CN110888091A - 监测变压器放电的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了监测变压器放电的设备，包括：n个监测单元；n个监测单元通过信号反馈光纤依次相连；监测单元包括：能量捕获模块、放电监测模块和通信模块；能量捕获模块，用于捕获振动能量，转换为电能，为放电监测模块和通信模块供电；放电监测模块，用于采集变压器内部放电发出的光，进行放大处理后发给通信模块；第1个监测单元的第1通信模块，用于将内部的光信号发送给第2个监测单元；第i个监测单元的第i通信模块，用于将内部的光信号发送给第i+1个监测单元；第n个监测单元的第n通信模块，用于将内部的光信号发送给外部的设备。本发明提出了监测变压器放电的设备，能够更加准确地监测变压器放电。

Description

监测变压器放电的设备

技术领域

本发明涉及电子线路技术领域，特别是监测变压器放电的设备。

背景技术

实时监测变压器在用于放置变压器的壳体中的放电对变压器的稳定性非常重要。

在现有技术中，对变压器放电的监测主要是通过以下方式实现：利用光传感器实时采集变压器放电产生的光信号，光传感器将采集到的光信号通过光纤传输到变压器的外部进行处理。

由于变压器放电产生的光信号本身较弱，光传感器输出的光信号也很弱，在光纤中长距离传输之后，光信号进一步衰减，甚至丢失，无法对变压器放电进行准确地监测。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了监测变压器放电的设备，能够更加准确地监测变压器放电。

本发明提出了监测变压器放电的设备，包括：n个监测单元，所述n个监测单元部署在用于放置变压器的壳体的内部；

所述n个监测单元中的第1个所述监测单元，包括：第1能量捕获模块、第1放电监测模块和第1通信模块；

所述第1能量捕获模块，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第1个所述监测单元的所述第1放电监测模块和所述第1通信模块供电；

所述第1放电监测模块，包括：第1荧光光纤、第1监测光电转换电路、第1信号处理电路和第1频率信号发生器；

所述第1荧光光纤，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述光发送给第1个所述监测单元的所述第1监测光电转换电路；

所述第1监测光电转换电路，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第1个所述监测单元的所述第1信号处理电路；

所述第1信号处理电路，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第1个所述监测单元的所述第1频率信号发生器；

所述第1频率信号发生器，用于按照第1个所述监测单元的第1预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第1个所述监测单元的所述第1通信模块；

所述第1通信模块，通过信号反馈光纤与第2个所述监测单元的第2通信模块相连，用于当接收到第1个所述监测单元的所述第1频率信号发生器发来的电信号时，将所述第1频率信号发生器发来的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤将转换的光信号发送给第2个所述监测单元的第2通信模块；

所述n个监测单元中的第i个所述监测单元，包括：第i能量捕获模块、第i放电监测模块和第i通信模块；

所述第i能量捕获模块，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第i个所述监测单元的所述第i放电监测模块和所述第i通信模块供电；

所述第i放电监测模块，包括：第i荧光光纤、第i监测光电转换电路、第i信号处理电路和第i频率信号发生器；

所述第i荧光光纤，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述光发送给第i个所述监测单元的所述第i监测光电转换电路；

所述第i监测光电转换电路，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第i个所述监测单元的所述第i信号处理电路；

所述第i信号处理电路，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第i个所述监测单元的所述第i频率信号发生器；

所述第i频率信号发生器，用于按照第i个所述监测单元的第i预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第i个所述监测单元的所述第i通信模块；

所述第i通信模块，通过所述信号反馈光纤与第i+1个所述监测单元的第i+1通信模块相连，用于当接收到第i个所述监测单元的所述第i频率信号发生器发来的电信号时，将所述第i频率信号发生器发来的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤将转换的光信号发送给第i+1个所述监测单元的第i+1通信模块，并用于当接收到第i-1个所述监测单元的第i-1通信模块发来的光信号时，通过所述信号反馈光纤将第i-1个所述监测单元的第i-1通信模块发来的光信号发送给第i+1个所述监测单元的第i+1通信模块；

所述n个监测单元中的第n个所述监测单元，包括：第n能量捕获模块、第n放电监测模块和第n通信模块；

所述第n能量捕获模块，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第n个所述监测单元的所述第n放电监测模块和所述第n通信模块供电；

所述第n放电监测模块，包括：第n荧光光纤、第n监测光电转换电路、第n信号处理电路和第n频率信号发生器；

所述第n荧光光纤，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述光发送给第n个所述监测单元的所述第n监测光电转换电路；

所述第n监测光电转换电路，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第n个所述监测单元的所述第n信号处理电路；

所述第n信号处理电路，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第n个所述监测单元的所述第n频率信号发生器；

