí)現(xiàn)分布式實(shí)時(shí)監(jiān)測的對(duì)電網(wǎng)高壓局部放電進(jìn)行探測和定位的方法。

本發(fā)明提供的探測和定位方法，是采用光纖作為感應(yīng)元，對(duì)電網(wǎng)高壓局部放電產(chǎn)生的頻率較高的聲波、超聲波成分進(jìn)行感應(yīng)。通過一定的光路結(jié)構(gòu)，將光纖感應(yīng)的信息提取出來，獲得高壓放電的信息，同時(shí)，利用局部高壓放電產(chǎn)生的(超)聲波頻率成分豐富這一特性，結(jié)合光路的特點(diǎn)，來確定高壓放電的位置。

在電網(wǎng)局部高壓放電中，會(huì)產(chǎn)生頻率較高的聲波和超聲波，頻率分布從十千赫左右到幾十千赫，這種波通過介質(zhì)，如空氣，傳輸?shù)焦饫w處，在聲壓的作用下，由于光彈效應(yīng)，光纖的長度和折射率等物理參數(shù)發(fā)生變化，使得在光纖內(nèi)傳輸?shù)墓獾南辔话l(fā)生變化。因此，本發(fā)明使用光纖來探測電網(wǎng)高壓局部放電并確定放電的位置。

由于光相位的變化無法用光電器件直接獲得，必須經(jīng)過干涉的方法將這種變化轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)變化。考慮到電網(wǎng)高壓放電產(chǎn)生的(超)聲波信號(hào)中含有豐富的頻率成分，本發(fā)明中采用單芯反饋式白光干涉結(jié)構(gòu)，利用信號(hào)中的干涉光路所獲得的信號(hào)頻率成分特性來確定高壓放電的位置，具體如圖1所示，其中：