[发明专利]一种变压器油温与局部放电联合检测方法及系统

说明书

一种变压器油温与局部放电联合检测方法及系统，基于光纤光栅油温与局部放电传感原理，研制了光纤光栅温度与局部放电传感器，具有体积小、重量轻、灵敏度高、耐腐蚀性强、传输损耗小、抗电磁干扰、电绝缘性强的优点，可置于电力变压器内部使用。本发明采用了中心波长匹配的光纤光栅对，既能够实现对变压器油温的精确测量，又可以消除温度变化对局部放电传感系统监测精度的影响，检测系统稳定性强，满足变压器油温与局部放电检测的要求。

技术领域

本发明属于电气设备状态检测领域，具体涉及一种变压器油温与局部放电联合检测方法及系统。

背景技术

电力变压器的安全可靠运行是避免电力系统重大事故的第一道防线，实时诊断电力变压器的故障及老化状态，做到防患于未然，是保证电网安全生产和实现设备高效检修的关键之一。研究表明，反映电力变压器绝缘缺陷的局部放电问题与过热故障的温度问题是变压器能否安全稳定运行的决定性因素，因此，准确实时监测电力变压器的油温与局部放电，是实现变压器状态评估与检修的关键，是确保电力系统安全可靠运行的重要技术支撑。目前，现有的局部放电检测方法(含在线和离线)主要包括脉冲电流法、特高频法、基于压电传感器的超声波检测方法等。脉冲电流法可实现局部放电的定量检测，但无法实现局部放电故障的定位分析，且易受外界电磁干扰的影响。特高频法可实现局部放电的定位，但无法实现局部放电定量分析。基于压电传感器的超声波检测法一般将传感器安装在电力变压器设备外壳上，局部放电产生的超声波信号经过绕组、铁芯、壳体的衰减作用才被压电传感器接收，其检测灵敏度受超声波传播路径的影响较大，灵敏度较低。目前，变压器油温在线监测的方法主要有传统的电类传感器测温、无线测温、红外测温。传统的电类传感器测温在电磁干扰和强磁环境下，其信号传输导线存在信号受干扰严重、涡流发热以及无法保证长期绝缘性等缺点，影响油温测量的精度和灵敏度。无线测温方式在实际使用过程中，由于受到变压器周边强电磁环境的影响，其传输距离和传输数据的准确性也受到很大限制。红外测温属于非接触式测温，该方式容易受到被测物体反射率、红外光入射角度等因素的影响，干扰严重。光纤传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体，光纤为媒质，依据表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)的变化感知和传输外界待测信号(如温度、压力、磁场、电场、位移、转动等)的新型传感技术。具有体积小、重量轻、灵敏度高、耐腐蚀性强、传输损耗小、易于实现分布检测等优势，已被广泛应用于温度、折射率、液位深度、压力、应变、振动等多种物理、化学变量的测量。由于光纤本身具有先天抗电磁干扰、电绝缘性强等特性，适合在大电流、强磁场噪声、强辐射等恶劣环境下检测分析。光纤光栅是近年来快速发展的光子器件，其利用材料的光敏性在光纤内建立空间周期性折射率分布。光纤布拉格光栅栅格周期沿纤芯轴向均匀、折射率调制深度为常数，是一种反射型带通滤波器，只能反射以布拉格波长为中心的窄带光，具有较窄的反射带宽和较高的反射率。光纤光栅在温度变化与局部放电产生的超声波影响下，其中心波长会发生改变，通过检测光纤光栅中心波长的变化，可实现变压器油温与局部放电传感。利用光纤光栅进行变压器温度与局部放电的传感，提高了变压器监测的实时性和准确性，保证了变压器安全运行。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种变压器内油温与局部放电联合检测方法及系统。光纤光栅具有体积小、重量轻、灵敏度高、耐腐蚀性强、传输损耗小、抗电磁干扰、电绝缘性强等优点，适合在变压器内部复杂恶劣的电磁环境下进行检测，测量精度高，稳定性强。采用匹配光纤光栅对进行变压器油温与局部放电检测，既可以灵敏检测温度变化，又可以消除温度变化对局部放电传感系统监测精度的影响，使检测结果更加准确。

本发明采用如下的技术方案。

一种变压器油温与局部放电联合检测方法，包括：

步骤1，宽带光源发出的光经环形器后进入1号光纤光栅，返回光一部分输入光谱仪，通过光谱仪显示1号光纤光栅中心波长的变化来进行油温检测，另一部分返回光输入2号光纤光栅，利用光谱边带滤波法进行局部放电传感；