所述第n频率信号发生器，用于按照第n个所述监测单元的第n预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第n个所述监测单元的所述第n通信模块；

所述第n通信模块，通过所述信号反馈光纤与外部的设备相连，用于当接收到第n个所述监测单元的所述第n频率信号发生器发来的电信号时，将所述第n频率信号发生器发来的所述电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给所述外部的设备，并用于当接收到第n-1个所述监测单元的第n-1通信模块发来的光信号时，通过所述信号反馈光纤将第n-1个所述监测单元的第n-1通信模块发来的光信号发送给所述外部的设备；

所述n个监测单元的预设频率互不相同；

其中，n为大于等于2的整数，i为整数且1≤i＜n。

优选地，

所述n个监测单元中的一个监测单元的能量捕获模块，包括：压电振动能量采集器、交流直流转换电路、直流转换电路和储能元件；

所述压电振动能量采集器，用于捕获所述变压器的振动能量，将所述振动能量转换为交流电，输出所述交流电；

所述交流直流转换电路，用于将所述压电振动能量采集器输出的交流电转换为直流电，输出所述直流电；

所述直流转换电路，用于将所述交流直流转换电路输出的所述直流电转换为预设电压值的直流电，将所述预设电压值的直流电输出给所述储能元件；

所述储能元件，用于储存所述直流转换电路输出的所述预设电压值的直流电，为所在的监测单元的所述放电监测模块和所述通信模块供电。

优选地，

第i个所述监测单元的第i通信模块，包括：第i光纤接收器、第i光电转换电路和第i光纤发射器；

所述第i光纤接收器，通过所述信号反馈光纤与第i-1个所述监测单元相连，用于当接收到第i-1个所述监测单元发来的光信号时，将接收到的光信号发送给所述第i光电转换电路；

所述第i光电转换电路，用于将所述第i光纤接收器发来的光信号转换为电信号，发送给所述第i光纤发射器；

所述第i光纤发射器，与第i个所述监测单元的第i频率信号发生器相连，通过所述信号反馈光纤与第i+1个所述监测单元的第i+1通信模块相连，用于将接收到的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给第i+1个所述监测单元的第i+1通信模块。

优选地，

第n个所述监测单元的第n通信模块，包括：第n光纤接收器、第n光电转换电路和第n光纤发射器；

所述第n光纤接收器，通过所述信号反馈光纤与第n-1个所述监测单元的第n-1通信模块相连，用于当接收到第n-1个所述监测单元的第n-1通信模块发来的光信号时，将接收到的光信号发送给所述第n光电转换电路；

所述第n光电转换电路，用于将所述第n光纤接收器发来的光信号转换为电信号，发送给所述第n光纤发射器；

所述第n光纤发射器，与第n个所述监测单元的第n频率信号发生器相连，通过所述信号反馈光纤与所述外部的设备相连，用于将接收到的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给所述外部的设备。

优选地，

所述储能元件分别与所在的监测单元的监测光电转换电路、信号处理电路、频率信号发生器和通信模块相连。

优选地，

在所述第i个所述监测单元中，所述第i能量捕获模块分别与所述第i光纤接收器、所述第i光电转换电路和所述第i光纤发射器相连。

优选地，

在所述第n个所述监测单元中，所述第n能量捕获模块分别与所述第n光纤接收器、所述第n光电转换电路和所述第n光纤发射器相连。

优选地，

所述储能元件包括：电容、电池。

优选地，

所述n个监测单元分布在用于放置变压器的壳体的待监测区域中。

优选地，

第1个所述监测单元的第1通信模块，包括：第1光纤发射器；

所述第1光纤发射器，与第1个所述监测单元的第1频率信号发生器相连，通过所述信号反馈光纤与第2个所述监测单元的第2通信模块相连。

在本发明实施例中，通过放电监测模块的荧光光纤来采集变压器内部放电发出的光，将该光转换为电信号后，通过监测单元内部的信号处理电路进行放大处理，将放大后的电信号向外传输，由于向外部的设备传输的信号时放大处理后的信号，信号强度较大，即使传输过程中发生衰减也能保证在到达外部的设备后仍然比较清晰，进而能够更加准确地监测变压器放电。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明一个实施例提供的一种监测变压器放电的设备的示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种第1个监测单元的第1放电监测模块的示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种第i个监测单元的第i放电监测模块的示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种第n个监测单元的第n放电监测模块的示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种监测单元的能量捕获模块的示意图；

