RU118070U1 - Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования в рабочем режиме - Google Patents
Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования в рабочем режиме Download PDFInfo
- Publication number
- RU118070U1 RU118070U1 RU2012109277/28U RU2012109277U RU118070U1 RU 118070 U1 RU118070 U1 RU 118070U1 RU 2012109277/28 U RU2012109277/28 U RU 2012109277/28U RU 2012109277 U RU2012109277 U RU 2012109277U RU 118070 U1 RU118070 U1 RU 118070U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coupler
- fiber
- technical condition
- output
- optic line
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования, содержащее источник лазерного излучения, волоконно-оптическую линию, устройство преобразования отраженных сигналов, которое соединено с устройством обработки и с устройством отображения информации, ответвитель и оптический разъем, при этом вход ответвителя соединен с выходом источника лазерного излучения, первый выход ответвителя соединен с входом оптического разъема, а второй выход ответвителя соединен с устройством преобразования отраженных сигналов, отличающееся тем, что устройство контроля технического состояния дополнительно содержит в качестве волоконно-оптических датчиков измеряемых параметров брэгговские решетки, нанесенные на волоконно-оптическую линию, размещенную на конструкции высоковольтного электроэнергетического оборудования по предварительно выбранной траектории, которая не проходит через области с высокими градиентами электрических потенциалов, количество датчиков измеряемых параметров равно количеству предварительно выбранных точек на траектории прокладки волоконно-оптической линии.
Description
Область техники. Полезная модель относится к дистанционному контролю технического состояния (ТС) элементов электроэнергетического оборудования (ЭО) (например, силовых трансформаторов), находящегося под напряжением и может быть использовано для создания диагностических информационно-измерительных комплексов.
Уровень техники. Одной из серьезных проблем, связанных с диагностикой ЭО, является передача информационного сигнала от датчиков физических процессов, происходящих в высоковольтном оборудовании, а именно - температуры, частичных разрядов, акустических сигналов и др. в условиях высоких потенциалов и градиентов параметров электрических и магнитных полей в элементах оборудования.
Известны способы контроля технического состояния высоковольтного оборудования (ВВО), в которых используют естественные радиоканалы - собственные электромагнитные излучения (патент РФ №2368914 «Способ контроля технического состояния элементов высоковольтного оборудования», МПК G01R 31/302, 2009 г.), передающие информацию о техническом состоянии ВВО. Известны также устройства, использующие специально созданные радиоканалы для восприятия и передачи такой информации от пьезодатчиков, установленных на оборудовании (патент РФ №2388005 «Устройство для контроля разрядных процессов в силовом высоковольтном оборудовании», МПК G01R 31/08, 2010 г.). Однако радиоканалы обладают недостаточной помехозащищенностью, тем самым снижается качество контроля за состоянием ВВО.
В настоящее время в различных областях техники активно применяются волоконно-оптические способы передачи информации от датчиков. Для задач диагностики ВВО это техническое направление особо привлекательно, поскольку оптоволокно выполняется из материалов с высокими диэлектрическими свойствами, защищено от помех и практически не вносит изменений в рабочие электромагнитные поля ВВО [патенты РФ №2370737 (Устройство для измерения вибрации высоковольтных элементов), №2262765 (Устройство для измерения частичных разрядов), патент Китая CN 201107631 (Transformer on-line monitoring device based on fiber optic sensor technology), заявка Японии JP 2008032587 (AE sensor using interference-type optical fiber, and partial discharge measuring device by AE sensor), патент Китая CN 101294856 (Transformer device on-line multi-parameter monitoring device based on optical fiber sensor technology)]. Известны также устройства, в которых по одному каналу передаются сигналы от нескольких датчиков, например патент РФ №2388005 (Устройство для контроля разрядных процессов в силовом высоковольтном оборудовании), патент Китая CN 101294856 (Transformer device on-line multi-parameter monitoring device based on optical fiber sensor technology)].
