CN110031734A - 一种变压器光纤检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器光纤检测装置，涉及电力变压器局部放电在线监测技术领域，该装置应用于电力变压器，包括光纤检测部、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器及控制器；电力变压器的原边通过电源线与市电连接，电力变压器的副边通过一根高压引线与光纤检测部连接；第一光纤耦合器的第一端通过单模光纤与光纤检测部相连，第一光纤耦合器的第二端与光源相连，第一光纤耦合器的第三端与第二光纤耦合器的第一端相连，第二光纤耦合器的第二端、第三端分别通过光电探测器与控制器连接；光纤检测部包括光纤布拉格光栅F‑P超声传感器或者光纤外腔式珐珀传感器。本发明提供的检测装置具有灵敏度高，信号收集能力强，操作方便，抗干扰能力强等特点。
Description
技术领域
本发明涉及电力变压器局部放电在线监测技术领域，特别是涉及一种变压器光纤检测装置。
背景技术
目前国内外变压器局部放电在线监测有多种方法，主要包括甚高频(VHF)脉冲电流检测法、超高频(UHF)电磁波检测法和压电传感器超声波检测法，其中VHF和UHF检测法检测的是电信号，容易受到电磁干扰信号的干扰；压电超声法检测的是超声波信号，但传感器是贴在设备外壳上检测设备内部局部放电产生的超声波信号，虽然不易受到电磁噪声的干扰，但灵敏度不高。也有将压电传感器放置在设备外壳的内部，在油中检测局部放电的，但由于压电超声传感器在油中检测灵敏度不高，同时不能放在电位较高处进行测量，使其检测方法受到限制。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的是提供了一种可放置在变压器外边的变压器光纤检测装置，具有灵敏度高，信号收集能力强，操作方便，抗干扰能力强等特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种变压器光纤检测装置，所述变压器光纤检测装置放置在电力变压器的外边，所述变压器光纤检测装置包括电力变压器、多个光纤检测部、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器以及控制器；
所述电力变压器的原边通过电源线与市电连接，所述电力变压器的副边通过一根高压引线与一个所述光纤检测部连接；
所述第一光纤耦合器的第一端通过单模光纤与所述光纤检测部相连，所述第一光纤耦合器的第二端与光源相连，所述第一光纤耦合器的第三端与所述第二光纤耦合器的第一端相连，所述第二光纤耦合器的第二端、第三端分别通过光电探测器与所述控制器连接；其中，每个所述光纤检测部均包括光纤布拉格光栅F-P超声传感器或者光纤外腔式珐珀传感器。
可选的，所述光纤检测部包括金属屏蔽避光箱体以及放置在所述金属屏蔽避光箱体内的多个光纤布拉格光栅F-P超声传感器；
多个所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器串联在光纤上，且两两所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器之间设有光纤延迟器；
串联有所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器的光纤末端设置有荧光探头，串联有所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器的光纤前端与穿过所述金属屏蔽避光箱体的所述单模光纤相连。
可选的，所述光纤检测部包括金属屏蔽避光箱体以及放置在所述金属屏蔽避光箱体内的多个光纤外腔式珐珀传感器；
多个所述光纤外腔式珐珀传感器串联在光纤上，且串联有所述光纤外腔式珐珀传感器的光纤的一端与穿过所述金属屏蔽避光箱体的所述单模光纤相连。
可选的，所述金属屏蔽避光箱体的外顶部上放置有绝缘套管；一根所述高压引线穿过所述绝缘套管进入所述金属屏蔽避光箱体内。
可选的，所述金属屏蔽避光箱体内还放置有针电极和板电极；所述针电极通过螺纹固定在所述金属屏蔽避光箱体内顶部上，所述板电极通过螺纹固定在所述金属屏蔽避光箱体内底部上，且所述针电极和所述板电极对应设置；所述高压引线与所述针电极连接，所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器或者所述光纤外腔式珐珀传感器设置在所述板电极的一侧。
可选的，多根所述高压引线以固定间隔分布在所述电力变压器的副边，且每个所述光纤检测部均通过一根高压引线与所述电力变压器的副边相连。
可选的，所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器和所述光纤外腔式珐珀传感器的个数均为偶数。
可选的，所述第一光纤耦合器和所述第二光纤耦合器的分光比为50∶50。
可选的，所述光源还与所述控制器连接。
可选的，所述光源为窄带光源或LD泵浦源。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种变压器光纤检测装置，具有结构小、体积简单、便于组网、灵敏度高、信号收集能力强、操作方便、抗干扰能力强等特性。