图6为本发明一个实施例提供的一种第i个监测单元的第i通信模块的示意图；

图7为本发明一个实施例提供的一种第n个监测单元的第n通信模块的示意图；

图8为本发明一个实施例提供的一种第1个监测单元的示意图；

图9为本发明一个实施例提供的一种第i个监测单元的示意图；

图10为本发明一个实施例提供的一种第n个监测单元的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

如图1所示，本发明实施例提供了监测变压器放电的设备，包括：n个监测单元，所述n个监测单元部署在用于放置变压器的壳体的内部；

所述n个监测单元中的第1个所述监测单元1，包括：第1能量捕获模块111、第1放电监测模块121和第1通信模块131；

所述第1能量捕获模块111，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第1个所述监测单元1的所述第1放电监测模块121和所述第1通信模块131供电；

所述第1放电监测模块121，包括：第1荧光光纤1211、第1监测光电转换电路1221、第1信号处理电路1231和第1频率信号发生器1241；

所述第1荧光光纤1211，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述光发送给第1个所述监测单元1的所述第1监测光电转换电路1221；

所述第1监测光电转换电路1221，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第1个所述监测单元1的所述第1信号处理电路1231；

所述第1信号处理电路1231，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第1个所述监测单元1的所述第1频率信号发生器1241；

所述第1频率信号发生器1241，用于按照第1个所述监测单元1的第1预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第1个所述监测单元1的所述第1通信模块131；

所述第1通信模块131，通过信号反馈光纤与第2个所述监测单元2的第2通信模块132相连，用于当接收到第1个所述监测单元1的所述第1频率信号发生器1241发来的电信号时，将所述第1频率信号发生器1241发来的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤将转换的光信号发送给第2个所述监测单元2的第2通信模块132；

所述n个监测单元中的第i个所述监测单元i，包括：第i能量捕获模块11i、第i放电监测模块12i和第i通信模块13i；

所述第i能量捕获模块11i，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第i个所述监测单元i的所述第i放电监测模块12i和所述第i通信模块13i供电；

所述第i放电监测模块12i，包括：第i荧光光纤121i、第i监测光电转换电路122i、第i信号处理电路123i和第i频率信号发生器124i；

所述第i荧光光纤121i，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述发送给第i个所述监测单元i的所述第i监测光电转换电路122i；

所述第i监测光电转换电路122i，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第i个所述监测单元i的所述第i信号处理电路123i；

所述第i信号处理电路123i，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第i个所述监测单元i的所述第i频率信号发生器124i；

所述第i频率信号发生器124i，用于按照第i个所述监测单元i的第i预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第i个所述监测单元i的所述第i通信模块13i；

所述第i通信模块13i，通过所述信号反馈光纤与第i+1个所述监测单元i+1的第i+1通信模块13i+1相连，用于当接收到第i个所述监测单元i的所述第i频率信号发生器124i发来的电信号时，将所述第i频率信号发生器124i发来的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤将转换的光信号发送给第i+1个所述监测单元i+1的第i+1通信模块13i+1，并用于当接收到第i-1个所述监测单元i-1的第i-1通信模块13i-1发来的光信号时，通过所述信号反馈光纤将第i-1个所述监测单元i-1的第i-1通信模块13i-1发来的光信号发送给第i+1个所述监测单元i+1的第i+1通信模块13i+1；

所述n个监测单元中的第n个所述监测单元n，包括：第n能量捕获模块11n、第n放电监测模块12n和第n通信模块13n；

所述第n能量捕获模块11n，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第n个所述监测单元n的所述第n放电监测模块12n和所述第n通信模块13n供电；

所述第n放电监测模块12n，包括：第n荧光光纤121n、第n监测光电转换电路122n、第n信号处理电路123n和第n频率信号发生器124n；

所述第n荧光光纤121n，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述光发送给第n个所述监测单元n的所述第n监测光电转换电路122n；

所述第n监测光电转换电路122n，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第n个所述监测单元n的所述第n信号处理电路123n；

所述第n信号处理电路123n，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第n个所述监测单元n的所述第n频率信号发生器124n；

所述第n频率信号发生器124n，用于按照第n个所述监测单元n的第n预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第n个所述监测单元n的所述第n通信模块13n；

所述第n通信模块13n，通过所述信号反馈光纤与外部的设备相连，用于当接收到第n个所述监测单元n的所述第n频率信号发生器124n发来的电信号时，将所述第n频率信号发生器124n发来的所述电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给所述外部的设备，并用于当接收到第n-1个所述监测单元n-1的第n-1通信模块13n-1发来的光信号时，通过所述信号反馈光纤将第n-1个所述监测单元n-1的第n-1通信模块13n-1发来的光信号发送给所述外部的设备；

