CN115993172A - 变压器振动检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变压器振动检测系统及方法。该系统包括:入射光调制模块、光纤传感器模块和信号处理模块。入射光调制模块的第一端连接光纤传感器模块,向光纤传感器模块发送入射光脉冲,并接收光纤传感器模块回传的第一信号。入射光调制模块的第二端连接信号处理模块,还用于对第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给信号处理模块。光纤传感器模块吸合固定在待测变压器表面,根据待测变压器表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制,生成第一信号,并将其回传至入射光调制模块;光纤传感器模块工作在预设谐振频率范围内;信号处理模块,对第二信号进行光电转换和解调,得到振动信号。本发明能够利用分布式光纤对变压器进行振动检测。
Description
技术领域
本发明涉及变压器故障检测技术领域,尤其涉及一种变压器振动检测系统及方法。
背景技术
变压器内部的铁芯和绕组会在变压器运行时会产生振动。实际应用中,利用变压器振动检测系统可以通过检测电力变压器表面的振动信号,有效监测变压器内部绕组和铁芯的运行状况。该振动检测系统能够灵敏地反映变压器内部铁芯和绕组的机械状态,易于实现在线监测,是变压器机械故障检测的有效手段。
目前变压器振动检测系统常采用电子式加速度传感器来检测振动信号。然而,每个电子式加速度传感器都需要一路测量通道,不易同时实现多点检测;且传感器中的电子器件容易受到变压器强电磁场的干扰,从而降低检测结果的可靠性。
相比于单点式价格不菲的电子式加速度传感器,可多路复用、价格低廉、抗电磁干扰的分布式光纤也受到不少学者关注。但目前的技术条件下,分布式光纤直接应用在变压器振动检测领域还存在以下问题:一方面,分布式光纤谐振频率普遍在100kHz附近,而变压器的振动频率通常在100Hz左右,直接利用分布式光纤去检测变压器的振动信号,会存在无法有效谐振,导致检测结果不可靠的问题;另一方面,目前通常是采用耦合胶粘贴方式将光纤固定于变压器表面,但这种粘贴方式并不能使光纤稳定固定在变压器表面,长时间使用不仅有脱落风险,还有耦合效率不佳的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种变压器振动检测系统及方法,以解决现有技术中无法有效利用分布式光纤进行变压器振动检测的问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种变压器振动检测系统,包括:入射光调制模块、光纤传感器模块和信号处理模块;
所述入射光调制模块的第一端连接所述光纤传感器模块,用于向所述光纤传感器模块发送入射光脉冲,并接收所述光纤传感器模块回传的第一信号;
所述入射光调制模块的第二端连接所述信号处理模块,还用于对所述第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给所述信号处理模块;
所述光纤传感器模块吸合固定在待测变压器表面,用于根据待测变压器表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制,生成第一信号,并将其回传至所述入射光调制模块;所述光纤传感器模块工作在预设谐振频率范围内;
信号处理模块,用于对第二信号进行光电转换和解调,得到所述振动信号。
在一种可能的实现方式中,所述光纤传感器模块包含至少一个光纤振动传感器和第一传感光纤;
各光纤振动传感器均吸合固定在所述待测变压器表面,且各光纤振动传感器之间通过所述第一传感光纤依次串联连接;
所述光纤传感器模块中的第一个光纤振动传感器通过第一传感光纤连接所述入射光调制模块的第一端。
在一种可能的实现方式中,每一个光纤振动传感器均包括:第二传感光纤、顺变柱体和基座;
所述第二传感光纤绕制在所述顺变柱体的侧表面,且所述第二传感光纤的两端分别对应连接所述第一传感光纤;
所述顺变柱体的下表面粘合连接所述基座的上表面;