Известно, что физические параметры оптоволокна зависят от внешних факторов - температуры и механических деформаций (например, вибрации). Таким образом, оптоволокно может использоваться не только в качестве канала передачи информации, но и одновременно являться неотъемлемым элементом датчиков физических процессов. При этом, например, используется нанесение на оптоволокно брэгговских решеток [Ю.Н.Кульчин Распределенные волоконно-оптические измерительные системы М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001 - 272 с. - ISBN 5-9221-0072-6, патент РФ №2413259, МПК G02B6/124, G01D5/353. 2011 г. (Способ регистрации сигналов измерительных преобразователей на основе брэгговских решеток, записанных в едином волоконном световоде)].
Анализ прототипа. Наиболее близким к заявляемому устройству, прототипом является устройство (патент Китая CN 101294856 «Transformer device on-line multi-parameter monitoring device based on optical fiber sensor technology», МПК G01H 9/00; G01K 11/32; G08B 25/08, 2008 г.). Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования содержит источник лазерного излучения, три сосредоточенных MEMS датчика, обеспечивающих измерение температуры, вибрации и шумов в одной точке конструкции высоковольтного электроэнергетического оборудования и соединенные посредством волоконно-оптической линии с устройством преобразования отраженных сигналов, которое соединено с устройством отображения информации.
Прототип имеет недостатки.
Во-первых, волоконно-оптические линии имеют высокую пропускную информационную способность, здесь же передается информация всего от 3-х датчиков, и потенциальные информационные возможности линии недоиспользуются.
Во-вторых, при увеличении числа точек установки датчиков на конструкции ВВО необходимо прокладывать дополнительные волоконно-оптические линии. Здесь необходимо учитывать, что прокладка дополнительных линий создает дополнительные трудности при эксплуатации ВВО.
В-третьих, в прототипе не учитываются изменения параметров самой волоконно-оптической линии под действием внешних факторов.
В-четвертых, в прототипе не учитывается способ прокладки волоконно-оптических линий, поскольку особенностью высоковольтного оборудования является наличие областей с высокими градиентами электрических потенциалов; введение в эти области дополнительных элементов (здесь - волоконно-оптической линии) может привести к искажению электрического поля, возникновению дополнительных частичных разрядов и, следовательно - к пробою изоляции и выходу оборудования из строя.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении качественных и достоверных показателей технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования в рабочем режиме за счет точности определения местонахождения и степени развития дефектов.
Сущность полезной модели. Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования содержит источник лазерного излучения, волоконно-оптическую линию, устройство преобразования отраженных сигналов, которое соединено с устройством обработки и с устройством отображения информации. Устройство контроля технического состояния ВВО дополнительно содержит ответвитель и оптический разъем, при этом вход ответвителя соединен с выходом источника лазерного излучения, первый выход ответвителя соединен с входом оптического разъема, а второй выход ответвителя соединен с устройством преобразования отраженных сигналов. В качестве волоконно-оптических датчиков измеряемых параметров на волоконно-оптическую линию нанесены брэгговские решетки, линия размещена на конструкции высоковольтного электроэнергетического оборудования по предварительно выбранной траектории, которая не проходит через области с высокими градиентами электрических потенциалов. Количество датчиков (брэгговских решеток) измеряемых параметров равно количеству предварительно выбранных точек на траектории прокладки волоконно-оптической линии. Таким образом, датчиками температуры и вибрации является сама волоконно-оптическая линия.
Технический результат, достигаемый в результате реализации предлагаемого устройства контроля технического состояния ВВО, заключается в повышении точности определения местонахождения и степени развития дефектов за счет обеспечения многоточечного режима измерений при минимизации коммуникаций, и, в конечном итоге - повышение объективности определения технического состояния высоковольтного оборудования во время его эксплуатации в рабочих режимах.