所述n个监测单元的预设频率互不相同；

其中，n为大于等于2的整数，i为整数且1≤i＜n。

在本发明实施例中，通过放电监测模块的荧光光纤来采集变压器放电发出的光，将该光转换为电信号后，通过监测单元内部的信号处理电路进行放大处理，将放大后的电信号向外传输，由于向外部的设备传输的信号时放大处理后的信号，信号强度较大，即使传输过程中发生衰减也能保证在到达外部的设备后仍然比较清晰，进而能够更加准确地监测变压器放电。

在本发明实施例中，n个监测单元通过一条信号反馈光纤依次连接，需要传输到外部的信号均通过该信号反馈光纤输出，大大节省了用于反馈信号的光纤的数量，简化了各个监测单元之间的连接关系，并且节省了成本。

在本发明实施例中，每个监测单元都设置有能量捕获模块，将变压器的振动能量转换为电能，无需外部电源，各个监测单元可以实现自我供电，能够实现无电源独立运行，实现了在变压器中的电气隔离。

在本发明实施例中，不同的监测单元的预设频率互不相同，每个监测单元在采集到变压器放电发出的光后，频率信号发生器会按照本监测单元的预设频率生成电信号，这样，外部的设备接收到的信号中会携带监测单元的预设频率，进而能够确定出发送该信号的监测单元，在预先存储有每个监测单元在用于放置变压器的壳体中的位置的情况下，能够准确地确定出发生放电的位置。

n个监测单元中任一监测单元在监测到变压器放电发出的光时，由频率信号发生器生成电信号，然后，通过通信模块逐级向下传递，直到传递到第n个监测单元的第n通信模块，由第n个监测单元的第n通信模块发送给外部的设备，外部的设备可以对接收到的信号进行分析，确定变压器放电的位置等信息。这里的外部的设备可以是变压器监控中心。

在本发明实施例中，变压器放电发出的光可以是变压器放电发出的微光。荧光光纤在采集到变压器放电发出的光后，会以光脉冲的形式发送给监测光电转换电路，监测光电转换电路将光脉冲转换为电脉冲，该电脉冲一般是不规则的且信号强度比较弱。信号处理电路对该电脉冲进行放大处理，具体地，放大处理包括：对电脉冲进行整形，转换为规则的波形，增加信号的强度。信号处理电路输出的电信号就是波形规则，信号强度较强的电信号。

需要说明的是：变压器放置在用于放置变压器的壳体中，n个监测单元也部署在该壳体中，变压器在该壳体内部可能发生放电的情况，通过该n个监测单元可以对该壳体内部的变压器的放电进行监测。

如图2所示，本发明实施例提供的一种第1个监测单元的第1放电监测模块121，包括：第1荧光光纤1211、第1监测光电转换电路1221、第1信号处理电路1231和第1频率信号发生器1241。

第1荧光光纤1211与第1监测光电转换电路1221相连，第1监测光电转换电路1221与第1信号处理电路1231相连，第1信号处理电路1231与第1频率信号发生器1241相连。

如图3所示，本发明实施例提供的一种第i个监测单元的第i放电监测模块12i，包括：第i荧光光纤121i、第i监测光电转换电路122i、第i信号处理电路123i和第i频率信号发生器124i。

第i荧光光纤121i与第i监测光电转换电路122i相连，第i监测光电转换电路122i与第i信号处理电路123i相连，第i信号处理电路123i与第i频率信号发生器124i相连。

如图4所示，本发明实施例提供的一种第n个监测单元的第n放电监测模块12n，包括：第n荧光光纤121n、第n监测光电转换电路122n、第n信号处理电路123n和第n频率信号发生器124n。

第n荧光光纤121n与第n监测光电转换电路122n相连，第n监测光电转换电路122n与第n信号处理电路123n相连，第n信号处理电路123n与第n频率信号发生器124n相连。

如图5所示，在本发明一实施例中，所述n个监测单元中的一个监测单元的能量捕获模块11，包括：压电振动能量采集器1101、交流直流转换电路1102、直流转换电路1103和储能元件1104；

所述压电振动能量采集器1101，用于捕获所述变压器的振动能量，将所述振动能量转换为交流电，输出所述交流电；

所述交流直流转换电路1102，用于将所述压电振动能量采集器1101输出的交流电转换为直流电，输出所述直流电；

所述直流转换电路1103，用于将所述交流直流转换电路1102输出的所述直流电转换为预设电压值的直流电，将所述预设电压值的直流电输出给所述储能元件1104；

所述储能元件1104，用于储存所述直流转换电路1103输出的所述预设电压值的直流电，为所在的监测单元的所述放电监测模块和所述通信模块供电。

由于变压器在工作过程中存储振动，在本发明实施例中，利用压电振动能量采集器将这些振动能量转换为电能，压电振动能量采集器输出的是不稳定的交流电，通过交流直流转换电路(AC/DC电路)和直流转换电路(DC/DC电路)可以将压电振动能量采集器输出的不稳定的交流电转换为稳定的具有预设电压值的直流电。

