光纖外腔式琺珀傳感器陣列的變壓器局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力變壓器設(shè)備局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光纖外腔式琺珀傳感器陣列的變壓器局部放電檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)外變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)有多種方法，主要包括甚高頻(VHF)脈沖電流檢測(cè)法、超高頻(UHF)電磁波檢測(cè)法和壓電傳感器超聲波檢測(cè)法，其中VHF和UHF檢測(cè)法檢測(cè)的是電信號(hào)，容易受到電磁干擾信號(hào)的干擾；壓電超聲法檢測(cè)的是超聲波信號(hào)，但傳感器是貼在設(shè)備外殼上的，其檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，雖然不易受到電磁噪聲的干擾，但靈敏度不高。也有將壓電傳感器放置在設(shè)備外殼的內(nèi)部，在油中檢測(cè)局部放電的，但由于壓電超聲傳感器在油中檢測(cè)靈敏度也不高，同時(shí)不能放在電位較高處進(jìn)行測(cè)量，使其檢測(cè)方法受到限制。
[0003]光學(xué)方法測(cè)量電氣設(shè)備局部放電的技術(shù)有三種——直接探測(cè)可見光法、法拉第磁光效應(yīng)法和光-超聲波法。直接探測(cè)可見光法只適合于用透明電介質(zhì)作為絕緣材料的高壓電器設(shè)備，不適用于以固體電介質(zhì)、液體電介質(zhì)作為絕緣材料的高壓電器設(shè)備的局部放電檢測(cè)；基于法拉第磁光效應(yīng)原理的光線電流傳感器只適合固定形狀的高壓電器設(shè)備的局部放電檢測(cè)，而且不能排除來自現(xiàn)場(chǎng)空間的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾和無法辨別從高壓電器設(shè)備接地線上串?dāng)_的電磁脈沖信號(hào)；光-超聲波法傳感器具有體積小、損耗低、干擾小、絕緣性能好和防爆防腐蝕的優(yōu)點(diǎn)而具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]光-超聲波法包括光纖光柵測(cè)超聲振動(dòng)法和光線干涉測(cè)超聲振動(dòng)法，光纖干涉法測(cè)超聲振動(dòng)有三種方法:光纖邁克爾遜(Michelson)干涉法、光纖馬赫-澤德爾干涉(Mach-Zehnder)法和法布里-帕羅(Fabry-Perot)干涉法。邁克爾遜法檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度不高，且存在超聲波傳播的多路徑問題；光纖馬赫-澤德爾干涉法解調(diào)頻率響應(yīng)不夠高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求高；光纖法布里-帕羅法則具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，高可靠性，高靈敏度，快時(shí)間響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到人們普遍的關(guān)注。
[0005]目前國(guó)內(nèi)研宄的光纖EFPI (extrinsic Fabry-Perot interferometer，外腔式法布里-帕羅干涉型傳感器)，主要用于溫度、應(yīng)變、壓力等緩變量的測(cè)量，尚不適合高頻快速的局部放電檢測(cè)。
[0006]圖2所示的光纖外腔式琺珀傳感頭由光纖01、絕緣支架02、硅套管03和硅薄膜片04組成，硅薄膜片04與硅套管03之間通過二氧化碳激光熱熔的方法實(shí)現(xiàn)固定密封，絕緣支架02與硅套管03之間通過二氧化碳激光熱熔的方法實(shí)現(xiàn)固定密封，以及絕緣支架02與光纖01通過二氧化碳激光熱熔的方法實(shí)現(xiàn)固定密封，(在傳感頭的制作過程中要保證)硅薄膜片04的中心與光纖的中心對(duì)齊。在復(fù)眼式光纖EFPI局部放電檢測(cè)系統(tǒng)中5個(gè)光纖外腔式琺珀傳感頭按角度布置于被測(cè)電氣設(shè)備的局部放電位置，形成復(fù)眼式傳感器檢測(cè)局部放電系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)研宄的光纖外腔式琺珀傳感器主要用于溫度、應(yīng)變、壓力等緩變量的測(cè)量，尚不適合高頻快速的局部放電的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提出了一種光纖外腔式琺珀傳感器陣列的變壓器局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖外腔式琺珀傳感器陣列局部放電檢測(cè)系統(tǒng)由窄帶光源、光濾波器、光分路器、4個(gè)光環(huán)形器、4個(gè)單模光纖、4個(gè)光纖外腔式琺珀傳感器和由4個(gè)光電探測(cè)器、4個(gè)放大器和示波器組成；其中兩個(gè)光纖外腔式琺珀傳感器放置在變壓器頂部測(cè)溫槽油中，另外兩個(gè)放置在變壓器頂部?jī)蓚?cè)法蘭槽中；所述窄帶光源與光濾波器和光分路器依次相連，光分路器分4路依次、對(duì)應(yīng)與4個(gè)光環(huán)形器、4個(gè)單模光纖和4個(gè)光纖外腔式琺珀傳感器連接，其中4個(gè)光纖外腔式琺珀傳感器組成光纖外腔式琺珀傳感器陣列；在光分路器與4個(gè)光環(huán)形器之間，4個(gè)光環(huán)形器再分別與對(duì)應(yīng)的4個(gè)光電探測(cè)器、4個(gè)放大器依次連接；四個(gè)相同的放大器均與示波器相連。
[0008]所述在變壓器頂部的測(cè)溫槽相對(duì)設(shè)置。
[0009]所述在變壓器頂部?jī)蓚?cè)的法蘭槽相對(duì)設(shè)置。
[0010]所述光電探測(cè)器為PIN光電二極管。
[0011]本發(fā)明的有益效果是用于局部放電在線監(jiān)測(cè)，可以靈敏地測(cè)量高頻信號(hào)，具有如下特點(diǎn):
[0012]1.具有靈敏度高，信號(hào)收集能力強(qiáng)，操作方便，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能抑制超聲振動(dòng)多路徑傳播帶來的影響。且由于傳感器探頭小，可以作為一種點(diǎn)式傳感器，很方便安裝在變壓器頂部測(cè)溫槽和法蘭槽油中進(jìn)行局部放電的檢測(cè)。
[0013]2.將光纖外腔式琺珀傳感器安裝在測(cè)溫槽和法蘭槽油中，不但消除了變壓器內(nèi)部油壓對(duì)傳感器靈敏度和使用壽命的影響，同時(shí)槽體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)超聲信號(hào)收集器，變壓器局部放電產(chǎn)生的超聲信號(hào)通過變壓器油或者變壓器固體結(jié)構(gòu)傳播到槽體結(jié)構(gòu)上，槽體結(jié)構(gòu)收集器收集信號(hào)并通過槽中變壓器油傳至傳感頭，使得此時(shí)傳感器接收到的信號(hào)不再與信號(hào)源位置與傳感頭石英膜片垂直方向間的夾角有關(guān)系，并且傳感器能接收到更強(qiáng)的超聲信號(hào)，增強(qiáng)裝置的局放檢測(cè)靈敏度。
【附圖說明】
[0014]圖1為光纖外腔式琺珀傳感器變壓器局部放電檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為現(xiàn)有單個(gè)光纖外腔式琺珀傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為變壓器上光纖外腔式琺珀傳感器變壓器局部放電檢測(cè)系統(tǒng)安裝布置示意圖。
[0017]圖4為光纖外腔式琺珀傳感器在變壓器測(cè)溫/法蘭槽中的放置示意圖。
[0018]其中，1-窄帶光源、2-光濾波器、3-光分路器、4-光環(huán)形器、5單模光纖、6-光纖外腔式法泊傳感頭、7-光電探測(cè)器、8-放大器、9-不波器、10-外腔式法泊傳感器陣列，01-光纖，02-絕緣支架，03-硅套管，04-硅薄膜片。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明提出了一種光纖外腔式琺珀傳感器陣列的變壓器局部放電檢測(cè)系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0020]圖1為光纖外腔式琺帕傳感器陣列的變壓器局部放電檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，光纖外腔式琺珀傳感器局部放電檢測(cè)系統(tǒng)由窄帶光源1、光濾波器2、光分路器3、4個(gè)光環(huán)形器4、4個(gè)單模光纖5、4個(gè)光纖外腔式琺珀傳感器6和4個(gè)光電探測(cè)器7、4個(gè)放大器8和示波器9組成；其中兩個(gè)光纖外腔式琺珀傳感器6放置在變壓器頂部相對(duì)設(shè)置的測(cè)溫槽12油中，另外兩個(gè)放置在變壓器頂部?jī)蓚?cè)相對(duì)設(shè)置的法蘭槽13中(如圖3、圖4所示)；所述窄帶光源1、光濾波器2和光分路器3依次相連，光分路器3分4路依次、對(duì)應(yīng)的與4個(gè)相同的光環(huán)形器4、4個(gè)相同的單模光纖5和4個(gè)相同的光纖外腔式法泊傳感器6連接，其中4個(gè)光纖外腔式琺珀傳感器組成光纖外腔式琺珀傳感器陣列10 ;在光分路器與4個(gè)光環(huán)形器之間，4個(gè)光環(huán)形器4再分別與對(duì)應(yīng)的4個(gè)光電探測(cè)器7、4個(gè)放大