[發(fā)明專(zhuān)利]一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器及使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110509869.9
• 申請(qǐng)日: 2021-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113203704B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宇寧;楊東升;楊首年;何騰鑫;陳祎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/41
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/41;G01K11/3206;G01H9/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器的使用方法，其特征在于：傳感器包括殼體、第一光纖光柵、第二光纖光柵、第三光纖光柵、管狀彈性敏感元件、球形擺錘及彈簧；所述殼體采用圓柱形結(jié)構(gòu)，殼體的上半段中心設(shè)置有圓柱孔道，殼體的下半段內(nèi)部設(shè)有圓柱腔室；所述第一光纖光柵和第二光纖光柵由上至下安裝在圓柱孔道內(nèi)，通過(guò)第一光纖光柵和第二光纖光柵對(duì)變壓器油的折射率和溫度進(jìn)行測(cè)量；所述管狀彈性敏感元件位于圓柱腔室內(nèi)，管狀彈性敏感元件上端與圓柱孔道的下端孔口相固連，所述球形擺錘固定安裝在管狀彈性敏感元件下端，所述彈簧上端連接在球形擺錘上，彈簧下端連接在殼體上；所述第三光纖光柵安裝在管狀彈性敏感元件內(nèi)部，通過(guò)第三光纖光柵對(duì)變壓器的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量；所述第一光纖光柵、第二光纖光柵及第三光纖光柵通過(guò)光纖連接器與光學(xué)解調(diào)器相連，通過(guò)光學(xué)解調(diào)器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)解，用于獲得變壓器油的折射率、變壓器油的溫度及變壓器振動(dòng)信息；所述管狀彈性敏感元件可沿任一方向發(fā)生形變；使用方法包括如下步驟：

步驟一：將變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器安裝到變壓器繞組上，變壓器油會(huì)通過(guò)圓柱孔道流入光纖傳感器內(nèi)部，當(dāng)變壓器油流經(jīng)第一光纖光柵時(shí)，通過(guò)第一光纖光柵可以測(cè)得變壓器油的光纖輸出強(qiáng)度，再將實(shí)時(shí)測(cè)得的變壓器油的光纖輸出強(qiáng)度與純凈度在標(biāo)準(zhǔn)值下的變壓器油的光纖輸出強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而檢測(cè)出變壓器油的老化程度；

步驟二：當(dāng)變壓器油流經(jīng)第二光纖光柵時(shí)，第二光纖光柵的柵間距離會(huì)因變壓器油的溫度而發(fā)生變化，導(dǎo)致透射和反射光的中心波長(zhǎng)也隨之發(fā)生變化，進(jìn)而定量測(cè)量出變壓器油的溫度；

步驟三：當(dāng)變壓器繞組或鐵芯 發(fā)生振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)會(huì)通過(guò)殼體傳遞至球形擺錘，導(dǎo)致球形擺錘擺動(dòng)并產(chǎn)生相應(yīng)應(yīng)力，使得管狀彈性敏感元件在球形擺錘產(chǎn)生的應(yīng)力下發(fā)生微量形變，此時(shí)第三光纖光柵的柵間距離會(huì)因管狀彈性敏感元件的微量形變而發(fā)生變化，導(dǎo)致透射和反射光的中心波長(zhǎng)也隨之發(fā)生變化，進(jìn)而定量測(cè)量出變壓器的振動(dòng)；

步驟四：第一光纖光柵、第二光纖光柵及第三光纖光柵采集到的光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至光學(xué)解調(diào)器，光學(xué)解調(diào)器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，進(jìn)而獲得變壓器振動(dòng)頻率、變壓器油的溫度和變壓器油的折射率，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和感知。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器的使用方法，其特征在于：所述第一光纖光柵、第二光纖光柵及第三光纖光柵均采用布拉格光柵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器的使用方法，其特征在于：所述第一光纖光柵和第二光纖光柵沿圓柱孔道軸線方向固定在圓柱孔道的內(nèi)部，且第一光纖光柵和第二光纖光柵所在的平面與圓柱孔道的軸線相平行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器的使用方法，其特征在于：所述管狀彈性敏感元件選用鋁管，所述第三光纖光柵沿管狀彈性敏感元件軸線方向且通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固定在管狀彈性敏感元件內(nèi)部，第三光纖光柵在管狀彈性敏感元件內(nèi)部處于緊繃狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器的使用方法，其特征在于：在所述第一光纖光柵表面涂抹有負(fù)溫度系數(shù)聚合物，用于補(bǔ)償?shù)谝还饫w光柵的熱脹冷縮效應(yīng)以及增強(qiáng)第一光纖光柵對(duì)折射率的精確度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器的使用方法，其特征在于：在所述第一光纖光柵、第二光纖光柵及第三光纖光柵表面均涂抹有聚酰亞胺聚合物，用于防止高溫破壞光柵結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器的使用方法，其特征在于：所述光纖連接器采用FC光纖連接器、SC光纖連接器、ST光纖連接器或LC光纖連接器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器監(jiān)測(cè)與感知一體化光纖傳感器的使用方法，其特征在于：所述光學(xué)解調(diào)器采用波長(zhǎng)解調(diào)器或光譜儀。