Осуществление полезной модели. Описание конструкции устройства контроля технического состояния ВВО поясняется чертежом. Лазерный источник 1 излучения присоединен ко входу ответвителя 2, с первого выхода которого лазерное излучение через оптический разъем 10 вводится в волоконно-оптическую линию 3. Волоконно-оптическая линия 3 закреплена на конструкции 4 высоковольтного оборудования, причем последовательно проходит через предварительно выбранные характерные контрольные точки 5 конструкции 4 оборудования. На волоконно-оптической линии 3 нанесено множество брэгговских решеток 6.
Второй выход ответвителя 2, на котором выделяется отраженный оптический сигнал волоконно-оптической линии 3, соединен с входом устройства 7 преобразования отраженных сигналов в цифровую электронную форму, выход которого в свою очередь соединен с входом устройства 8 обработки информации и принятия решений. Элементы 1, 2, 7, 8 устройства объединены в общую конструкцию 9.
Работа устройства. Широкополосное лазерное излучение от источника 1 лазерного излучения вводится в волоконно-оптическую линию 3, на которой нанесены брэгговские решетки 6, причем элементы линии 3 с брэгговскими решетками расположены в предварительно выбранных точках 5 контроля параметров физических процессов высоковольтного оборудования. Линия 3 размещена на конструкции высоковольтного электроэнергетического оборудования, проходит через точки 5 контроля по предварительно выбранной траектории, и не проходит через области с высокими градиентами электрических потенциалов. Если измерительная линия содержит N брэгговских решеток, соответствующих N контрольным точкам, то они настроены на различные длины волн излучения, соответственно λ1, …,λi, …. λN.каждая из которых имеет спектральную рабочую область Δλ1, …Δλi, …ΔλN, то для каждого датчика с номером i должно выполняться условие:
Δλi≤(λi+1-λi-1)/2
При вводе в такую распределенную измерительную линию излучения от широкополосного источника света со спектральной полосой
Δλ>(λN-λ1),
отраженный сигнал будет состоять из N частотных компонент, длина волны для каждой компоненты оказывается в пределах отведенной ему полосы спектра. Таким образом, каждой частоте отраженного оптического сигнала будет соответствовать соответствующая брэгговская решетка 6, и, следовательно, соответствующая контрольная точка оборудования.
Отраженные от брэгговских решеток 6 сигналы передаются по волоконно-оптической линии 3 и через ответвитель 2 поступают в устройство 7 преобразования отраженных сигналов в цифровую электронную форму. С выхода устройства 7 информация передается на устройство 8 обработки информации и принятия решений.
В статическом состоянии при неработающем (выключенном) элементе высоковольтного оборудования величины (значения) отраженных сигналов фиксируются в устройстве 8.
При работе элемента оборудования происходит изменение температуры контрольных точек, а также изменение температуры всего оптоволокна. В связи с этим меняются физические условия прохождения по волоконно-оптической линии зондирующего лазерного импульса, и изменяются величины и (или) фазы отраженных сигналов, которые фиксируются устройством 7 и являются информацией, которая подлежит обработке в устройстве 8 и основой принятия решения относительно распределения температуры в элементе оборудования.
Кроме того, работа элемента оборудования сопровождается вибрацией, которая является деформирующим воздействием на брэгговскую решетку. При ее малых деформациях происходит малая вариация частоты отраженного сигнала в пределах спектральной рабочей области. Измерение вариации частоты также происходит в устройстве 7 и является информацией, которая подлежит обработке в устройстве 8 и основой принятия решения относительно распределения вибрационных воздействий в элементе оборудования.
