[發明專利]用于電網電氣設備局部放電檢測的光纖布喇格光柵超聲波檢測系統和檢測方法

在審

• 申請號: 201410753810.4
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104360254A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 呂鴻;李成榕;顧溫國;王增彬;李興旺;盧啟付;饒章權;彭向陽;林春耀;馬國明;鄭晴;鄭書生
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院;華北電力大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01H9/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑;高文龍

技術領域

本發明涉及電網中電氣設備的檢測設備和方法，具體是指用于電網電氣設備局部放電檢測的光纖布喇格光柵超聲波檢測系統和檢測方法。

背景技術

光纖光柵傳感器是一種新型光纖傳感器，它具有普通光纖傳感器的優勢：本質安全、體積小、抗電磁干擾、具有在極端環境下工作的能力。與傳統光強型或者干涉型光纖傳感器相比，光纖光柵最重要的優勢在于其傳感信號是波長調制,在信號采集的過程中，理論上測量信號不再受光源強度及穩定性的限制。另一方面，這種傳感器使多點分布式傳感成為可能。

近年來，隨著各學科的快速發展和學科間的交叉，光纖光柵傳感器不僅被證明可以有效檢測材料的應變、溫度、甚至聲壓等，而且逐漸取代傳統的壓電陶瓷傳感器感知超聲波信號。光纖光柵感知超聲波的技術在電網電氣設備局部放電檢測中具有很大應用潛力。

傳統超聲波信號檢測中常用壓電式換能器，在檢測超聲波過程中，將壓電傳感探頭與被測物用耦合劑進行耦合，然后利用壓電材料的壓電效應來工作，即逆壓電效應將高頻電振動轉換成高頻機械振動，從而產生超聲波；而利用正壓電效應，可將接收到的超聲波轉換成電信號，進行測量，進而達到檢測超聲波的目的。

上述壓電傳感器易受電磁干擾且不適合于高溫、易燃、腐蝕等環境，同時由于體積、質量等因素的影響，難以在惡劣、狹小環境下使用，并且檢測靈敏度不夠高，給應用帶來諸多不便。另外，使用壓電傳感探頭只能進行單點檢測，不能實現多點測量。

發明內容

本發明的目的之一是提供用于電網電氣設備局部放電檢測的光纖布喇格光柵超聲波檢測系統，該檢測系統便于應用、不易受環境因素影響尤其不易受電磁干擾影響、環境適應性強且檢測靈敏度高，并且能夠對電氣設備進行多點測量。

本發明的上述目的通過如下技術方案來實現的：用于電網電氣設備局部放電檢測的光纖布喇格光柵超聲波檢測系統，其特征在于：該檢測系統包括可調諧激光器、光耦合器、光纖布喇格光柵、光電轉換器以及數字示波器，所述的光纖布喇格光柵用于與待檢測的電氣設備相粘接，所述的光耦合器分別與可調諧激光器、光纖布喇格光柵和光電轉換器相連接，所述的光電轉換器與數字示波器相連接，可調諧激光器發出一定波長的光經過光耦合器后傳入光纖布喇格光柵中，光纖布喇格光柵反射光譜再經過光耦合器傳輸到光電轉換器中，光電轉換器將接收的光信號轉化成電壓信號，并且通過數字示波器顯示，如果電氣設備發生局部放電，則會對光纖布喇格光柵產生超聲波振動干擾，導致光纖布喇格光柵輸出的反射波波長漂移，再經過光耦合器傳輸到光電轉換器后導致數字示波器顯示的電壓信號也隨之變化，通過數字示波器顯示的波形變化即可獲得是否有超聲波信號，從而判斷電氣設備是否存在局部放電。

本發明引入光纖布喇格光柵(光纖布喇格光柵的英文縮寫為FBG)來測量電氣設備發生局部放電所產生的超聲波信號，與其壓電傳感器相比，它質輕、環境適應性好，檢測范圍廣并且可以在一根光纖上布置多個針對不同參數的測量柵區，實現多點或準分布式實時超聲波信號監測。因此，光纖光柵傳感檢測超聲波技術為突破傳統電類傳感器檢測技術的局限性提供了新的思路，在電網電氣設備局部放電在線檢測方面有很好的應用前景。

本發明中，所述光纖布喇格光柵的柵區長度為1mm。

本發明中，所述的光纖布喇格光柵通過膠水與待檢測的電氣設備的表面相粘接。

本發明中的電氣設備是指氣體絕緣開關(Gas?Insulated?Switchgear，簡稱GIS)，對其局部放電進行超聲檢測，也可推廣應用到其它電氣設備進行局部放電超聲檢測，具有相同的技術效果。

本發明的目的之二是提供用于電網電氣設備局部放電檢測的光纖布喇格光柵超聲波檢測方法，該檢測方法操作方便，且獲得的檢測結果準確。

本發明的上述目的通過如下技術方案來實現的：用于電網電氣設備局部放電檢測的光纖布喇格光柵超聲波檢測方法，其特征在于，該檢測方法包括如下步驟：

(1)分別將可調諧激光器、光耦合器、光纖布喇格光柵、光電轉換器以及數字示波器連接好，其中光纖布喇格光柵與待檢測的電氣設備表面相粘接，光耦合器分別與可調諧激光器、光纖布喇格光柵和光電轉換器相連接，光電轉換器與數字示波器相連接；

(2)開啟可調諧激光器，使得可調諧激光器發出的光經過光耦合器傳入光纖布喇格光柵中，光纖布喇格光柵反射光譜再經過光耦合器傳輸到光電轉換器中，光電轉換器將光信號轉化成電壓信號，并且通過數字示波器顯示；