[发明专利]变压器故障气体监测系统及方法

权利要求书

1.一种变压器故障气体监测系统，包括油气分离装置（100）和光纤气体传感器（200），所 述油气分离装置（100）包括油泵（101）、油室（102）、气室（104）以及设置在油室 （102）和气室（104）之间的薄膜（103）；油泵（101）把变压器的绝缘油输送至油室 （102），绝缘油经过油室（102）后经回路返回变压器，绝缘油中的变压器故障气体透过薄 膜（103）进入气室（104）；其特征在于，所述光纤气体传感器（200）包括激光温控及驱动 电路（205）和与之相连接的多个不同波长范围的分布反馈式激光器（206），还包括多通道 光探测器（202）、多通道窄带带通滤波器(203)、FPGA（204）、工控机（208）、光隔离器 （207）、设置在所述气室（104）内的光纤气体传感头（201）；所述FPGA（204）控制分布 反馈式激光器（206）输出光传至光隔离器（207）、光纤气体传感头（201）、多通道光探测 器（202），多通道光探测器（202）将光信号转换成电信号后输入到多通道窄带带通滤波器 (203)，再送到FPGA（204）进行运算，FPGA（204）将运算后的数据传到工控机（208）分 析从而对变压器的状况做出判断;所述分布反馈式激光器（206）的个数等于3，波长范围分 别为1.63微米至1.67微米、1.51微米至1.54微米、1.61微米至1.63微米，分别对应甲烷、 乙炔及乙烯的气体吸收谱线；所述系统利用三个光纤气体传感头(201)对上述三种气体进行 同时检测，其工作过程如下：三个分布反馈式激光器(206)的输出光经光隔离器(207)，分别 传送至三个光纤气体传感头（201），再传送至多通道光探测器（202）进行光电转换，分别 带有三种不同气体浓度数据的信号再被传送到多通道带通滤波器(203)进行滤波及放大，再 输入到FPGA（204）和工控机（208）进行分析进而对变压器状况做出判断。

2.根据权利要求1所述的变压器故障气体监测系统，其特征在于，所述光纤气体传感头 （201）由多对已校准的光纤准直器（215）串连而成，每对光纤准直器（215）之间距离为 50至500毫米，而串连数量根据不同气体对光吸收的强度及所需要的探测灵敏度而定，所 述串连数量为2至50；所述光纤气体传感头（201）包括由一个或多个以金属或其它材料的 骨架（216）组成，以固定多对已校准的光纤准直器（215）。

3.根据权利要求2所述的变压器故障气体监测系统，其特征在于，所述光纤准直器的光学 表面镀有不同波长的防反射膜，其中，甲烷传感头防反射膜的工作波长在1.63至1.67微米 之间，乙炔传感头防反射膜的工作波长在1.51至1.54微米之间，乙烯传感头防反射膜的工 作波长在1.61至1.63微米之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的变压器故障气体监测系统，其特征在于，所述光纤 气体传感器（200）还包括通过光纤连接在光纤耦合器（209）和多通道光探测器（202）之 间的空心光纤气体参考腔（210），所述光纤气体传感头（201）和空心光纤气体参考腔 （210）的输出光传至多通道光探测器（202）进行光电转换。

5.根据权利要求4所述的变压器故障气体监测系统，其特征在于，所述空心光纤气体参考 腔（210）由一段空心光纤（2101）构成，所述空心光纤（2101）的两端和实心光纤（211） 相焊接，所述空心光纤（2101）的纤心充满参考气体，所述的参考气体分别为甲烷、乙炔及 乙烯。