在本发明实施例中，各个能量捕获模块的压电振动能量采集器部署在变压器的振动较大的区域。这样，能够采集到更多的振动能量，进而产生更多的电能。

其中，交流直流转换电路和直流转换电路可以通过具有极低的功耗且具有宽输入和输出电压范围的转换芯片来实现，例如：型号为MB39C831的转换芯片。压电振动能量采集器可以为压电材料制成的压电振动能量采集器。储能元件可以为电容，也可以为电池，或者，由电容和电池共同构成。

如图6所示，在本发明一实施例中，第i个监测单元i的第i通信模块13i，包括：第i光纤接收器131i、第i光电转换电路132i和第i光纤发射器133i；

所述第i光纤接收器131i，通过所述信号反馈光纤与第i-1个所述监测单元i-1相连，用于当接收到第i-1个所述监测单元i-1发来的光信号时，将接收到的光信号发送给所述第i光电转换电路132i；

所述第i光电转换电路132i，用于将所述第i光纤接收器131i发来的光信号转换为电信号，发送给所述第i光纤发射器133i；

所述第i光纤发射器133i，与第i个所述监测单元i的第i频率信号发生器124i相连，通过所述信号反馈光纤与第i+1个所述监测单元i+1的第i+1通信模块13i+1相连，用于将接收到的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给第i+1个所述监测单元i+1的第i+1通信模块13i+1。

在本发明实施例中，第i光纤接收器与第i光电转换电路相连，第i光电转换电路与第i光纤发射器相连。

第i光纤发射器接收到的电信号可以是来自第i光电转换电路发来的电信号，也可以是来自第i个监测单元i的第i频率信号发生器发来的电信号。第i光纤发射器在接收到电信号后执行相同的处理：转换为光信号，发送给第i+1个监测单元的第i+1通信模块。

如图7所示，在本发明一实施例中，第n个所述监测单元n的第n通信模块13n，包括：第n光纤接收器131n、第n光电转换电路132n和第n光纤发射器133n；

所述第n光纤接收器131n，通过所述信号反馈光纤与第n-1个所述监测单元n-1的第n-1通信模块13n-1相连，用于当接收到第n-1个所述监测单元n-1的第n-1通信模块13n-1发来的光信号时，将接收到的光信号发送给所述第n光电转换电路132n；

所述第n光电转换电路132n，用于将所述第n光纤接收器131n发来的光信号转换为电信号，发送给所述第n光纤发射器133n；

所述第n光纤发射器133n，与第n个所述监测单元n的第n频率信号发生器124n相连，通过所述信号反馈光纤与所述外部的设备相连，用于将接收到的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给所述外部的设备。

在本发明实施例中，第n光纤接收器与第n光电转换电路相连，第n光电转换电路与第n光纤发射器相连。

第n光纤发射器接收到的电信号可以是来自第n光电转换电路发来的电信号，也可以是来自第n个监测单元的第n频率信号发生器发来的电信号。第n光纤发射器在接收到电信号后执行相同的处理：转换为光信号，发送给外部的设备。

在本发明一实施例中，第1个所述监测单元1的第1通信模块131，包括：第1光纤发射器1311；

所述第1光纤发射器1311，与第1个所述监测单元1的第1频率信号发生器1241相连，通过所述信号反馈光纤与第2个所述监测单元2的第2通信模块132相连。

在本发明实施例中，第1个监测单元通过第1光纤发射器与第2个监测单元的第2通信模块相连。第1光纤发射器接收到的电信号是来自第1个监测单元的第1频率信号发生器发来的电信号。

基于上述的第1个监测单元的第1通信模块的实现方式，第i个监测单元的第i通信模块的实现方式，以及第n个监测单元的第n通信模块的实现方式，n监测单元之间通过以下方式连接：

第1个监测单元的第1光纤发射器通过信号反馈光纤与第2个监测单元的第2光纤接收器相连；

第i个监测单元的第i光纤接收器通过信号反馈光纤与第i-1个监测单元的第i-1光纤发射器相连，第i个监测单元的第i光纤发射器通过信号反馈光纤与第i+1个监测单元的第i+1光纤接收器相连；

第n个监测单元的第n光纤接收器通过信号反馈光纤与第n-1个监测单元的第n-1光纤发射器相连，第n个监测单元的第n光纤发射器通过信号反馈光纤与外部的设备相连。

在本发明一实施例中，所述储能元件1104分别与所在的监测单元的监测光电转换电路、信号处理电路、频率信号发生器和通信模块相连。

在本发明实施例中，储能元件分别为所在的监测单元的监测光电转换电路、信号处理电路、频率信号发生器和通信模块供电。

在本发明一实施例中，在所述第i个所述监测单元i中，所述第i能量捕获模块11i分别与所述第i光纤接收器131i、所述第i光电转换电路132i和所述第i光纤发射器133i相连。

