[實用新型]一種基于光纖光柵的變壓器內部溫度檢測系統

有效

• 申請號: 201020518443.7
• 申請日: 2010-09-06
• 公開（公告）號: CN201892586U
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 程林;聶德鑫;關慶華
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;國網電力科學研究院
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;周瑾

技術領域

本實用新型涉及光纖光柵傳感領域和變壓器狀態監控領域，具體涉及一種基于光纖光柵的變壓器內部溫度檢測系統。

背景技術

電力變壓器作為現代電力系統中的重要設備，其繞組溫度的高低直接關系到電力變壓器的使用壽命以及輸變電系統的運行安全，因此每個變電所都需要對變壓器進行溫度監測。變壓器的絕緣性與老化率與繞組熱點溫度有關，超過溫度的允許限值不但會降低變壓器的運行壽命，還會對變壓器的安全運行造成威脅。若繞組熱點的溫度過低，則變壓器的能力就沒有得到充分利用，降低了經濟效益。變壓器的溫升限值以變壓器的使用壽命(主要是絕緣材料的壽命)為基礎。在相關的國家標準中對變壓器在不同的負載運行情況下的溫升限值或熱點溫度做了相應的規定。電力變壓器國家標GB1094.2-1996《電力變壓器第2部分溫升》規定的電力變壓器溫升限值是根據不同的負載情況而定的。因此基于光纖光柵的變壓器內部溫度檢測方法在電力系統智能電網改造中顯得尤為關鍵，利用該系統準確地測量和在線監測繞組的熱點溫度具有重要的現實意義。

目前國內外，對變壓器繞組熱點溫度的測量方法主要有：

(1)電信號傳感器測量。目前大部分電廠和變電站還是采用基于電信號傳感器的測溫系統，如電阻溫度計、熱電偶，但這類電信號的傳感器易受電磁干擾，測量效果不很理想。

(2)光纖測溫儀測量。在繞組靠近導線部分埋設光纖傳感器來測溫，常見的是熒光光纖測溫儀。這種方法維護技術復雜，絕緣處理比較困難，價格也十分昂貴，而且光纖測溫系統的掃描時間比較長。

(3)紅外溫度傳感器測量。該方法測溫靈敏度和準確度很高，但紅外測溫為非接觸測量，易受環境及周圍的電磁場干擾，且需人工操作，無法實現在線測量。

(4)分布式光纖溫度傳感器。通常是將光纖沿溫度場分布，借助于光在傳輸時光時域后向散射技術，根據散射光所攜帶的溫度信息來測量溫度。由目前的?研究成果來看，分布式光纖測溫系統的測溫誤差一般為幾個攝氏度，定位誤差為一米左右，對于變壓器內部溫度的監測其定位誤差顯然較大。

相比以上幾種方法，光纖光柵測溫對于光纖光柵傳感系統，其具有以下明顯的優點：①抗干擾能力強。②傳感探頭結構簡單，尺寸小。③測量結果具有良好的重復性。④便于構成各種形式的光纖傳感網絡。⑤可用于對外界參量的絕對測量。⑥光柵的寫入工藝已較成熟，便于形成規模生產。

發明內容

本實用新型的目的是：利用一種可以對油浸式變壓器、電抗器內部溫度進行直接測量的光纖光柵傳感技術，對變壓器的內部繞組溫度監測，得到變壓器各種運行方式下的內部溫度分布，并對變壓器內應力、局部放電等重要參量進行測量監控。

本實用新型所采用的技術方案是：一種基于光纖光柵的變壓器內部溫度檢測系統，其特征在于，包括：光源，采用輸出功率較大、帶寬較大的光源；光纖光柵傳感器，設置在變壓器的繞組和撐條及變壓器內部其它位置的各個探測點上，用于變壓器溫度、應力、局部放電參數的傳感測定；光柵信號解調系統，接收光纖光柵傳感器的測定數據，并準確解調出溫度、應力、局部放電等參數相應的光信號；及信號處理顯示儀表。由此帶來的技術效果至少是：本實用新型通過光電傳感器實現變壓器內部多點溫度的實時測量，作為變壓器設計的驗證參照手段和運行中變壓器工況的一種狀態檢測系統，能提高變壓器本體的智能化水平，對變壓器經濟運行提供良好的基礎。

如上所述的基于光纖光柵的變壓器內部溫度檢測系統，其特征在于，信號處理顯示儀表中包括有可調F-P濾波器、光電轉換模塊、信號接受及校正模塊、軟件編程處理模塊和顯示模塊、在線監測和全壽命評估模塊，該部分安裝與變壓器現場或主控室內，實現遠程變壓器狀態實時監控。

本實用新型的有益效果是：可以準確測量出變壓器繞組各探測點溫度，并對數據進行處理遠程傳輸顯示，并依據此還原變壓器溫度場；在測量溫度參量的同時，還可以對應力變化、局部放電、油色譜等變壓器內性能參數進行傳感測量分析；最終實現帶有高精度、可靠、實時在線的光纖光柵溫度檢測系統的所有電壓?等級的油浸式變壓器、電抗器樣機工程化應用。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的基于光纖光柵的變壓器內部溫度檢測系統的原理框圖。

圖2是本實用新型實施例的光纖光柵陣列設計原理示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。