[發明專利]一種基于光纖電流傳感器的容性設備局部放電檢測方法

在審

• 申請號: 201410074861.4
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103869224A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 毛光輝;李世偉;王鋒;楊賢明;張振;胡春江;溫定筠;孫亞明;趙景峰;李睿
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網甘肅省電力公司;國網甘肅省電力公司電力科學研究院;北京博電新力電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G06F19/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

技術領域

本發明涉及電力監測技術領域，具體地，涉及一種基于光纖電流傳感器的容性設備局部放電檢測方法。

背景技術

隨著國民經濟的發展，電力系統可靠運行的要求越來越高。電氣設備是組成電力系統的基本元件，一旦發生事故，不但會波及鄰近設備，還會給用戶造成重大經濟損失。大量資料表明，絕緣失效是造成電氣設備故障的主要原因,而局部放電既是造成絕緣故障的主要原因，由于絕緣缺陷引發的局部放電，使電介質長時間擊穿電壓常常不到短時擊穿電壓的幾分之一，因此，局部放電作為各種大型電氣設備長期運行中絕緣劣化的一個主要因素而倍受重視。抗干擾問題一直是局部放電在線監測的首要問題之一。

光纖作為放電的光傳感元件和傳輸通道具有很強的抗電磁干擾性能，近年來，光纖傳感器技術的發展十分迅速，顯示出巨大的開發潛力和應用前景。本發這一技術明研制了一種局部放電檢測傳感器——光纖電流傳感器。它不但從傳感器設計原理上消除了電磁干擾對局部放電檢測的影響，而且可以獲得和脈沖電流檢測法一樣的信息，在繼承了該方法優點的同時，克服目前各種檢測方法存在的抗干擾難題，對于局部放電信號的準確檢測具有十分重要的意義。

局部放電的檢測都是以局部放電所產生的各種現象為依據，通過不同的物理量來表征局部放電的狀態。目前存在電流脈沖、超聲波、光學、化學等多種檢測方法，利用脈沖電流法和超聲波檢測法來檢測局部放電信號較為廣泛。

通過檢測阻抗或電流傳感器可檢測套管末屏接地線、外殼接地線、鐵心接地線中由局部放電引起的脈沖電流，并獲得視在放電量。這是研究最早、應用最廣泛的一種檢測方法。該檢測方法的主要缺點是當試樣的電容量比較大時，易受耦合阻抗的限制，同時測試儀器的測量靈敏度也受到了一定的限制；在實驗室中靈敏度較高，而現場檢測易受外界干擾的影響，抗干擾能力差。

超聲檢測法主要用于定性地判斷局部放電信號的有無，以及結合電脈沖信號或直接利用超聲信號對局放源進行物理定位。但電力設備內部絕緣結構復雜，各種介質對聲波的衰減及對聲速的影響都不一樣，尤其是對變壓器在線檢測靈敏度只能達到500pC。

傳統的局部放電監測方法各有優缺點，不能一概而論，需要根據現場具體情況針對不同的要求和目的采用適當的方法。但由于電氣設備所在的現場中干擾非常復雜，而局部放電信號十分微弱，必然會受到現場各種噪聲源的干擾，準確的獲取信噪比較高的真實局部放電信號才能進行后續信號處理，因此具有優良性能的傳感器系統是局部放電監測和故障診斷的基礎。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在抗干擾能力差、可靠性低和適用范圍小等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于光纖電流傳感器的容性設備局部放電檢測方法，以實現抗干擾能力好、可靠性高和適用范圍大的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于光纖電流傳感器的容性設備局部放電檢測方法，主要包括：

a、建立光纖電流傳感器的數學模型；

b、設計光纖電流傳感器的結構；

c、光纖電流傳感器的性能分析及測試；

d、局部放電實驗系統測試。

進一步地，在步驟a中，所述建立光纖電流傳感器的數學模型的操作，具體包括：

利用Faraday效應的基本理論和光纖中雙折射的基本特性以及產生原因，將一個任意偏振光的瓊斯矢量分解為兩個指定的偏振光瓊斯矢量疊加的形式，偏振光的強度是它的兩個矢量的強度之和，首先假定單色光波沿z軸正方向傳播時，其振動平行于x-y平面，推導出偏振態光的歸一化瓊斯方程為然后分析光矢量與x軸成θ角、振幅為a的線偏振光，得到偏振態光的歸一化瓊斯矢量為

E=cosθsinθ;]]>

其中a_x、a_y為幅值，a為xy軸幅值之比，δ為xy軸相位差；

基于得到的偏振態光的歸一化瓊斯矢量，推導得到偏振器的Jones矩陣：