在本发明实施例中，第i个监测单元的第i能量捕获模块分别为第i个监测单元的第i光纤接收器、第i光电转换电路和第i光纤发射器供电。

在本发明一实施例中，在所述第n个所述监测单元n中，所述第n能量捕获模块11n分别与所述第n光纤接收器131n、所述第n光电转换电路132n和所述第n光纤发射器133n相连。

在本发明实施例中，第n个监测单元的第n能量捕获模块分别为第n个监测单元的第n光纤接收器、第n光电转换电路和第n光纤发射器供电。

在本发明一实施例中，所述n个监测单元分布在用于放置变压器的壳体的待监测区域中。

在本发明实施例中，可以在变压器内部预先划分多个待监测区域，在每个待监测区域中分别部署至少一个监测单元。

如图8所示，本发明实施例提供的一种第1个监测单元1的示意图，图中示出了第1能量捕获模块111、第1放电监测模块121和第1通信模块131。

其中，第1能量捕获模块111的储能元件分别为第1监测光电转换电路、第1信号处理电路、第1频率信号发生器和第1光纤发射器供电。

如图9所示，本发明实施例提供的一种第i个监测单元i的示意图，图中示出了第i能量捕获模块11i、第i放电监测模块12i和第i通信模块13i。

第i能量捕获模块的储能元件分别为第i监测光电转换电路、第i信号处理电路、第i频率信号发生器、第i光纤接收器、第i光电转换电路和第i光纤发射器供电。

如图10所示，本发明实施例提供的一种第n个监测单元n的示意图，图中示出了第n能量捕获模块11n、第n放电监测模块12n和第n通信模块13n。

第n能量捕获模块的储能元件分别为第n监测光电转换电路、第n信号处理电路、第n频率信号发生器、第n光纤接收器、第n光电转换电路和第n光纤发射器供电。

本发明实施例提供的监测变压器放电的设备的工作过程如下：

当任一监测单元的荧光光纤监测到变压器放电发出的变压器放电发出的光时，经过该监测单元的监测光电转换电路、信号处理电路和频率信号发生器的处理后，生成电信号，发送给该监测单元的通信模块，如果该监测单元为第n个监测单元，则该监测单元的通信模块通过信号反馈光纤将转换得到的光信号发送给外部的设备，如果该监测单元不是第n个监测单元，则该监测单元的通信模块通过信号反馈光纤将转换得到的光信号发送给下一级监测单元；

下一级监测单元的通信模块接收到上一级监测单元发来的光信号后，通过信号反馈光纤逐级向下传输，直到传输到第n个监测单元，第n个监测单元通过信号反馈光纤发送给外部的设备，外部的设备在接收到第n个监测单元发来的光信号后，可以根据该光信号中的预设频率来确定监测到变压器放电发出的光的监测单元，进而能够确定变压器中发生放电的位置。

本发明实施例提供的监测变压器放电的设备可以应用于离岸风电变压器，可以应用于海上风电系统。

本发明实施例可以提高变压器的可靠性，降低维护成本。

综上，本发明的变压器至少具有如下的有益效果：

1、在本发明的监测变压器放电的设备中，通过放电监测模块的荧光光纤来采集变压器内部放电发出的光，将该光转换为电信号后，通过监测单元内部的信号处理电路进行放大处理，将放大后的电信号向外传输，由于向外部的设备传输的信号时放大处理后的信号，信号强度较大，即使传输过程中发生衰减也能保证在到达外部的设备后仍然比较清晰，进而能够更加准确地监测变压器放电。

2、在本发明的监测变压器放电的设备中，n个监测单元通过一条信号反馈光纤依次连接，需要传输到外部的信号均通过该信号反馈光纤输出，大大节省了用于反馈信号的光纤的数量，简化了n个监测单元之间的连接关系，并且节省了成本。

3、在本发明的监测变压器放电的设备中，每个监测单元都设置有能量捕获模块，将变压器的振动能量转换为电能，无需外部电源，各个监测单元可以实现自我供电，能够实现无电源独立运行，实现了在变压器中的电气隔离。

4、在本发明的监测变压器放电的设备中，不同的监测单元对应的预设频率互不相同，每个监测单元在采集到变压器放电发出的光后，频率信号发生器会按照本监测单元的预设频率生成电信号，这样，外部的设备接收到的信号中会携带监测单元的预设频率，进而能够确定出发送该信号的监测单元，在预先存储有每个监测单元在用于放置变压器的壳体中的位置的情况下，能够准确地确定出发生放电的位置。