所述基座的下表面吸合固定在所述待测变压器表面。
在一种可能的实现方式中,所述顺变柱体的谐振频率为所述预设谐振频率范围内的任一数值;所述预设谐振频率范围为50Hz~2kHZ。
在一种可能的实现方式中,所述顺变柱体的材质为硫化硅橡胶。
在一种可能的实现方式中,所述基座的材质为永磁体材料,用于吸合固定在所述待测变压器表面。
在一种可能的实现方式中,所述入射光调制模块包括:窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器和第二耦合器;
所述窄线宽激光器连接所述第一耦合器的第一端;
所述第一耦合器的第二端连接所述声光调制器的输入端,所述第一耦合器的第三端连接所述第二耦合器的第一端;
所述声光调制器的输出端连接所述掺铒光纤放大器的输入端,所述掺铒光纤放大器的输出端连接所述环行器的第一端;
所述环行器的第二端连接所述光纤传感器模块,所述环行器的第三端连接所述第二耦合器的第二端;
所述第二耦合器的第三端连接所述信号处理模块。
第二方面,本发明实施例提供了一种变压器振动检测方法,包括:
入射光调制模块向光纤传感器模块发送入射光脉冲;
所述光纤传感器模块根据待测变压器表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制生成第一信号,并将其回传至所述入射光调制模块;
所述入射光调制模块接收所述第一信号,并对所述第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给信号处理模块;
信号处理模块对所述第二信号进行光电转换和解调,得到所述振动信号。
在一种可能的实现方式中,所述入射光调制模块包括:窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器和第二耦合器;
所述窄线宽激光器连接所述第一耦合器的第一端,用于向所述第一耦合器发射入射激光;
所述第一耦合器的第二端连接所述声光调制器的输入端,所述第一耦合器的第三端连接所述第二耦合器的第一端,所述第一耦合器用于接收所述入射激光,按照预设分光比,将所述入射激光拆分为第一入射激光和第二入射激光,并将所述第一入射激光和所述第二入射激光分别发送至所述声光调制器和所述第二耦合器;
所述声光调制器的输出端连接所述掺铒光纤放大器的输入端,所述声光调制器用于接收所述第一入射激光,将其调制成入射光脉冲,并将所述入射光脉冲发送给所述掺铒光纤放大器;
所述掺铒光纤放大器的输出端连接所述环行器的第一端,所述掺铒光纤放大器用于接收所述入射光脉冲,对其进行功率放大,得到最终的入射光脉冲,并发送至所述环行器;
所述环行器的第二端连接所述光纤传感器模块,所述环行器的第三端连接所述第二耦合器的第二端,所述环行器用于接收所述最终的入射光脉冲,并将其发送至所述光纤传感器模块,以及,接收所述光纤传感器模块回传的所述第一信号,并将其发送至第二耦合器;
所述第二耦合器的第三端连接所述信号处理模块,所述第二耦合器用于接收所述第二入射激光和所述第一信号,对所述第二入射激光和所述第一信号进行耦合处理,得到第二信号,并将其发送给所述信号处理模块。在一种可能的实现方式中,对所述第二入射激光和所述第一信号进行耦合处理,得到第二信号,包括:
按照预设比例,将所述第二入射激光和所述第一信号进行混合叠加,得到所述第二信号。
本发明实施例提供一种变压器振动检测系统及方法,该变压器振动检测系统包括:入射光调制模块、光纤传感器模块和信号处理模块。入射光调制模块的第一端连接光纤传感器模块,用于向光纤传感器模块发送入射光脉冲,并接收光纤传感器模块回传的第一信号。入射光调制模块的第二端连接信号处理模块,还用于对第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给信号处理模块。光纤传感器模块吸合固定在待测变压器表面,用于根据待测变压器表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制,生成第一信号,并将其回传至入射光调制模块;光纤传感器模块工作在预设谐振频率范围内。