本发明提供的光纤检测部可放置在变压器外边，有效避免由于变压器内部结构的复杂性，造成超声信号的衰减，从而可以更加准确有效的监测局部放电情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例变压器光纤检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例光纤检测组的结构示意图一；
图3为本发明实施例光纤检测组的结构示意图二。
图中：1电力变压器，2无局部放电保护电阻，3标准电容分压器，4高压引线，5绝缘套管，6金属屏蔽避光箱体，7光纤检测组，8单模光纤，9第一光纤耦合器，10光源，11第二光纤耦合器，12第一光电探测器，13第二光电探测器，14计算机，15光纤布拉格光栅F-P超声传感器，16光纤延迟器，17荧光探头，18光纤外腔式珐珀传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供的一种变压器光纤检测装置放置在电力变压器1的外边，该装置主要包括多个光纤检测部、第一光纤耦合器9、第二光纤耦合器11以及控制器。在本实施例中该控制器采用计算机14实现。
电力变压器1的原边通过电源线与220V市电连接，电力变压器1的副边先与无局部放电保护电阻2串联后，再与标准电容分压器3并联，然后通过一根高压引线4与一个光纤检测部连接。其中，高压引线4的根数与光纤检测部的个数相同。
第一光纤耦合器9的第一端通过单模光纤8与光纤检测部相连，第一光纤耦合器9的第二端与光源10相连，第一光纤耦合器9的第三端与第二光纤耦合器11的第一端相连，第二光纤耦合器11的第二端、第三端分别通过光电探测器与控制器14连接；其中，每个光纤检测部均包括金属屏蔽避光箱体6以及放置在金属屏蔽避光箱体6内的光纤检测组7。
优先的，本实施例提供的单模光纤为1310nm单模光纤，其中心玻璃芯直径9um，包层外直径125um。
本实施例中的光源10还与控制器14连接。优先的，本实施例提供的光源10为窄带光源或LD泵浦源。其中，窄带光源为SLED型波长为1310nm的单色光源，LD泵浦源为中心波长1550nm的红外半导体短脉冲激光器。
作为一种优先的实施方式，金属屏蔽避光箱体6内还放置有针电极和板电极；针电极通过螺纹固定在金属屏蔽避光箱体6内顶部上，板电极通过螺纹固定在金属屏蔽避光箱体6内底部上，且针电极和板电极对应设置；高压引线4与针电极连接，光纤检测组7设置在板电极的一侧。
如图2所示，光纤检测组7包括多个光纤布拉格光栅F-P超声传感器15。
多个光纤布拉格光栅F-P超声传感器15串联在光纤上，且两两光纤布拉格光栅F-P超声传感器15之间设有光纤延迟器16。
串联有光纤布拉格光栅F-P超声传感器15的光纤末端设置有荧光探头17，串联有光纤布拉格光栅F-P超声传感器15的光纤前端与穿过金属屏蔽避光箱体6的单模光纤8相连。
其中，光纤布拉格光栅F-P超声传感器由两个光纤布拉格光栅构成，两个光纤布拉格光栅反射率和透射率均为8％，腔长为7cm，中心波长为1550nm。
荧光探头17是通过将敏感材料涂敷到被测物体的表面，利用透镜将激励光和荧光耦合到光纤；荧光材料受到局部放电光信号的激发，产生新的波段的光信号；荧光探头17的荧光材料为氟磷酸镁，其激发波段为250-500nm，发射波段为600-700nm。
将光纤布拉格光栅F-P超声传感器16与荧光探头17的有效结合可以同时实现局部放电的测量及定位，并可避免外界干扰造成的误报等优点。
作为一种优先的实施方式，金属屏蔽避光箱体6内还放置有针电极和板电极；针电极通过螺纹固定在金属屏蔽避光箱体6内顶部上，板电极通过螺纹固定在金属屏蔽避光箱体6内底部上，且针电极和板电极对应设置；高压引线4与针电极连接，光纤检测组7设置在板电极的一侧。
如图3所示，光纤检测组7包括多个光纤外腔式珐珀传感器18。
多个光纤外腔式珐珀传感器18串联在光纤上，且串联有光纤外腔式珐珀传感器18的光纤的一端与穿过金属屏蔽避光箱体6的单模光纤8相连。
作为一种优先的实施方式，金属屏蔽避光箱体6的顶部上放置有绝缘套管5；一根高压引线4穿过绝缘套管5进入金属屏蔽避光箱体6内。
多根高压引线4以固定间隔分布在电力变压器4的副边，每个光纤检测部均通过一根高压引线4与电力变压器1的副边相连。
作为一种优先的实施方式，光纤布拉格光栅F-P超声传感器15和光纤外腔式珐珀传感器18的个数均为偶数。在本实施例中光纤布拉格光栅F-P超声传感器15的个数为4个，光纤外腔式珐珀传感器18的个数为4个。
作为一种优先的实施方式，第二光纤耦合器11的第二端通过第一光电探测器12与控制器14连接，第二光纤耦合器11的第三端通过第二光电探测器13与控制器14连接。
第一光电探测器12为近红外固态光电倍增管，光谱范围为1000nm-1700nm；第二光电探测器13为硅质雪崩二极管，光谱范围为400nm-1100nm。
作为一种优先的实施方式，第一光纤耦合器9和第二光纤耦合器11的分光比为50∶50。
本发明提供的变压器光纤检测装置可广泛应用于各等级的电力变压器的局部放电监测及放电源的定位，具有灵敏度高，信号收集能力强，操作方便，抗干扰能力强等特点，能抑制超声振动多路径传播带来的影响。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种变压器光纤检测装置，其特征在于，所述变压器光纤检测装置放置在电力变压器的外边，所述变压器光纤检测装置包括多个光纤检测部、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器以及控制器；