5、本发明的监测变压器放电的设备可以提高变压器的可靠性，降低维护成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.监测变压器放电的设备，其特征在于，包括：n个监测单元，所述n个监测单元部署在用于放置变压器的壳体的内部；

所述n个监测单元中的第1个所述监测单元(1)，包括：第1能量捕获模块(111)、第1放电监测模块(121)和第1通信模块(131)；

所述第1能量捕获模块(111)，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第1个所述监测单元(1)的所述第1放电监测模块(121)和所述第1通信模块(131)供电；

所述第1放电监测模块(121)，包括：第1荧光光纤(1211)、第1监测光电转换电路(1221)、第1信号处理电路(1231)和第1频率信号发生器(1241)；

所述第1荧光光纤(1211)，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述光发送给第1个所述监测单元(1)的所述第1监测光电转换电路(1221)；

所述第1监测光电转换电路(1221)，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第1个所述监测单元(1)的所述第1信号处理电路(1231)；

所述第1信号处理电路(1231)，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第1个所述监测单元(1)的所述第1频率信号发生器(1241)；

所述第1频率信号发生器(1241)，用于按照第1个所述监测单元(1)的第1预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第1个所述监测单元(1)的所述第1通信模块(131)；

所述第1通信模块(131)，通过信号反馈光纤与第2个所述监测单元(2)的第2通信模块(132)相连，用于当接收到第1个所述监测单元(1)的所述第1频率信号发生器(1241)发来的电信号时，将所述第1频率信号发生器(1241)发来的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤将转换的光信号发送给第2个所述监测单元(2)的第2通信模块(132)；

所述n个监测单元中的第i个所述监测单元(i)，包括：第i能量捕获模块(11i)、第i放电监测模块(12i)和第i通信模块(13i)；

所述第i能量捕获模块(11i)，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第i个所述监测单元(i)的所述第i放电监测模块(12i)和所述第i通信模块(13i)供电；

所述第i放电监测模块(12i)，包括：第i荧光光纤(121i)、第i监测光电转换电路(122i)、第i信号处理电路(123i)和第i频率信号发生器(124i)；

所述第i荧光光纤(121i)，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述光发送给第i个所述监测单元(i)的所述第i监测光电转换电路(122i)；

所述第i监测光电转换电路(122i)，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第i个所述监测单元(i)的所述第i信号处理电路(123i)；

所述第i信号处理电路(123i)，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第i个所述监测单元(i)的所述第i频率信号发生器(124i)；

所述第i频率信号发生器(124i)，用于按照第i个所述监测单元(i)的第i预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第i个所述监测单元(i)的所述第i通信模块(13i)；

所述第i通信模块(13i)，通过所述信号反馈光纤与第i+1个所述监测单元(i+1)的第i+1通信模块(13i+1)相连，用于当接收到第i个所述监测单元(i)的所述第i频率信号发生器(124i)发来的电信号时，将所述第i频率信号发生器(124i)发来的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤将转换的光信号发送给第i+1个所述监测单元(i+1)的第i+1通信模块(13i+1)，并用于当接收到第i-1个所述监测单元(i-1)的第i-1通信模块(13i-1)发来的光信号时，通过所述信号反馈光纤将第i-1个所述监测单元(i-1)的第i-1通信模块(13i-1)发来的光信号发送给第i+1个所述监测单元(i+1)的第i+1通信模块(13i+1)；

所述n个监测单元中的第n个所述监测单元(n)，包括：第n能量捕获模块(11n)、第n放电监测模块(12n)和第n通信模块(13n)；

所述第n能量捕获模块(11n)，用于捕获变压器的振动能量，将所述振动能量转换为电能，利用所述电能为第n个所述监测单元(n)的所述第n放电监测模块(12n)和所述第n通信模块(13n)供电；

所述第n放电监测模块(12n)，包括：第n荧光光纤(121n)、第n监测光电转换电路(122n)、第n信号处理电路(123n)和第n频率信号发生器(124n)；

所述第n荧光光纤(121n)，用于采集所述变压器放电发出的光，将所述光发送给第n个所述监测单元(n)的所述第n监测光电转换电路(122n)；

所述第n监测光电转换电路(122n)，用于将接收到的所述光转换为电信号，并将转换的电信号发送给第n个所述监测单元(n)的所述第n信号处理电路(123n)；

所述第n信号处理电路(123n)，用于对接收到的电信号进行放大处理，将放大处理后的电信号发送给第n个所述监测单元(n)的所述第n频率信号发生器(124n)；

所述第n频率信号发生器(124n)，用于按照第n个所述监测单元(n)的第n预设频率将接收到的放大处理后的电信号发送给第n个所述监测单元(n)的所述第n通信模块(13n)；

