[發(fā)明專利]一種基于光纖測繞組變形的在線監(jiān)測系統(tǒng)與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010540536.8
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111721224A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高樹國;劉云鵬;孫路;孟令明;范曉舟;田源;李歡
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院;華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發(fā)明公開了一種基于光纖測繞組變形的在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括寬帶光源、通過光纖依次串聯(lián)的耦合器和光纖光柵應(yīng)變傳感器，所述光纖光柵應(yīng)變傳感器包括封裝在光纖上的封裝體，所述封裝體內(nèi)設(shè)有密閉的變形腔和感應(yīng)腔，所述變形腔與感應(yīng)腔相連通，且變形腔的橫截面積大于感應(yīng)腔，封裝在封裝體內(nèi)的裸光柵位于感應(yīng)腔下側(cè)；所述耦合器依次連接有M?Z干涉儀、分波器、光電探測器、信號處理單元和工控機(jī)。本發(fā)明通過將繞組的變形擠壓封裝體，使封裝體也變形，變形腔的橫截面積大于感應(yīng)腔，使變形腔的微小變形轉(zhuǎn)換成感應(yīng)腔的較大變形，從而感應(yīng)更加靈敏，能夠監(jiān)測繞組更加微小的變形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及繞組變形監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖測繞組變形的在線監(jiān)測系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

電力變壓器是發(fā)、輸、配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其性能和質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和運(yùn)營效益，繞組又是變壓器的重要組成部分。

變壓器繞組載流后會在其所處空間及其周圍空間建立起軸向和輻向的漏磁場；處于該磁場中的繞組本身又要受到″洛倫茲力″或者稱之為電磁力的作用，電磁力在變壓器繞組材料中產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，并部分地傳到變壓器其它元件上。在正常運(yùn)行時(shí)，電磁力并不大，但是發(fā)生短路時(shí)，繞組受到的短路電磁力將劇增，達(dá)到正常值的幾十倍，甚至幾百倍，足以引起變壓器繞組產(chǎn)生變形；即電力變壓器在運(yùn)行過程中不可避免地要遭受各種故障短路電流的沖擊，一旦短路故障發(fā)生在變壓器出口附近，如果繞組內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)存在薄弱環(huán)節(jié)，必然會產(chǎn)生繞組扭曲、鼓包或移位等變形現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致突發(fā)性損壞事故。

但現(xiàn)有的繞組變形監(jiān)測裝置對微小形變感應(yīng)較差，所以，現(xiàn)急需一種基于光纖測繞組變形的在線監(jiān)測系統(tǒng)與方法，提高監(jiān)測精度，避免事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于光纖測繞組變形的在線監(jiān)測系統(tǒng)與方法，解決現(xiàn)有繞組變形監(jiān)測裝置監(jiān)測精度差的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種基于光纖測繞組變形的在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括寬帶光源、通過光纖依次串聯(lián)的耦合器和光纖光柵應(yīng)變傳感器，所述光纖光柵應(yīng)變傳感器包括封裝在光纖上的封裝體，所述封裝體內(nèi)設(shè)有密閉的變形腔和感應(yīng)腔，所述變形腔與感應(yīng)腔相連通，且變形腔的橫截面積大于感應(yīng)腔，封裝在封裝體內(nèi)的裸光柵位于感應(yīng)腔下側(cè)；所述耦合器依次連接有M-Z干涉儀、分波器、光電探測器、信號處理單元和工控機(jī)。

進(jìn)一步的，所述M-Z干涉儀內(nèi)具有并聯(lián)的測量臂和參考臂，測量臂和參考臂為光程不同的兩臂，用于對光進(jìn)行相位干涉。

再進(jìn)一步的，所述封裝體的形狀為長方體。

再進(jìn)一步的，所述變形腔橫截面積為感應(yīng)腔橫截面積的兩倍。

再進(jìn)一步的，所述封裝體的材質(zhì)為丁腈橡膠。

一種基于光纖測繞組變形的在線監(jiān)測方法，包括如上述任意一項(xiàng)的基于光纖測繞組變形的在線監(jiān)測系統(tǒng)，在繞組撐條上開槽，將光纖光柵應(yīng)變傳感器設(shè)置在槽內(nèi)；所述寬帶光源發(fā)出具有穩(wěn)定帶寬的光波，射入光纖中，所述耦合器將不同波長的反射波耦合在一起傳入M-Z干涉儀；M-Z干涉儀通過將光分為兩束經(jīng)過不同光程的兩臂后完成干涉，得到干涉光；所述分波器將完成干涉后的光按波長分為不同光分別傳入光電探測器，光電探測器將反射的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述信號處理單元對電信號進(jìn)行算法處理，得到光波長，繼而得知每個(gè)傳感器的壓力值，并傳入工控機(jī)，匯編呈現(xiàn)結(jié)果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下：