CN115343586A - 一种变压器局部放电的超声检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器局部放电的超声检测装置，包括：电源、激光器、光纤耦合器、微型计算机、光电探测器和超声传感器；超声传感器包括传感探头、杆体和光纤法兰，杆体的一端连接在传感探头的外壁上，另一端的光纤法兰通过贯穿杆体的光纤跳线与法拉第旋光镜连接；电源的第一输出端与激光器的输入端连接，激光器的输出端与光纤耦合器的输入端连接；电源的第二输出端与微型计算机的输入端连接，微型计算机的输出端与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端与光纤耦合器的输入端连接，光纤耦合器的第一输出端与超声传感器的光纤法兰连接，第二输出端与超声传感器的法拉第旋光镜连接。本发明能够有效提高变压器局部放电的超声检测效率。

Description

一种变压器局部放电的超声检测装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种变压器局部放电的超声检测装置。

背景技术

电力变压器是电力系统中的重要电力设备。据统计，由于变压器出线位置绝缘水平降低而引起的变压器故障所占比重很大。局部放电是变压器绝缘故障的重要表征形式，因此，对变压器出现部位发生的局部放电进行有效检测具有重要意义。

现有的变压器超声检测装置通常是将传感光纤绕在芯轴上形成芯轴光纤超声传感器，将芯轴光纤超声传感器贴附安装在变压器上，通过接触式传感实现超声检测，由于变压器高压出线位置难以安装接触式超声传感器，导致现有的变压器超声检测装置对变压器局部放电的超声检测效率较低。

发明内容

本发明提供了一种变压器局部放电的超声检测装置，以解决现有的空一种变压器局部放电的超声检测装置通过接触式传感实现超声检测，导致对变压器局部放电的超声检测效率较低的技术问题。

本发明的实施例提供了一种变压器局部放电的超声检测装置，包括：

电源、激光器、光纤耦合器、微型计算机、光电探测器和超声传感器；

所述超声传感器包括传感探头、杆体和光纤法兰，所述杆体的一端连接在所述传感探头的外壁上，所述杆体的另一端设置有光纤法兰，所述光纤法兰通过贯穿所述杆体的光纤跳线与设置在所述传感探头内的法拉第旋光镜连接；

所述电源的第一输出端与所述激光器的输入端连接，所述激光器的输出端与所述光纤耦合器的输入端连接；所述电源的第二输出端与所述微型计算机的输入端连接，所述微型计算机的输出端与所述光电探测器的输入端连接，所述光电探测器的输出端与所述光纤耦合器的输入端连接，所述光纤耦合器的第一输出端与所述超声传感器的光纤法兰连接，所述光纤耦合器的第二输出端与所述超声传感器的法拉第旋光镜连接。

进一步的，所述传感探头还包括传感光纤、环形凹槽、超声耦合剂和盖板；

所述环形凹槽设置于所述传感探头的内部，所述传感光纤呈环形绕制成光纤环嵌套在所述环形凹槽中，且所述法拉第旋光镜设置在所述传感光纤上；

所述超声耦合剂覆盖于所述环形凹槽的上方，所述盖板设置在所述超声耦合剂上方。

进一步的，所述法拉第旋光镜的旋转角度为45°。

进一步的，所述激光器为低噪声窄线宽激光器。

进一步的，所述光纤耦合器的第一输出端与所述超声传感器的光纤法兰连接，包括：

所述光纤耦合器的第一输出端通过光纤连接头与所述超声传感器的光纤法兰连接。

本发明实施例通过设置光纤耦合器，将激光器发射的光信号分为两路分别进入超声传感器的头部和尾部，而且还设置杆体与超声传感探头连接，无需安装在变压器相应位置，通过手持杆体将超声传感探头靠近变压器待检测位置，进行非接触式超声检测，能够快速、便捷实现变压器的超声检测，而且能够有效增加超声检测范围，从而能够有效提高变压器局部放电的超声检测效率，适用于大型变压器群进行超声巡检。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种变压器局部放电的超声检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种超声传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1-2，本发明的实施例提供了一种变压器局部放电的超声检测装置，包括：