所述电力变压器的原边通过电源线与市电连接，所述电力变压器的副边通过一根高压引线与一个所述光纤检测部连接；
所述第一光纤耦合器的第一端通过单模光纤与所述光纤检测部相连，所述第一光纤耦合器的第二端与光源相连，所述第一光纤耦合器的第三端与所述第二光纤耦合器的第一端相连，所述第二光纤耦合器的第二端、第三端分别通过光电探测器与所述控制器连接；其中，每个所述光纤检测部均包括光纤布拉格光栅F-P超声传感器或者光纤外腔式珐珀传感器。
2.根据权利要求1所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，所述光纤检测部包括金属屏蔽避光箱体以及放置在所述金属屏蔽避光箱体内的多个光纤布拉格光栅F-P超声传感器；
多个所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器串联在光纤上，且两两所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器之间设有光纤延迟器；
串联有所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器的光纤末端设置有荧光探头，串联有所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器的光纤前端与穿过所述金属屏蔽避光箱体的所述单模光纤相连。
3.根据权利要求1所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，所述光纤检测部包括金属屏蔽避光箱体以及放置在所述金属屏蔽避光箱体内的多个光纤外腔式珐珀传感器；
多个所述光纤外腔式珐珀传感器串联在光纤上，且串联有所述光纤外腔式珐珀传感器的光纤的一端与穿过所述金属屏蔽避光箱体的所述单模光纤相连。
4.根据权利要求2或3所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，所述金属屏蔽避光箱体的外顶部上放置有绝缘套管；一根所述高压引线穿过所述绝缘套管进入所述金属屏蔽避光箱体内。
5.根据权利要求2或3所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，所述金属屏蔽避光箱体内还放置有针电极和板电极；所述针电极通过螺纹固定在所述金属屏蔽避光箱体内顶部上，所述板电极通过螺纹固定在所述金属屏蔽避光箱体内底部上，且所述针电极和所述板电极对应设置；所述高压引线与所述针电极连接，所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器或者所述光纤外腔式珐珀传感器设置在所述板电极的一侧。
6.根据权利要求1所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，多根所述高压引线以固定间隔分布在所述电力变压器的副边，且每个所述光纤检测部均通过一根高压引线与所述电力变压器的副边相连。
7.根据权利要求1所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，所述光纤布拉格光栅F-P超声传感器和所述光纤外腔式珐珀传感器的个数均为偶数。
8.根据权利要求1所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，所述第一光纤耦合器和所述第二光纤耦合器的分光比为50∶50。
9.根据权利要求1所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，所述光源还与所述控制器连接。
10.根据权利要求1所述的变压器光纤检测装置，其特征在于，所述光源为窄带光源或LD泵浦源。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20191011 Address after: 150010 Heilongjiang city of Harbin province Daoli District Shangzhi Street No. 188 Applicant after: Harbin Power Supply Company, State Grid Heilongjiang Electric Power Co., Ltd. Applicant after: North China Electric Power University (Baoding) Applicant after: State Grid Co., Ltd. Address before: No. 619 Yonghuabei Street, Lianchi District, Baoding City, Hebei Province Applicant before: North China Electric Power University (Baoding) Applicant before: Harbin Power Supply Company, State Grid Heilongjiang Electric Power Co., Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190719 |