信号处理模块,用于对第二信号进行光电转换和解调,得到振动信号。其中,光纤传感器模块工作在预设谐振频率范围内,从而使得待测变压器表面的振动信号可以最大程度上引起光纤传感器模块的变化,以提升光纤传感器模块的灵敏度,实现待测变压器表面振动的增敏,以及对待测变压器现场环境噪声和超声干扰的降敏。并且光纤传感器模块可以有效吸合固定在待测变压器表面,以降低脱落风险,同时还能保证光纤传感器模块与待测变压器表面的振动信号有效谐振,从而进一步提升变压器振动检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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是本发明实施例提供的变压器振动检测系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的光纤振动传感器的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的入射光调制模块的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的变压器振动检测方法的实现流程图。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本发明实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的变压器振动检测系统的结构示意图,该变压器振动检测系统包括:入射光调制模块11、光纤传感器模块12和信号处理模块13。
入射光调制模块11的第一端连接光纤传感器模块12,用于向光纤传感器模块12发送入射光脉冲,并接收光纤传感器模块12回传的第一信号。
入射光调制模块11的第二端连接信号处理模块13,还用于对第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给信号处理模块13。
光纤传感器模块12吸合固定在待测变压器14表面,用于根据待测变压器14表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制,生成第一信号,并将其回传至入射光调制模块11;光纤传感器模块12工作在预设谐振频率范围内。
信号处理模块13,用于对第二信号进行光电转换和解调,得到振动信号。
光脉冲在光纤中传输的过程中,会有一小部分光脉冲沿与入射方向相反方向传输。这一小部分背向散射的光功率可以看做是入射光脉冲对光纤的线性响应,通过该背向散射的信号,即可还原得到光纤的振动情况。
实际应用中,入射光脉冲在光纤传感器模块12中传输的过程中,待测变压器表面的振动信号会对经过的入射光脉冲进行调制,生成第一信号即,背向瑞利散射信号。该背向瑞利散射信号中携带有待测变压器表面的振动信号,通过对该背向瑞利散射信号进行光电转换,将其转换为电信号,并对电信号解调,即可得到待测变压器表面的振动信号。
可选的,光纤传感器模块12包含至少一个光纤振动传感器121和第一传感光纤122。
各光纤振动传感器121均吸合固定在待测变压器14表面,且各光纤振动传感器121之间通过第一传感光纤122依次串联连接。
光纤传感器模块12中的第一个光纤振动传感器121通过第一传感光纤122连接入射光调制模块11的第一端。
变压器内部绕组的故障位置不同时,在变压器表面表现为不同的振动模态分布。基于此,可以在光纤传感器模块12中设置多个光纤振动传感器121,并5分别设置于待测变压器14表面的不同位置,从而有助于提升故障诊断定位的准确性。
并且,为保证入射光脉冲以及第一信号的顺利传输,各光纤振动传感器121之间,以及光纤振动传感器121与入射光调制模块11之间,均通过第一传输光纤122连接。
0第一传输光纤122将多个光纤振动传感器121连接在一起,入射光脉冲经过各光纤振动传感器121时,产生携带振动信号的背向瑞利散射信号,经光电转换后变为电信号,经解调后即可还原得到振动信号。通过对振动信号进行全阵列分析,即可得到待测变压器14表面的振动模态分布,从而确定待测变压器14内部铁芯和绕组和工作状态。