电源10、激光器20、光纤耦合器30、微型计算机40、光电探测器和超声传感器60；

在本发明实施例中，微型计算机40内嵌数据采集卡和基于Labview编程的软件，用于接收来自光电探测器的输出信号，并将输出信号在显示器显示出来，从而能够使巡检人员根据输出信号快速、准确判断是否存在超声信号。电源10为220V移动电源10，光纤耦合器30为2X2光纤耦合器30，22V移动电源10为激光器20和微型计算机40供电，光纤耦合器30为光纤与光纤之间的可拆卸器件，用于将光信号进行分支和耦合，在本发明实施例中，光纤耦合器30用于将激光器20发射的光分为两路，一路接入超声传感器60尾部的法兰，一路接入超声超感器头部的传感光纤603中。光纤耦合器30的各路输出信号强度占比为50.0％±0.5％。

超声传感器60包括传感探头、杆体608和光纤法兰602，杆体608的一端连接在传感探头的外壁上，杆体608的另一端设置有光纤法兰602，光纤法兰602通过贯穿杆体608的光纤跳线与设置在传感探头内的法拉第旋光镜601连接；

电源10的第一输出端与激光器20的输入端连接，激光器20的输出端与光纤耦合器30的输入端连接；电源10的第二输出端与微型计算机40的输入端连接，微型计算机40的输出端与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端与光纤耦合器30的输入端连接，光纤耦合器30的第一输出端与超声传感器60的光纤法兰602连接，光纤耦合器30的第二输出端与超声传感器60的法拉第旋光镜601连接。

在本发明实施例中，超声检测的工作原理为：

激光器20的输出端与光纤耦合器30的输入端连接，光纤耦合器30将激光器20发射的光分为两路光，其中一路光接入超声传感器60的尾部的光纤法兰602，另一路光则接入超声传感探头的法拉第旋光镜601中，其中光纤法兰602通过贯穿于杆体608的传感光纤603与法拉第旋光镜601连接，该杆体608与超声传感器60的传感探头连接，巡检人员可以通过手持杆体608将超声传感探头贴近变压器外表面各个部位进行非接触式的超声检测，并将返回来的光信号从光纤耦合器30进入到光电探测器中，光电探测器接收光信号后传输至微型计算机40并在显示器上显示出当前的超声波形，从而能够根据波形判断探测位置是否存在局部放电信号。在一种具体的实施方式中，微型计算机40能够根据接收到的光信号进行数据处理，通过将当前光信号与预设的光信号阈值范围进行比对，在当前光信号超出预设的光信号阈值范围时，判断当前光信号存在局部放电，并发出相应的告警信息。

本发明实施例通过设置光纤耦合器30，将激光器20发射的光信号分为两路分别进入超声传感器60的头部和尾部，而且还设置杆体608与超声传感探头连接，无需安装在变压器相应位置，通过手持杆体608将超声传感探头靠近变压器待检测位置，进行非接触式超声检测，能够快速、便捷实现变压器的超声检测，而且能够有效增加超声检测范围，从而能够有效提高变压器局部放电的超声检测效率，适用于大型变压器群进行超声巡检。

可选地，在本实施例的超声检测装置开始工作之前，需要对超声检测装置自身能否正常工作进行检测，具体为：将电源10、激光器20、光电探测器、微型计算机40处于工作状态，对超声传感装置施加一个已知的超声信号，通过观察微型计算机40的显示器所显示的波形，判断超声检测装置是否能够正常工作。

请参阅图2，在一个实施例中，传感探头还包括传感光纤603、环形凹槽604、超声耦合剂605和盖板；

环形凹槽604设置于传感探头的内部，传感光纤603呈环形绕制成光纤环嵌套在环形凹槽604中，且法拉第旋光镜601设置在传感光纤603上；

超声耦合剂605覆盖于环形凹槽604的上方，盖板设置在超声耦合剂605上方。

在本发明实施例中，盖板包括封装盖板606和后盖板607，封装盖板606用于直接设置在超声填充耦合剂的上方，用于对超声耦合剂605进行封装，后盖板607设置在封装盖板606上方，用于对超声传感探头进行封装。在一种具体的实施方式中，封装盖板606、后盖板607、杆体608均为聚四氟乙烯材料，封装盖板606直径45cm、厚0.5cm,后盖板607直径45cm、厚4.5cm,杆体608直径4cm、长300cm，传感光纤603采用0.9mm直径聚氨酯护套紧套单模光纤，将其呈环形绕制成外径为40cm,内径为35cm、高3cm的光纤环，传感光纤603的一端连接法拉第旋光镜601后，放置于超声传感探头内部10mm深的环形凹槽604内，并用超声耦合剂605填满凹槽。超声传感的杆体608的内部预埋一根0.9mm直径聚氨酯护套紧套单模光纤，其中该光纤的头部与传感光纤603连接，尾部与光纤法兰602连接。

