[發明專利]一種具備多參量全光纖感知的變壓器及多參量監測方法

在審

• 申請號: 202010520844.4
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111724983A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 談翀;武目浩;趙麗敏;孟京京;王獻;劉子婷;張寧;董龍超;陳昊;杜迪;谷國棟
• 申請（專利權）人: 山東電力設備有限公司;山東電工電氣集團有限公司
• 主分類號: H01F27/40
• 分類號: H01F27/40;G01D21/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 孟繁修;苗峻

本發明涉及一種具備多參量全光纖感知的變壓器，在變壓器繞組的每相繞組中分別設置光纖溫度監測裝置；在變壓器繞組的兩側的上/下端部，分別對稱布置光纖壓力傳感器；在變壓器鐵芯的夾件上布置光纖振動傳感器；在變壓器套管引線端、繞組端部高場強區域以及變壓器油箱兩側，分別布置光纖局放傳感器；將所有光纖傳感器的引出光纖光纜綁扎固定在變壓器內部的木質支撐絕緣件上，將所有光纖光纜引出到變壓器油箱壁的光纖貫通件上，與外部光纖光纜連接。本發明實現變壓器內部絕緣、機械、過熱等多參量綜合狀態的數據監測，有效增強變壓器的智能化及信息化水平；本發明通過實時監測，可減少變壓器發生故障的幾率，延長變壓器的使用壽命。

技術領域

本發明屬于變壓器生產制造技術領域，具體涉及一種具備多參量全光纖感知的變壓器及多參量監測方法，創新應用全光纖傳感技術，實現變壓器狀態的實時在線監測。

背景技術

目前，正值國網公司“電力物聯網智慧變電站”試點工程建設的新階段，電力變壓器作為電網的核心設備之一，其運行狀況直接影響著電力系統的安全可靠運行。為保證變壓器的安全、穩定、經濟運行，對變壓器進行運行狀態監測、故障診斷及維護是非常必要的。然而，傳統變壓器運行中僅有油溫、油位、電壓、電流等有限的監測手段，狀態判斷主要依靠定期停電試驗及故障后診斷試驗，不能全面及時的反應變壓器實際運行狀態。

變壓器在運行中遭受故障電流沖擊時線圈可能產生松動和變形，影響抗短路能力，易形成絕緣薄弱點，線圈松動和變形運行監測手段匱乏。若能夠同時對變壓器內部絕緣、機械、過熱狀態進行綜合監測，對監測變壓器運行狀態、保障變壓器安全運行將具有極其重要的意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種具備多參量全光纖智能感知的變壓器結構方案及多參量監測方法，包含局放光纖傳感、溫度分布式光柵光纖傳感、光纖振動傳感、光纖壓力傳感，通過不同結構的光纖傳感器的安裝，具備溫度、應力、振動、局放等多參量的監測，實現變壓器內部絕緣、機械、過熱等綜合狀態的實時在線監測，減少變壓器發生故障的幾率，延長變壓器的使用壽命。本發明所采用的技術方案如下：

一種具備多參量全光纖感知的變壓器，包括：第一變壓器高壓套管、第一套管升高座、冷卻片散、套管引線、變壓器繞組、第二變壓器高壓套管、第二套管升高座、繞組上端部絕緣壓板、變壓器油箱、變壓器鐵芯、繞組下端部絕緣壓板，在變壓器繞組的每相繞組中分別設置光纖溫度監測裝置；在變壓器繞組的兩側的上/下端部，分別對稱布置光纖壓力傳感器；在變壓器鐵芯的夾件上布置光纖振動傳感器；在變壓器套管引線端、繞組端部高場強區域以及變壓器油箱兩側，分別布置光纖局放傳感器；將所有光纖傳感器的引出光纖光纜綁扎固定在變壓器內部的木質支撐絕緣件上，將所有光纖光纜引出到變壓器油箱壁的光纖貫通件上，與外部光纖光纜連接。

優選的，在變壓器鐵芯的夾件上焊接光纖振動傳感器安裝底座，在光纖振動傳感器安裝底座上安裝光纖振動傳感器的方形基座，該方形基座與鐵芯夾件垂直且緊密連接。

優選的，光纖振動傳感器為三軸傳感器，光纖振動傳感器通過螺栓固定在方形基座的三個相鄰平面上，方形基座通過螺栓固定在光纖振動傳感器安裝底座上。

優選的，所述的光纖溫度監測裝置采用單點式光纖光柵溫度傳感器和光纖光柵串溫度傳感器組合的方式，在變壓器繞組的每相繞組的油道墊塊上安裝單點式光纖光柵溫度傳感器，在每相繞組的外部撐條上光纖光柵串溫度傳感器。

優選的，將單點式光纖光柵溫度傳感器固定在繞組導線間的油道墊塊內，將光纖光柵串溫度傳感器固定在繞組縱向導線間的撐條內。

優選的，在繞組上端部絕緣壓板上設置比上部光纖壓力傳感器外觀尺寸寬度稍大、高度稍小的第一方槽，將上部光纖壓力傳感器固定在第一方槽內；在繞組下端部絕緣壓板上設置比下部光纖壓力傳感器外觀尺寸寬度稍大、高度稍小的第二方槽，將下部光纖壓力傳感器固定在第二方槽內。

優選的，光纖局放傳感器安裝在就近的導線固定用木質絕緣件上。