5可选的,参见图2,每一个光纤振动传感器均包括:第二传感光纤1211、顺变柱体1212和基座1213。
第二传感光纤1211绕制在顺变柱体1212的侧表面,且第二传感光纤1212的两端分别对应连接第一传感光纤121;
顺变柱体1212的下表面粘合连接基座1213的上表面;
0基座1213的下表面吸合固定在待测变压器表面。
示例性的,为便于绕制第二传感光纤1211,顺变柱体可以是高度2cm且直径为4cm的圆柱体,相应地,基座可以为高度1mm且直径4cm的圆柱体。
可选的,顺变柱体1212的谐振频率为预设谐振频率范围内的任一数值;预设谐振频率范围为50Hz~2kHZ。
5顺变柱体的谐振频率范围为50Hz~2kHZ,该频率谐振范围恰好与变压器表面的振动信号的频率相符,从而使得待测变压器表面的振动信号可以最大程度上引起第二传感光纤的长度变化,以提升光纤振动传感器121的灵敏度。
可选的,顺变柱体1212的材质可以为硫化硅橡胶。
硫化硅橡胶性质稳定,不会受到变压器强电磁场的干扰,从而保证检测结果的可靠性。
可选的,基座1213的材质为永磁体材料,用于吸合固定在待测变压器表面。
永磁体材料的磁性较为稳定,将基座1213的材质设置为永磁体材料,可以保证基座长期稳定的吸合固定在待测变压器14表面,以降低光纤振动传感器的脱落风险,同时还能保证光纤振动传感器与待测变压器表面的振动信号有效谐振,从而提升变压器故障检测精度。
示例性的,基座1213的材质可以是烧结钕铁硼强磁材料。
可选的,第一传感光纤和第二传感光纤可以是一根完整的单模传感光纤。通过利用一根单模传感光纤,绕制多个光纤振动传感器,并分别将其设置于待测变压器表面的不同位置,从而保证入射光脉冲以及背向瑞利散射信号的顺利传输。
可选的,参见图3,入射光调制模块包括:窄线宽激光器111、第一耦合器112、声光调制器113、掺铒光纤放大器114、环形器115和第二耦合器116。
窄线宽激光器111连接第一耦合器112的第一端;
第一耦合器112的第二端连接声光调制器113的输入端,第一耦合器112的第三端连接第二耦合器116的第一端;
声光调制器113的输出端连接掺铒光纤放大器114的输入端,掺铒光纤放大器114的输出端连接环行器115的第一端;
环行器115的第二端连接光纤传感器模块12,环行器115的第三端连接第二耦合器116的第二端;
第二耦合器116的第三端连接信号处理模块13。
实际应用中,窄线宽激光器111向第一耦合器112发射入射激光;第一耦合器112按照预设分光比,将入射激光拆分为第一入射激光和第二入射激光,并分别发送至声光调制器113和第二耦合器116;声光调制器113将第一入射激光调制成入射光脉冲,并发送给掺铒光纤放大器114;掺铒光纤放大器114对入射光脉冲进行功率放大,并发送至环行器115的第一端口;环行器115经其第二端口将功率放大后的入射光脉冲,发送至光纤传感器模块12,并且将第二端口中接收的光纤传感器模块12回传的第一信号,经由第三端口发送至第二耦合器116;第二耦合器116接收第二入射激光和第一信号,对第二入射激光和第一信号进行耦合处理,得到第二信号,并将其发送给信号处理模块。
这里的第一耦合器可以是1×2耦合器,第二耦合器可以是2×2耦合器。
示例性地,窄线宽激光器111发出线宽小于10kHz的入射激光,进入预设分光比为90:10的第一耦合器112,其中1×2耦合器112的第二端输出90%的入射激光至声光调制器113,声光调制器113可将90%的入射激光调制成入射光脉冲;掺铒光纤放大器可将入射光脉冲的功率放大,并输出至环行器的第一端。环形器115可将一端口输入的光从二端口输出,二端口输入的光从三端口输出,环形器115二端口与光纤传感器模块12相连,将调制后的入射光脉冲注入光纤传感器模块12。环形器115三端口与2×2耦合器116一端相连,2×2耦合器116的另一端与1×2耦合器10的10%光信号输出端相连,从而使得2×2耦合器116一方面接收10%的入射激光,另一方面接收第一信号,通过对两者进行1:1混合叠加,最终形成拍频信号即,第二信号。并将该拍频信号传输给信号处理模块13。信号处理模块13对该拍频信号进行光电转换,将其转换为电信号,再对电信号进行解调,即可还原得到待测变压器表面的振动信号。