所述第n通信模块(13n)，通过所述信号反馈光纤与外部的设备相连，用于当接收到第n个所述监测单元(n)的所述第n频率信号发生器(124n)发来的电信号时，将所述第n频率信号发生器(124n)发来的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给所述外部的设备，并用于当接收到第n-1个所述监测单元(n-1)的第n-1通信模块(13n-1)发来的光信号时，通过所述信号反馈光纤将第n-1个所述监测单元(n-1)的第n-1通信模块(13n-1)发来的光信号发送给所述外部的设备；

所述n个监测单元的预设频率互不相同；

其中，n为大于等于2的整数，i为整数且1≤i＜n。

2.根据权利要求1所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

所述n个监测单元中的一个监测单元的能量捕获模块(11)，包括：压电振动能量采集器(1101)、交流直流转换电路(1102)、直流转换电路(1103)和储能元件(1104)；

所述压电振动能量采集器(1101)，用于捕获所述变压器的振动能量，将所述振动能量转换为交流电，输出所述交流电；

所述交流直流转换电路(1102)，用于将所述压电振动能量采集器(1101)输出的交流电转换为直流电，输出所述直流电；

所述直流转换电路(1103)，用于将所述交流直流转换电路(1102)输出的所述直流电转换为预设电压值的直流电，将所述预设电压值的直流电输出给所述储能元件(1104)；

所述储能元件(1104)，用于储存所述直流转换电路(1103)输出的所述预设电压值的直流电，为所在的监测单元的所述放电监测模块和所述通信模块供电。

3.根据权利要求1所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

第i个所述监测单元(i)的第i通信模块(13i)，包括：第i光纤接收器(131i)、第i光电转换电路(132i)和第i光纤发射器(133i)；

所述第i光纤接收器(131i)，通过所述信号反馈光纤与第i-1个所述监测单元(i-1)相连，用于当接收到第i-1个所述监测单元(i-1)发来的光信号时，将接收到的光信号发送给所述第i光电转换电路(132i)；

所述第i光电转换电路(132i)，用于将所述第i光纤接收器(131i)发来的光信号转换为电信号，发送给所述第i光纤发射器(133i)；

所述第i光纤发射器(133i)，与第i个所述监测单元(i)的第i频率信号发生器(124i)相连，通过所述信号反馈光纤与第i+1个所述监测单元(i+1)的第i+1通信模块(13i+1)相连，用于将接收到的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给第i+1个所述监测单元(i+1)的第i+1通信模块(13i+1)。

4.根据权利要求1所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

第n个所述监测单元(n)的第n通信模块(13n)，包括：第n光纤接收器(131n)、第n光电转换电路(132n)和第n光纤发射器(133n)；

所述第n光纤接收器(131n)，通过所述信号反馈光纤与第n-1个所述监测单元(n-1)的第n-1通信模块(13n-1)相连，用于当接收到第n-1个所述监测单元(n-1)的第n-1通信模块(13n-1)发来的光信号时，将接收到的光信号发送给所述第n光电转换电路(132n)；

所述第n光电转换电路(132n)，用于将所述第n光纤接收器(131n)发来的光信号转换为电信号，发送给所述第n光纤发射器(133n)；

所述第n光纤发射器(133n)，与第n个所述监测单元(n)的第n频率信号发生器(124n)相连，通过所述信号反馈光纤与所述外部的设备相连，用于将接收到的电信号转换为光信号，通过所述信号反馈光纤发送给所述外部的设备。

5.根据权利要求2所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

所述储能元件(1104)分别与所在的监测单元的监测光电转换电路、信号处理电路、频率信号发生器和通信模块相连。

6.根据权利要求3所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

在所述第i个所述监测单元(i)中，所述第i能量捕获模块(11i)分别与所述第i光纤接收器(131i)、所述第i光电转换电路(132i)和所述第i光纤发射器(133i)相连。

7.根据权利要求4所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

在所述第n个所述监测单元(n)中，所述第n能量捕获模块(11n)分别与所述第n光纤接收器(131n)、所述第n光电转换电路(132n)和所述第n光纤发射器(133n)相连。

8.根据权利要求2所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

所述储能元件(1104)包括：电容、电池。

9.根据权利要求1所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

所述n个监测单元分布在用于放置变压器的壳体的待监测区域中。

10.根据权利要求1-9中任一所述的监测变压器放电的设备，其特征在于，

第1个所述监测单元(1)的第1通信模块(131)，包括：第1光纤发射器；

所述第1光纤发射器，与第1个所述监测单元(1)的第1频率信号发生器(124n)相连，通过所述信号反馈光纤与第2个所述监测单元(2)的第2通信模块(132)相连。

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