[发明专利]一种局部放电光学超声检测系统

说明书

本申请公开了一种局部放电光学超声检测系统，涉及局部放电检测领域，该系统利用光纤超声传感探头结合干涉型光路拓扑，将局部放电信号转换为光信号进行传输并通过干涉的方式进行解调实现局部放电检测，光纤超声传感探头具有体积小、质量轻、耐腐蚀、本质绝缘等优势，可以外置在待检测电力设备的表面也可以直接内置在待检测电力设备内部，延迟光纤的长度与待检测电力设备的检测位置的环境参数以及所述光纤超声传感探头的探头参数相关，可以匹配检测场景下所需的局部放电信号的频率分布范围。该系统的检测灵敏度较高、不易受到电磁干扰，且可有效降低检测误差。

技术领域

本申请涉及局部放电检测领域，尤其是一种局部放电光学超声检测系统。

背景技术

电力设备在运行过程中受到各种因素影响，其绝缘性能会逐步退化并产生绝缘缺陷，致使设备内部局部电场强度过大并引发局部放电(Partial Discharge,PD)。维护不及时将导致设备的非计划停运，严重时甚至引发火灾、爆炸等事故。因此开展安全可靠的局部放电检测技术研究对提升电力设备可靠运行能力具有重要意义。

目前局部放电检测手段主要包括脉冲电流法、特高频法、高频电流法和超声波法，现场局部放电检测通常采用特高频和超声波法。特高频法通过检测局部放电引发的电磁波信号，具有非侵入、可在线监测等优点，但电力设备运行现场电磁环境复杂，通过电参量检测方式易受电磁干扰致使检测失效。传统的超声波法采用压电陶瓷传感器(Piezoelectrictransducer,PZT)进行局部放电检测，这种非电参量的检测手段具有抗电磁干扰优势。但绝缘缺陷常常发生于设备内部，致使放电信号传播至外壳时衰减严重，而PZT传感器只能布置于设备外壳进行检测，因此传感灵敏度受到限制。

发明内容

本申请人针对上述问题及技术需求，提出了一种局部放电光学超声检测系统，本申请的技术方案如下：

一种局部放电光学超声检测系统，该局部放电光学超声检测系统包括光纤超声传感探头、延迟光纤、光纤耦合器、偏振控制器、光源和光电探测器，光纤超声传感探头包括芯轴及绕制在芯轴外部的光纤，芯轴由绝缘弹性材料制成；

光纤超声传感探头设置在待检测电力设备的检测位置处，光纤超声传感探头中的光纤的两端分别连接延迟光纤和偏振控制器，光源、光电探测器、延迟光纤和偏振控制器分别连接至光纤耦合器；延迟光纤的长度与待检测电力设备的检测位置的环境参数以及光纤超声传感探头的探头参数相关；

光源发出的光依次经过光纤耦合器、延迟光纤、光纤超声传感探头、偏振控制器和光纤耦合器至光电探测器形成第一路干涉光路，光源发出的光还依次经过光纤耦合器、偏振控制器、光纤超声传感探头、延迟光纤和光纤耦合器至光电探测器形成第二路干涉光路；

光电探测器对两路干涉光路进行解调输出待检测电力设备内部的局部放电信号。

其进一步的技术方案为，系统包括至少两条长度不同的延迟光纤，当光纤超声传感探头设置在环境参数不同的检测位置处时，选用与环境参数对应长度的延迟光纤。

其进一步的技术方案为，待检测电力设备的检测位置的环境参数包括检测位置处的绝缘介质的类型，不同类型的绝缘介质对应不同的局部放电信号的频率分布范围，延迟光纤的长度与光纤超声传感探头所在的环境参数对应的局部放电信号的频率分布范围的响应中心频率f_n相关。

其进一步的技术方案为，待检测电力设备设置有光纤超声传感探头的检测位置位于待检测电力设备的表面，则检测位置处的绝缘介质为空气；

或者，待检测电力设备设置有光纤超声传感探头的检测位置位于待检测电力设备的内部，则检测位置处的绝缘介质为液体或固体。

其进一步的技术方案为，延迟光纤的长度L_delay为：

其中，k为比例系数，η与光纤超声传感探头的探头参数相关。