Claims (1)
- Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования, содержащее источник лазерного излучения, волоконно-оптическую линию, устройство преобразования отраженных сигналов, которое соединено с устройством обработки и с устройством отображения информации, ответвитель и оптический разъем, при этом вход ответвителя соединен с выходом источника лазерного излучения, первый выход ответвителя соединен с входом оптического разъема, а второй выход ответвителя соединен с устройством преобразования отраженных сигналов, отличающееся тем, что устройство контроля технического состояния дополнительно содержит в качестве волоконно-оптических датчиков измеряемых параметров брэгговские решетки, нанесенные на волоконно-оптическую линию, размещенную на конструкции высоковольтного электроэнергетического оборудования по предварительно выбранной траектории, которая не проходит через области с высокими градиентами электрических потенциалов, количество датчиков измеряемых параметров равно количеству предварительно выбранных точек на траектории прокладки волоконно-оптической линии.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109277/28U RU118070U1 (ru) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования в рабочем режиме |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109277/28U RU118070U1 (ru) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования в рабочем режиме |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU118070U1 true RU118070U1 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=46849056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012109277/28U RU118070U1 (ru) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования в рабочем режиме |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU118070U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639578C1 (ru) * | 2017-04-20 | 2017-12-21 | Илья Николаевич Джус | Способ измерения частичных разрядов |
-
2012
- 2012-03-12 RU RU2012109277/28U patent/RU118070U1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639578C1 (ru) * | 2017-04-20 | 2017-12-21 | Илья Николаевич Джус | Способ измерения частичных разрядов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101949745B (zh) | 电力变压器绕组内部温度和应力的监测系统及其监测方法 | |
EP2587238B1 (en) | Optical fibre temperature distribution measurement apparatus | |
US9062965B2 (en) | Multi-point measuring apparatus and method of FBG sensor having multiple delaying fibers | |
CN103604446B (zh) | 一种基于单探测器的多通道光纤光栅绝对波长解调系统的解调方法 | |
JP6888579B2 (ja) | 環境特性測定装置および環境特性測定方法 | |
Mohammed et al. | Evaluation and performance enhancement for accurate FBG temperature sensor measurement with different apodization profiles in single and quasi-distributed DWDM systems | |
Mohammed et al. | Performance optimization of apodized FBG-based temperature sensors in single and quasi-distributed DWDM systems with new and different apodization profiles | |
CN108603773A (zh) | 基于布里渊散射的光电分布式测量装置 | |
CN103591971B (zh) | 一种光纤光栅的定位方法 | |
CN105277270B (zh) | 一种基于光纤光栅传感的双模式振动探测系统 | |
DE102014116908A1 (de) | Faser ausgerichtet und in Bezug auf Bewegung gekoppelt mit einem elektrischem Kabel | |
EP0692705A1 (de) | Verfahren zur Auswertung optisch rückgestreuter Signale zur Bestimmung eines streckenabhängigen Messprofils eines Rückstreumediums | |
CN115824378A (zh) | 高频响分布式光纤声波传感器的振动检测方法 | |
RU118070U1 (ru) | Устройство контроля технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования в рабочем режиме | |
WO2022044174A1 (ja) | 振動分布測定装置及びその方法 | |
Liang et al. | Novel fiber Bragg grating sensing method based on the sidelobe modulation for ultrasound detection | |
CN103644991B (zh) | 基于dfb激光器解调的双光纤光栅的应力测量方法 | |
US9977056B2 (en) | High voltage fiber optic sensor for the measurement of an alternating electric field | |
Fusiek et al. | Temperature-independent high-speed distributed voltage measurement using intensiometric FBG interrogation | |
RU137374U1 (ru) | Волоконно-оптическое устройство для измерения распределения температуры | |
RU124812U1 (ru) | Устройство для измерения характеристик резонансных структур | |
CN102735270A (zh) | 一种基于波长扫描的主动式光纤光栅时域解调装置 | |
KR101030728B1 (ko) | 이중 파장 fbg 센서를 이용한 감시 시스템 및 그 방법 | |
RU2393493C1 (ru) | Способ определения затухания сигнала в распределенной случайной антенне | |
CN201926525U (zh) | 电力变压器绕组内部温度和应力的监测系统 |