本发明实施例提供了一种变压器振动检测系统包括:入射光调制模块11、光纤传感器模块12和信号处理模块13。入射光调制模块11的第一端连接光纤传感器模块12,用于向光纤传感器模块12发送入射光脉冲,并接收光纤传感器模块12回传的第一信号。入射光调制模块11的第二端连接信号处理模块13,还用于对第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给信号处理模块13。光纤传感器模块12吸合固定在待测变压器14表面,用于根据待测变压器14表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制,生成第一信号,并将其回传至入射光调制模块11;光纤传感器模块12工作在预设谐振频率范围内。信号处理模块13,用于对第二信号进行光电转换和解调,得到振动信号。其中,光纤传感器模块12工作在预设谐振频率范围内,从而使得待测变压器表面的振动信号可以最大程度上引起光纤传感器模块12的变化,以提升光纤传感器模块12的灵敏度,实现待测变压器表面振动的增敏,以及对待测变压器现场环境噪声和超声干扰的降敏。并且光纤传感器模块12可以有效吸合固定在待测变压器表面,以降低脱落风险,同时还能保证光纤传感器模块与待测变压器表面的振动信号有效谐振,从而进一步提升变压器振动检测精度。
进一步地,通过设置多个光纤振动传感器可以同时实现多点振动测量,保证了该变压器振动检测系统的传感器复用能力。同时,顺变柱体的谐振频率范围为50Hz~2kHZ,该频率谐振范围恰好与变压器表面的振动信号的频率相符,以提升光纤振动传感器121的灵敏度。基座1213的材质为永磁体材料,不仅耦合效率高,而且方便拆卸,可以达到提升检测灵敏度的效果。
第二方面,参见图4,基于上述变压器振动检测系统,本发明实施例还提供了一种变压器振动检测方法,包括:
步骤401,入射光调制模块向光纤传感器模块发送入射光脉冲。
步骤402,光纤传感器模块根据待测变压器表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制生成第一信号,并将其回传至入射光调制模块。
步骤403,入射光调制模块接收第一信号,并对第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给信号处理模块。
步骤404,信号处理模块对第二信号进行光电转换和解调,得到振动信号。
实际应用中,入射光脉冲在光纤传感器模块中传输的过程中,待测变压器表面的振动信号会对经过的入射光脉冲进行调制,生成第一信号即,背向瑞利散射信号。该背向瑞利散射信号中携带有待测变压器表面的振动信号,通过对该背向瑞利散射信号进行光电转换,将其转换为电信号,并对电信号解调,即可得到待测变压器表面的振动信号。可选的,入射光调制模块包括:窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器和第二耦合器;
窄线宽激光器连接第一耦合器的第一端,用于向第一耦合器发射入射激光;
第一耦合器的第二端连接声光调制器的输入端,第一耦合器的第三端连接第二耦合器的第一端,第一耦合器用于接收入射激光,按照预设分光比,将入射激光拆分为第一入射激光和第二入射激光,并将第一入射激光和第二入射激光分别发送至声光调制器和第二耦合器;
声光调制器的输出端连接掺铒光纤放大器的输入端,声光调制器用于接收第一入射激光,将其调制成入射光脉冲,并将入射光脉冲发送给掺铒光纤放大器;
掺铒光纤放大器的输出端连接环行器的第一端,掺铒光纤放大器用于接收入射光脉冲,对其进行功率放大,得到最终的入射光脉冲,并发送至环行器;
环行器的第二端连接光纤传感器模块,环行器的第三端连接第二耦合器的第二端,环行器用于接收最终的入射光脉冲,并将其发送至光纤传感器模块,以及,接收光纤传感器模块回传的第一信号,并将其发送至第二耦合器;
第二耦合器的第三端连接信号处理模块,第二耦合器用于接收第二入射激光和第一信号,对第二入射激光和第一信号进行耦合处理,得到第二信号,并将其发送给信号处理模块。
