[发明专利]光纤外腔式珐珀传感器阵列的变压器局部放电检测系统

说明书

本发明公开了属于电力变压器设备局部放电在线监测技术领域的一种光纤外腔式珐珀传感器阵列的变压器局部放电检测系统。局部放电检测系统由窄带光源、光滤波器、光分路器、4个光环形器、4个单模光纤、4个光纤外腔式珐珀传感器和由4个光电探测器、4个放大器和示波器组成；其中两个光纤外腔式珐珀传感器放置在变压器顶部测温槽油中，另外两个放置在变压器顶部两侧法兰槽中，槽结构相当于超声信号收集器。用于去除角度响应，增强信号和避免变压器内部油压影响。本发明灵敏度高，信号收集能力强，操作方便，抗干扰能力强；不需要额外辅助结构也能很好的检测变压器局放情况。光纤外腔式珐珀传感器灵敏度较高，能检测到微弱的局部放电信号。

技术领域

本发明属于电力变压器设备局部放电在线监测技术领域,特别涉及一种光纤外腔式珐珀传感器阵列的变压器局部放电检测系统。

背景技术

目前国内外变压器局部放电在线监测有多种方法，主要包括甚高频(VHF)脉冲电流检测法、超高频(UHF)电磁波检测法和压电传感器超声波检测法，其中VHF和UHF检测法检测的是电信号，容易受到电磁干扰信号的干扰；压电超声法检测的是超声波信号，但传感器是贴在设备外壳上的，其检测设备内部局部放电产生的超声波信号，虽然不易受到电磁噪声的干扰，但灵敏度不高。也有将压电传感器放置在设备外壳的内部，在油中检测局部放电的，但由于压电超声传感器在油中检测灵敏度也不高，同时不能放在电位较高处进行测量，使其检测方法受到限制。

光学方法测量电气设备局部放电的技术有三种——直接探测可见光法、法拉第磁光效应法和光-超声波法。直接探测可见光法只适合于用透明电介质作为绝缘材料的高压电器设备，不适用于以固体电介质、液体电介质作为绝缘材料的高压电器设备的局部放电检测；基于法拉第磁光效应原理的光线电流传感器只适合固定形状的高压电器设备的局部放电检测，而且不能排除来自现场空间的强磁场干扰和无法辨别从高压电器设备接地线上串扰的电磁脉冲信号；光-超声波法传感器具有体积小、损耗低、干扰小、绝缘性能好和防爆防腐蚀的优点而具有广泛的应用前景。

光-超声波法包括光纤光栅测超声振动法和光线干涉测超声振动法，光纤干涉法测超声振动有三种方法：光纤迈克尔逊(Michelson)干涉法、光纤马赫-泽德尔干涉(Mach-Zehnder)法和法布里-帕罗(Fabry-Perot)干涉法。迈克尔逊法检测系统的灵敏度不高，且存在超声波传播的多路径问题；光纤马赫-泽德尔干涉法解调频率响应不够高、结构复杂，对设备要求高；光纤法布里-帕罗法则具有结构简单，体积小，高可靠性，高灵敏度，快时间响应，抗干扰能力强等优点受到人们普遍的关注。

目前国内研究的光纤EFPI(extrinsic Fabry-Perot interferometer，外腔式法布里-帕罗干涉型传感器)，主要用于温度、应变、压力等缓变量的测量，尚不适合高频快速的局部放电检测。

图2所示的光纤外腔式珐珀传感头由光纤01、绝缘支架02、硅套管03和硅薄膜片04组成，硅薄膜片04与硅套管03之间通过二氧化碳激光热熔的方法实现固定密封，绝缘支架02与硅套管03之间通过二氧化碳激光热熔的方法实现固定密封，以及绝缘支架02与光纤01通过二氧化碳激光热熔的方法实现固定密封，(在传感头的制作过程中要保证)硅薄膜片04的中心与光纤的中心对齐。在复眼式光纤EFPI局部放电检测系统中5个光纤外腔式珐珀传感头按角度布置于被测电气设备的局部放电位置，形成复眼式传感器检测局部放电系统。国内研究的光纤外腔式珐珀传感器主要用于温度、应变、压力等缓变量的测量，尚不适合高频快速的局部放电的检测。

发明内容