[发明专利]基于光纤外腔式珐珀传感器的变压器局部放电检测方法

说明书

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。特别涉及一种基于光纤外腔式珐珀传感器的变压器局部放电检测方法。

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所示为光纤外腔式珐珀传感器结果示意图，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固定密封，在传感器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。

在过去的复眼式系统的传感器(EFPI)局部放电检测系统中，复眼式系统的传感器由按角度布置的5个光纤外腔式珐珀传感器组成；传感器接收到的信号的强度与信号源位置与传感器石英膜片垂直方向间的夹角有很大关系，使其检测方法受到限制。

发明内容

本发明的目的提出了基于光纤外腔式珐珀传感器的变压器局部放电检测方法，该方法是利用基于光纤外腔式珐珀传感器的局部放电检测系统进行检测的，所述光纤外腔式珐珀传感器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；所述窄带光源与光滤波器和光分路器依次相连，光分路器分4路依次、对应与4个光环形器、4个单模光纤和4个光纤外腔式珐珀传感器连接，其中4个光纤外腔式珐珀传感器组成光纤外腔式珐珀传感器阵列；在光分路器与4个光环形器之间，4个光环形器再分别与对应的4个光电探测器、4个放大器依次连接；四个相同的放大器均与示波器相连；该方法包括以下步骤：

步骤1：将四个相同的光纤外腔式珐珀传感器的两个光纤外腔式珐珀传感器 放置安装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；四个光纤外腔式珐珀传感器的光纤分别连接到局部放电检测系统的四个通道上，其中示波器采用边沿自触发方式，将触发电平调到位置上；

步骤2：供电，使各器件处于工作状态；