[發(fā)明專利]一種基于微納光纖倏逝場的油浸式變壓器故障檢測裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810971587.9
• 申請(qǐng)日: 2018-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN109239008B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江軍;汪卓瑋;張潮海;王凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39
• 代理公司: 青島易維申知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37310
• 代理人: 于正友

本發(fā)明公開了一種基于微納光纖倏逝場的油浸式變壓器故障檢測裝置，包含可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光源、分段式微納光纖、光電探測器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡和控制模塊，分段式微納光纖浸泡在待檢測油浸式變壓器主箱體內(nèi)的油中。本發(fā)明通過對(duì)寬帶激光經(jīng)過分段式微納光纖后各個(gè)溶解故障特征氣體對(duì)應(yīng)波長的激光的衰減率進(jìn)行判斷，得出待檢測油浸式變壓器主箱體內(nèi)的油中是否產(chǎn)生各個(gè)溶解故障特征氣體，進(jìn)而待檢測油浸式變壓器是否故障以及故障的種類。本方法具有免油氣分離、多種氣體同時(shí)檢測、靈敏度高、檢測速度快、重復(fù)性好以及實(shí)時(shí)檢測等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣設(shè)備故障檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微納光纖倏逝場的油浸式變壓器故障檢測裝置。

背景技術(shù)

油浸式變壓器在發(fā)生電故障或熱故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙炔、乙烯和乙烷等氣體，這些氣體會(huì)溶解在變壓器油中，被稱為故障特征氣體。通過對(duì)變壓器油中溶解氣體進(jìn)行組分分析，可以判斷出諸如局部過熱，局部放電以及電弧放電等不同的故障類型。目前，國際社會(huì)普遍認(rèn)可使用變壓器油中溶解氣體組分分析技術(shù)來進(jìn)行變壓器早期故障的診斷。通過變壓器油中溶解氣體分析技術(shù)可以判斷變壓器的故障類型，而變壓器油中溶解氣體分析的核心任務(wù)就是油中溶解氣體的組成成分及其濃度的準(zhǔn)確測量。

現(xiàn)有的變壓器油中溶解氣體檢測技術(shù)為在線色譜檢測系統(tǒng)法，該方法涉及到將故障氣體從變壓器油中分離出來的問題，油氣分離環(huán)節(jié)需要大量設(shè)備與較長時(shí)間，過程中可能混入少量其他氣體成分，致使檢測結(jié)果與變壓器油中實(shí)時(shí)監(jiān)測有差異。此外，部分監(jiān)測方法含有電路以及電子器件，容易受到現(xiàn)場的各種電磁場干擾，對(duì)檢測結(jié)果亦會(huì)造成影響。

目前已經(jīng)應(yīng)用的變壓器油中溶解氣體在線檢測系統(tǒng)存在如下一些問題：

（1）油氣分離檢測法需要油氣分離裝置，使得傳感系統(tǒng)非常復(fù)雜，導(dǎo)致在線監(jiān)測裝置的長期可靠性大大降低。

（2）光聲光譜法需要為變壓器油中溶解的每種故障特征氣體配置特定波長的激光，導(dǎo)致成本高和裝置復(fù)雜，并且將變壓器油引至箱體外可能會(huì)導(dǎo)致油污染，影響變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）燃料電池檢測法，燃料電池壽命有限，電解液易泄露。

（4）催化燃料型傳感器檢測法，設(shè)備壽命較短、零漂嚴(yán)重。

（5）紅外光譜檢測技術(shù)較為準(zhǔn)確，但是成本較高，難以大規(guī)模的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種基于微納光纖倏逝場的油浸式變壓器故障檢測裝置。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種基于微納光纖倏逝場的油浸式變壓器故障檢測裝置，包含可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光源、分段式微納光纖、光電探測器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡和控制模塊；

所述分段式微納光纖設(shè)置在帶檢測油浸式變壓器主箱體中的油中，包含若干交替排列且相互連接的單模光纖段和微納光纖段，其兩端分別通過單模光纖和可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光源的輸出端、光電探測器的輸入端相連；

所述可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光源用于產(chǎn)生預(yù)設(shè)的頻率閾值、預(yù)設(shè)的波長范圍、預(yù)設(shè)的光強(qiáng)閾值的寬帶激光，并將其通過單模光纖傳遞給所述分段式微納光纖，所述預(yù)設(shè)的波長范圍涵蓋油浸式變壓器油中各個(gè)溶解故障特征氣體的吸收峰；

所述分段式微納光纖用于使得其內(nèi)傳輸?shù)膶拵Ъす獾馁渴艌龊陀徒阶儔浩髦飨潴w內(nèi)油中的溶解氣體作用、進(jìn)行衰減后傳遞給所述光電探測器；

所述光電探測器的輸出端和所述鎖相放大器電氣相連，用于將接收到的衰減后的寬帶激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、并將其傳遞給所述鎖相放大器；