[发明专利]一种基于光纤Bragg光栅的油浸式电力变压器顶层油温度监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光纤Bragg光栅的油浸式电力变压器顶层油温度监测方法，属光电子测量技术领域。

背景技术

油浸式电力变压器是电力系统运行的核心设备之一，而油浸式电力变压器油温度的高低直接关系到油浸式电力变压器的使用寿命以及输变电系统的运行安全，因此需要每个变电所对油浸式电力变压器油的温度进行监测。油浸式电力变压器的绝缘性与老化率与油浸式电力变压器油的温度有关，超过温度的允许限值不但会降低油浸式电力变压器的运行寿命，还会对油浸式电力变压器的安全运行造成威胁。在相关的国家标准中，对油浸式电力变压器在负载运行情况下的温升限制值或热点温度做了相应的规定。油浸式电力变压器国家标准GB1094.2—1996《电力变压器 第2部分温升》规定了，对于采用A级绝缘材料的变压器，油不与大气直接接触的油浸式变压器顶层油温升为60K；油与大气直接接触的油浸式变压器顶层油温升为55K，我国油浸式电力变压器的温升标准均以环境温度40摄氏度为准。监测油浸式电力变压器的顶层油的温度，可以了解油浸式电力变压器的运行情况，对顶层油的温度进行现场监测，对实现电力系统的安全运行，进而对经济发展、社会稳定都有重要的现实意义。

发明内容

本发明涉及一种基于光纤Bragg光栅的监测油浸式电力变压器顶层油温度的方法，利用温度对光纤Bragg光栅的波长的影响，实现对油浸式电力变压器内部温度的实时在线监测，准确度高。

本发明是通过以下技术方案来实现的：首先把一支和光谱分析仪连接的光纤Bragg光栅温度传感器，通过油浸式电力变压器的试验孔插入到顶层油中；待稳定后，根据光谱分析仪分析光纤Bragg光栅反射的波长值的变化，然后通过光纤Bragg光栅温度传感器波长的移位与温度的变化关系                                                ，计算出油浸式电力变压器顶层油的温度；最后把所测量的温度和油浸式电力变压器的温升标准进行比较，可以判断该油浸式电力变压器是否处于正常工作情况。

所述的光纤Bragg光栅温度传感器插入到油浸式电力变压器的顶层油得深度以刚好完全浸没光纤Bragg光栅温度传感器为宜，光纤Bragg光栅温度传感器可以长期插入到油浸式电力变压器的顶层油中。

所述的光纤Bragg光栅温度传感器波长的移位与温度变化关系的数学模型分析如下：

反射回来的峰值波长满足：

                                                        (1)  

对(1)式进行温度T求导可得：

                (2) 

(2) 式两边除以(1) 式，可以得到：

                                         (3)

在(3) 式中为传感器的温度系数，为波长的变化，为光纤的热膨胀系。所以光纤光栅温度传感器Bragg波长的移位与温度的变化成线性关系。

则油浸式电力变压器油温度的变化：

                                                  (4)

所述的油浸式电力变压器国家标准GB1094.2—1996《电力变压器 第2部分温升》规定：对于采用A级绝缘材料的油浸式电力变压器，油不与大气直接接触的油浸式电力变压器顶层油温升为60K；油与大气直接接触的油浸式变电力压器顶层油温升为55K，我国油浸式电力变压器的温升标准均以环境温度40摄氏度为准；根据这个规定，如果是油不与大气直接接触的油浸式电力变压器顶层油温超过100 K或者是油与大气直接接触的油浸式电力变压器顶层油温超过95K，可以判断该油浸式电力变压器处于非正常工作状态。

所述的光纤Bragg光栅温度传感器、光谱分析仪、油浸式电力变压器均为市售的普通元件。

所述测温位置的选择：由于油浸式电力变压器中的油在温差或油泵的驱动下，从底部经各个绕组内部和外部的油道，流过顶部，因而顶层油温是各部分油汇合的温度的反映，也是油浸式电力变压器油中的最高温度；所以通过监测油浸式电力变压器油的顶层温度，可以更加全面地掌握油浸式电力变压器的运行状况，避免了因油温的过热引发的故障，而最终导致电缆火灾、局部电网瘫痪。