可选的,对第二入射激光和第一信号进行耦合处理,得到第二信号,包括:
按照预设比例,将第二入射激光和所述第一信号进行混合叠加,得到第二信号。这里的预设比例可以是1:1。
这里的第一耦合器可以是1×2耦合器,第二耦合器可以是2×2耦合器。示例性地,窄线宽激光器发出线宽小于10kHz的入射激光,进入预设分光比为90:10的1×2耦合器,其中1×2耦合器的第二端输出90%的入射激光至声光调制器,声光调制器可将90%的入射激光调制成入射光脉冲;掺铒光纤放大器可将入射光脉冲的功率放大,并输出至环行器的第一端。环形器可将一端口输入的光从二端口输出,二端口输入的光从三端口输出,环形器二端口与光纤传感器模块相连,将调制后的入射光脉冲注入光纤传感器模块。环形器三端口与2×2耦合器一端相连,2×2耦合器的另一端与1×2耦合器10的10%光信号输出端相连,从而使得2×2耦合器一方面接收10%的入射激光,另一方面接收第一信号,通过对两者进行1:1混合叠加,最终形成拍频信号即,第二信号。并将该拍频信号传输给信号处理模块。信号处理模块对该拍频信号进行光电转换,将其转换为电信号,再对电信号进行解调,即可还原得到待测变压器表面的振动信号。
本发明实施例通过入射光调制模块向光纤传感器模块发送入射光脉冲;光纤传感器模块根据待测变压器表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制生成第一信号,并将其回传至入射光调制模块;入射光调制模块接收第一信号,并对第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给信号处理模块;信号处理模块对第二信号进行光电转换和解调,得到振动信号。其中,光纤传感器模块工作在预设谐振频率范围内,从而使得待测变压器表面的振动信号可以最大程度上引起光纤传感器模块的变化,以提升光线传感器模块的灵敏度,实现待测变压器表面振动的增敏,以及对待测变压器现场环境噪声和超声干扰的降敏。并且光纤传感器模块可以有效吸合固定在待测变压器表面,以降低脱落风险,同时还能保证光纤传感器模块与待测变压器表面的振动信号有效谐振,从而进一步提升变压器振动检测精度。
进一步地,通过设置多个光纤振动传感器可以同时实现多点振动测量,保证了该变压器振动检测系统的传感器复用能力。同时,顺变柱体的谐振频率范围为50Hz~2kHZ,该频率谐振范围恰好与变压器表面的振动信号的频率相符,以提升光纤振动传感器的灵敏度。基座的材质为永磁体材料,不仅耦合效率高,而且方便拆卸,可以达到提升检测灵敏度的效果。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变压器振动检测系统,其特征在于,包括:入射光调制模块、光纤传感器模块和信号处理模块;
所述入射光调制模块的第一端连接所述光纤传感器模块,用于向所述光纤传感器模块发送入射光脉冲,并接收所述光纤传感器模块回传的第一信号;
所述入射光调制模块的第二端连接所述信号处理模块,还用于对所述第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给所述信号处理模块;
所述光纤传感器模块吸合固定在待测变压器表面,用于根据待测变压器表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制,生成第一信号,并将其回传至所述入射光调制模块;所述光纤传感器模块工作在预设谐振频率范围内;
信号处理模块,用于对第二信号进行光电转换和解调,得到所述振动信号。
2.根据权利要求1所述的变压器振动检测系统,其特征在于,所述光纤传感器模块包含至少一个光纤振动传感器和第一传感光纤;
各光纤振动传感器均吸合固定在所述待测变压器表面,且各光纤振动传感器之间通过所述第一传感光纤依次串联连接;
所述光纤传感器模块中的第一个光纤振动传感器通过第一传感光纤连接所述入射光调制模块的第一端。
3.根据权利要求2所述的变压器振动检测系统,其特征在于,每一个光纤振动传感器均包括:第二传感光纤、顺变柱体和基座;
