[發明專利]基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測系統及方法

在審

• 申請號: 202110576152.6
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113310596A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 王超;謝志迅;周正超;盧早明
• 申請（專利權）人: 南京力通達電氣技術有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01N21/41
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 上官鳳棲

1.基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測系統，其特征在于：包括傳感器（2）、內部光纖、貫通器（4）、法蘭盤（5）、外部光纖（6）、監測主機；所述傳感器（2）與安裝于牽引變壓器（1）內部的內部光纖組成一體，傳感器（2）探頭安裝在測量點處，通過內部光纖（3）連接到安裝在法蘭盤（5）上的貫通器（4）上；所述法蘭盤（5）安裝在牽引變壓器（1）壁上，所述貫通器（4）外部通過安裝于牽引變壓器（1）外部的外部光纖（6）連接至監測主機進行分析診斷；所述監測主機實時監測分析并診斷牽引變壓器（1）各監測點的溫度變化及油中氣體氫氣濃度含量，并將監測數據及診斷結果上傳至變電所內綜合自動化系統或輔助監控系統。

2.根據權利要求1所述的基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測系統，其特征在于：所述傳感器（2）包括熒光光纖傳感器和漸逝場型光纖氫氣傳感器，所述熒光光纖傳感器的傳感材料采用熒光材料（7），所述漸逝場型光纖氫氣傳感器的傳感材料采用鈀膜（12）材料；

所述內部光纖（3）包括溫度監測內部光纖和氫氣監測內部光纖，溫度監測內部光纖端部涂有熒光材料（7）并通過玻璃或塑料卡頭（8）卡住并封口，氫氣監測內部光纖端部涂有鈀膜（12）材料。

3.根據權利要求2所述的基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測系統，其特征在于：所述外部光纖（6）包括對應溫度監測內部光纖連接的測溫外部光纖以及對應氫氣監測內部光纖連接的氫氣檢測外部光纖，且測溫外部光纖和氫氣檢測外部光纖均安裝有PVC護套；

所述溫度監測內部光纖與熒光材料（7）的連接處以及氫氣監測內部光纖與鈀膜（12）材料的連接處均采用PFA材料特制包層（9）。

4.根據權利要求3所述的基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測系統，其特征在于：每個監測點都配有兩個貫通器（4），一個貫通器（4）連接溫度監測內部光纖和測溫外部光纖，另一個貫通器（4）連接氫氣監測內部光纖和氫氣檢測外部光纖；所述貫通器（4）通過法蘭盤（5）安裝在牽引變壓器（1）油箱壁上；貫通器（4）的兩頭均采用ST型連接；貫通器（4）采用316不銹鋼表面鍍銅工藝。

5.根據權利要求1所述的基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測系統，其特征在于：所述法蘭盤（5）上安裝1-24個貫通器（4）；法蘭盤（5）由316不銹鋼制作。

6.根據權利要求1所述的基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測系統，其特征在于：所述監測主機包括顯示監測所有數據信息的液晶顯示屏，同時監測主機具有報警和跳閘的繼電器輸出信號，支持MODBUS、IEC61850、MQTT通訊協議。

7.基于如權利要求1-6任一所述系統的變壓器油中氣體及溫度監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

監測主機周期性的將紫外光依次通過測溫外部光纖、貫通器（4）、溫度監測內部光纖照射到熒光材料（7）上，通過測量熒光材料（7）的余輝衰變時間常數，得到鐵芯測溫數據、繞組測溫數據；

監測主機將光束依次通過氫氣檢測外部光纖、貫通器（4）、氫氣監測內部光纖照射到鈀膜（12）材料上，通過在纖芯（10）周圍的漸逝場因為鈀與氫的作用造成鈀膜（12）折射率的改變，從而影響漸逝場對于光波的吸收，從而使監測主機得到油中氣體的氫氣濃度；

監測主機通過外接的微水傳感器，測得油中微水含量；

若鐵芯測溫、繞組測溫、油中氣體、油中微水均正常，則無需報警并反饋給監測主機；

若鐵芯測溫、繞組測溫、油中微水、油中氣體數據有任一數據信息越限、則對采集的數據信息進行關聯性診斷，并反饋給監測主機。

8.根據權利要求7所述的基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測方法，其特征在于，所述關聯性診斷采用交叉判據，若油中氣體、油中微水、鐵芯測溫、繞組測溫中任一項數據越限，則對其他數據逐一判斷，若其他數據中有任一項數據越限則進行報警，若其他數據沒有越限則無需報警。

9.根據權利要求7所述的基于純光纖傳感的變壓器油中氣體及溫度監測方法，其特征在于，所述關聯性診斷采用時序判據，若油中氣體、油中微水、鐵芯測溫、繞組測溫中任一數據越限，則對該越限數據最近一段時間的數據值進行判斷，若出現第一次越限、第二次越限則不報警，若數據緩慢上升或第三次越限則進行報警。