[发明专利]基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测系统及方法

权利要求书

1.基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测系统，其特征在于：包括传感器（2）、内部光纤、贯通器（4）、法兰盘（5）、外部光纤（6）、监测主机；所述传感器（2）与安装于牵引变压器（1）内部的内部光纤组成一体，传感器（2）探头安装在测量点处，通过内部光纤（3）连接到安装在法兰盘（5）上的贯通器（4）上；所述法兰盘（5）安装在牵引变压器（1）壁上，所述贯通器（4）外部通过安装于牵引变压器（1）外部的外部光纤（6）连接至监测主机进行分析诊断；所述监测主机实时监测分析并诊断牵引变压器（1）各监测点的温度变化及油中气体氢气浓度含量，并将监测数据及诊断结果上传至变电所内综合自动化系统或辅助监控系统。

2.根据权利要求1所述的基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测系统，其特征在于：所述传感器（2）包括荧光光纤传感器和渐逝场型光纤氢气传感器，所述荧光光纤传感器的传感材料采用荧光材料（7），所述渐逝场型光纤氢气传感器的传感材料采用钯膜（12）材料；

所述内部光纤（3）包括温度监测内部光纤和氢气监测内部光纤，温度监测内部光纤端部涂有荧光材料（7）并通过玻璃或塑料卡头（8）卡住并封口，氢气监测内部光纤端部涂有钯膜（12）材料。

3.根据权利要求2所述的基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测系统，其特征在于：所述外部光纤（6）包括对应温度监测内部光纤连接的测温外部光纤以及对应氢气监测内部光纤连接的氢气检测外部光纤，且测温外部光纤和氢气检测外部光纤均安装有PVC护套；

所述温度监测内部光纤与荧光材料（7）的连接处以及氢气监测内部光纤与钯膜（12）材料的连接处均采用PFA材料特制包层（9）。

4.根据权利要求3所述的基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测系统，其特征在于：每个监测点都配有两个贯通器（4），一个贯通器（4）连接温度监测内部光纤和测温外部光纤，另一个贯通器（4）连接氢气监测内部光纤和氢气检测外部光纤；所述贯通器（4）通过法兰盘（5）安装在牵引变压器（1）油箱壁上；贯通器（4）的两头均采用ST型连接；贯通器（4）采用316不锈钢表面镀铜工艺。

5.根据权利要求1所述的基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测系统，其特征在于：所述法兰盘（5）上安装1-24个贯通器（4）；法兰盘（5）由316不锈钢制作。

6.根据权利要求1所述的基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测系统，其特征在于：所述监测主机包括显示监测所有数据信息的液晶显示屏，同时监测主机具有报警和跳闸的继电器输出信号，支持MODBUS、IEC61850、MQTT通讯协议。

7.基于如权利要求1-6任一所述系统的变压器油中气体及温度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

监测主机周期性的将紫外光依次通过测温外部光纤、贯通器（4）、温度监测内部光纤照射到荧光材料（7）上，通过测量荧光材料（7）的余辉衰变时间常数，得到铁芯测温数据、绕组测温数据；

监测主机将光束依次通过氢气检测外部光纤、贯通器（4）、氢气监测内部光纤照射到钯膜（12）材料上，通过在纤芯（10）周围的渐逝场因为钯与氢的作用造成钯膜（12）折射率的改变，从而影响渐逝场对于光波的吸收，从而使监测主机得到油中气体的氢气浓度；

监测主机通过外接的微水传感器，测得油中微水含量；

若铁芯测温、绕组测温、油中气体、油中微水均正常，则无需报警并反馈给监测主机；

若铁芯测温、绕组测温、油中微水、油中气体数据有任一数据信息越限、则对采集的数据信息进行关联性诊断，并反馈给监测主机。

8.根据权利要求7所述的基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测方法，其特征在于，所述关联性诊断采用交叉判据，若油中气体、油中微水、铁芯测温、绕组测温中任一项数据越限，则对其他数据逐一判断，若其他数据中有任一项数据越限则进行报警，若其他数据没有越限则无需报警。

9.根据权利要求7所述的基于纯光纤传感的变压器油中气体及温度监测方法，其特征在于，所述关联性诊断采用时序判据，若油中气体、油中微水、铁芯测温、绕组测温中任一数据越限，则对该越限数据最近一段时间的数据值进行判断，若出现第一次越限、第二次越限则不报警，若数据缓慢上升或第三次越限则进行报警。