所述第二传感光纤绕制在所述顺变柱体的侧表面,且所述第二传感光纤的两端分别对应连接所述第一传感光纤;
所述顺变柱体的下表面粘合连接所述基座的上表面;
所述基座的下表面吸合固定在所述待测变压器表面。
4.根据权利要求3所述的变压器振动检测系统,其特征在于,所述顺变柱体的谐振频率为所述预设谐振频率范围内的任一数值;所述预设谐振频率范围为50Hz~2kHZ。
5.根据权利要求3或4所述的变压器振动检测系统,其特征在于,所述顺变柱体的材质为硫化硅橡胶。
6.根据权利要求3所述的变压器振动检测系统,其特征在于,所述基座的材质为永磁体材料,用于吸合固定在所述待测变压器表面。
7.根据权利要求1所述的变压器振动检测系统,其特征在于,所述入射光调制模块包括:窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器和第二耦合器;
所述窄线宽激光器连接所述第一耦合器的第一端;
所述第一耦合器的第二端连接所述声光调制器的输入端,所述第一耦合器的第三端连接所述第二耦合器的第一端;
所述声光调制器的输出端连接所述掺铒光纤放大器的输入端,所述掺铒光纤放大器的输出端连接所述环行器的第一端;
所述环行器的第二端连接所述光纤传感器模块,所述环行器的第三端连接所述第二耦合器的第二端;
所述第二耦合器的第三端连接所述信号处理模块。
8.一种变压器振动检测方法,其特征在于,基于上述权利要求1-7中任一项所述的变压器振动检测系统,所述方法包括:
入射光调制模块向光纤传感器模块发送入射光脉冲;
所述光纤传感器模块根据待测变压器表面的振动信号对经过的入射光脉冲进行调制生成第一信号,并将其回传至所述入射光调制模块;
所述入射光调制模块接收所述第一信号,并对所述第一信号进行耦合处理得到第二信号,并将其发送给信号处理模块;
信号处理模块对所述第二信号进行光电转换和解调,得到所述振动信号。
9.根据权利要求8所述的变压器振动检测方法,其特征在于,所述入射光调制模块包括:窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器和第二耦合器;
所述窄线宽激光器连接所述第一耦合器的第一端,用于向所述第一耦合器发射入射激光;
所述第一耦合器的第二端连接所述声光调制器的输入端,所述第一耦合器的第三端连接所述第二耦合器的第一端,所述第一耦合器用于接收所述入射激光,按照预设分光比,将所述入射激光拆分为第一入射激光和第二入射激光,并将所述第一入射激光和所述第二入射激光分别发送至所述声光调制器和所述第二耦合器;
所述声光调制器的输出端连接所述掺铒光纤放大器的输入端,所述声光调制器用于接收所述第一入射激光,将其调制成入射光脉冲,并将所述入射光脉冲发送给所述掺铒光纤放大器;
所述掺铒光纤放大器的输出端连接所述环行器的第一端,所述掺铒光纤放大器用于接收所述入射光脉冲,对其进行功率放大,得到最终的入射光脉冲,并发送至所述环行器;
所述环行器的第二端连接所述光纤传感器模块,所述环行器的第三端连接所述第二耦合器的第二端,所述环行器用于接收所述最终的入射光脉冲,并将其发送至所述光纤传感器模块,以及,接收所述光纤传感器模块回传的所述第一信号,并将其发送至第二耦合器;
所述第二耦合器的第三端连接所述信号处理模块,所述第二耦合器用于接收所述第二入射激光和所述第一信号,对所述第二入射激光和所述第一信号进行耦合处理,得到第二信号,并将其发送给所述信号处理模块。
10.根据权利要求9所述的变压器振动检测方法,其特征在于,对所述第二入射激光和所述第一信号进行耦合处理,得到第二信号,包括:
按照预设比例,将所述第二入射激光和所述第一信号进行混合叠加,得到所述第二信号。
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CN117553903B (zh) * | 2024-01-10 | 2024-05-24 | 三峡金沙江云川水电开发有限公司 | 一种基于光纤传感的大型变压器运输监测方法及系统 |
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