在一个实施例中，法拉第旋光镜601的旋转角度为45°。

本发明实施例设置法拉第旋光镜601的旋转角度为45°，能够有效保持光偏振态相同，消除偏振衰落影响，从而能够有效提高超声检测的准确性。

在一个实施例中，激光器20为低噪声窄线宽激光器20。

本发明实施例的激光器20具有30mW输出光功率、100Hz线宽、非常低的相对强度噪声和超低的相位噪声，用于提供低噪声光源，从而能够有效提高超声检测精度。

在一个实施例中，光纤耦合器30的第一输出端与超声传感器60的光纤法兰602连接，包括：

光纤耦合器30的第一输出端通过光纤连接头与超声传感器60的光纤法兰602连接。

在本发明实施例中，光纤结构为UPC光纤连接头。光纤耦合器30的第一输出端通过传感光纤603跳线连接至光纤连接头，再通过光纤连接头与超声传感器60的光纤法兰602连接；光纤耦合器30的第二输出端通过参考光纤与超声传感探头的法拉第旋光镜601连接。本发明实施例中的传感光纤603和参考光纤均为普通单模光纤，传感光纤603中串入光纤传感单元感测超声信号并受环境影响，参考光纤仅感受环境影响，用于配合传感光纤603进行干涉。

实施本发明实施例，具有以下有益效果：

本发明实施例通过设置光纤耦合器30，将激光器20发射的光信号分为两路分别进入超声传感器60的头部和尾部，而且还设置杆体608与超声传感探头连接，无需安装在变压器相应位置，通过手持杆体608将超声传感探头靠近变压器待检测位置，进行非接触式超声检测，能够快速、便捷实现变压器的超声检测，而且能够有效增加超声检测范围，从而能够有效提高变压器局部放电的超声检测效率，适用于大型变压器群进行超声巡检。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种变压器局部放电的超声检测装置，其特征在于，包括：

电源、激光器、光纤耦合器、微型计算机、光电探测器和超声传感器；

所述超声传感器包括传感探头、杆体和光纤法兰，所述杆体的一端连接在所述传感探头的外壁上，所述杆体的另一端设置有光纤法兰，所述光纤法兰通过贯穿所述杆体的光纤跳线与设置在所述传感探头内的法拉第旋光镜连接；

所述电源的第一输出端与所述激光器的输入端连接，所述激光器的输出端与所述光纤耦合器的输入端连接；所述电源的第二输出端与所述微型计算机的输入端连接，所述微型计算机的输出端与所述光电探测器的输入端连接，所述光电探测器的输出端与所述光纤耦合器的输入端连接，所述光纤耦合器的第一输出端与所述超声传感器的光纤法兰连接，所述光纤耦合器的第二输出端与所述超声传感器的法拉第旋光镜连接。

2.如权利要求1所述的变压器局部放电的超声检测装置，其特征在于，所述传感探头还包括传感光纤、环形凹槽、超声耦合剂和盖板；

所述环形凹槽设置于所述传感探头的内部，所述传感光纤呈环形绕制成光纤环嵌套在所述环形凹槽中，且所述法拉第旋光镜设置在所述传感光纤上；

所述超声耦合剂覆盖于所述环形凹槽的上方，所述盖板设置在所述超声耦合剂上方。

3.如权利要求1所述的变压器局部放电的超声检测装置，其特征在于，所述法拉第旋光镜的旋转角度为45°。

4.如权利要求1所述的变压器局部放电的超声检测装置，其特征在于，所述激光器为低噪声窄线宽激光器。

5.如权利要求1所述的变压器局部放电的超声检测装置，其特征在于，所述光纤耦合器的第一输出端与所述超声传感器的光纤法兰连接，包括：

所述光纤耦合器的第一输出端通过光纤连接头与所述超声传感器的光纤法兰连接。

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