一种复眼式光纤EFPI的局部放电方向检测方法技术

本发明专利技术涉及属于电力油纸绝缘电气设备局部放电在线监测技术领域的一种复眼式光纤EFPI的局部放电方向检测方法。利用复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统，将五个相同的放大器输出的电压信号连接到示波器上，供电，将复眼式光纤外腔式珐珀传感器放置在绝缘杆的顶端，向信号最强的光纤外腔式珐珀传感头的方向转动绝缘杆直到位于中间的光纤外腔式珐珀传感头的局放脉冲幅值最大而放置于四周的光纤外腔式珐珀传感头的局放脉冲幅值大致相等；则，复眼式光纤外腔式珐珀传感器中位于中间的光纤外腔式珐珀传感头的朝向，即为局部放电点的方向。本发明专利技术灵敏度高，方向性好，抗干扰能力强；能方便准确地进行电力设备的重点部位局部放电方向定位。

【技术实现步骤摘要】
一种复眼式光纤EFPI的局部放电方向检测方法
本专利技术涉及一种复眼式光纤EFPI的局部放电方向检测方法，属于电力油纸绝缘电气设备局部放电在线监测

技术介绍
目前国内外油纸绝缘电气设备(以变压器为主)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(extrinsicFabry-Perotinterferometer，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。光纤外腔式珐珀传感头，一般，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的方法实现固定密封，绝缘支架02与硅套管03之间通过二氧化碳激光热熔的方法实现固定密封，以及绝缘支架02与光纤01通过二氧化碳激光热熔的方法实现固定密封，(在传感头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。
技术实现思路
本专利技术的目的针对国内研究的光纤EFPI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的不足，提出了一种复眼式光纤EFPI的局部放电方向检测方法。复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统由窄带光源、光滤波器、光分路器、五个相同的光环形器、五个单模光纤、五个相同的光电探测器、五个相同的放大器、复眼式光纤外腔式珐珀传感器和示波器组成；复眼式光纤外腔式珐珀传感器由五个相同的光纤外腔式珐珀传感头组成，五个相同的光纤外腔式珐珀传感头之中一个光纤外腔式珐珀传感头位于中间，其余四个光纤外腔式珐珀传感头均匀放置四周，且均与中间光纤外腔式珐珀传感头呈45度角。所述窄带光源与光滤波器和光分路器依次相连；所述光分路器将经过光滤波器过滤后的光均分为五条光路，每条光路与五个相同的光环形器之一光环形器、五个单模光纤之一单模光纤、五个相同的光纤外腔式珐珀传感头之一光纤外腔式珐珀传感头依次相连；所述五个相同的光环形器之一光环形器还再与五个相同的光电探测器之一光电探测器、五个相同的放大器之一放大器一一各自依次相连；五个相同的放大器均与示波器相连。根据此复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统的复眼式光纤EFPI局部放电方向检测方法——一种复眼式光纤EFPI的局部放电方向检测方法，该方法包括以下步骤：步骤1：利用复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统，将五个相同的放大器输出的电压信号连接到示波器的五个通道上，示波器采用边沿自触发方式，将触发电平调到合适的位置；步骤2：供电，使各器件处于工作状态；步骤3：将复眼式光纤外腔式珐珀传感器放置在绝缘杆的顶端，观察示波器五个通道的信号变化，当有局部放电时，所述复眼式光纤外腔式珐珀传感器(10)中的五个相同的光纤外腔式珐珀传感头(6)均会有震荡的脉冲信号；如果位于中间的光纤外腔式珐珀传感头的局部放电信号不是五个信号中最强的，则向信号最强的光纤外腔式珐珀传感头的方向转动绝缘杆；步骤4：重复步骤3，直到局放脉冲的幅值最大的通道为位于中间的光纤外腔式珐珀传感头；微调光纤外腔式珐珀传感头的方向，直到位于中间的光纤外腔式珐珀传感头的局放脉冲幅值最大，而且放置于四周的光纤外腔式珐珀传感头的局放脉冲幅值大致相等；那么，复眼式光纤外腔式珐珀传感器中位于中间的光纤外腔式珐珀传感头的朝向，即为局部放电点的方向。本专利技术可以灵敏地测量高频信号，用于局部放电在线监测。本专利技术的有益效果：1、本专利技术具有灵敏度高，方向性好，抗干扰能力强的特点，能抑制超声振动多路径传播带来的影响。且传感器探头小，可以作为一种点式传感器，很方便安装在电力设备的重点部位进行局部放电的检测。2、本专利技术可以灵敏地测量高频信号，用于局部放电在线监测。3、本专利技术首次提出复眼式传感器确定局部放电点方向的方法，并设计了五探头传感器，能方便准确地进行局部放电方向定位。附图说明图1为复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统结构示意图。图2为复眼式光纤外腔式珐珀传感器(立体)结构示意图。图3为现有单个光纤外腔式珐珀传感头的结构示意图。图4为光强与膜反射率及腔长关系示意图。图5为光强峰峰值最大区间内，光强与腔长的关系示意图。图6为局放仪、光纤EFPI传感器与压电陶瓷传感器检测的局放信号示意图。图7为空载加压时，局放仪、光纤EFPI传感器、压电陶瓷的检测信号示意图。图8为压电陶瓷传感器衰减度、复眼式光纤外腔式珐珀传感器衰减度示意图。其中，图(a)为压电陶瓷传感器衰减度示意图；图(b)为复眼式光纤外腔式珐珀传感器衰减度示意图。图9为探头角度设置示意图。图10为光纤EFPI传感器10～90°角度响应曲线图。其中，1-窄带光源、2-光滤波器、3-光分路器、4-光环形器、5单模光纤、6-光纤外腔式珐珀传感头、7-光电探测器、8-放大器、9-示波器、10-复眼式光纤外腔式珐珀传感器，01-光纤，02-绝缘支架，03-硅套管，04-硅薄膜片。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。图1为复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统结构示意图。如图1所示，以波长定在1310nm的单色光源为例说明，一种复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统，该系统结构为：1)波长定在1310nm的单色光源，由窄带光源1通过光纤滤波器过滤得到单色波长光源。窄带光源1选择SLED型光源，滤波器选用1310nm光纤带通滤波器。2)光纤选用1310nm单模光纤，其中心玻璃芯直径9um，包层外直径125um。经测试发现在1310nm波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，131本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复眼式光纤EFPI的局部放电方向检测方法，所述复眼式光纤EFPI由五个相同的光纤外腔式珐珀传感头组成，五个相同的光纤外腔式珐珀传感头之中一个光纤外腔式珐珀传感头位于中间，其余四个光纤外腔式珐珀传感头均匀放置四周，且均与中间光纤外腔式珐珀传感头呈45度角，复眼式光纤EFPI与窄带光源、光滤波器、光分路器、五个相同的光环形器、五个单模光纤、五个相同的光电探测器、五个相同的放大器和示波器组成复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统；其特征是，该方法包括以下步骤：步骤1：利用复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统，将五个相同的放大器输出的电压信号连接到示波器的五个通道上，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；步骤3：将复眼式光纤外腔式珐珀传感器放置在绝缘杆的顶端，观察示波器五个通道的信号变化，当有局部放电时，复眼式光纤外腔式珐珀传感器中的五个相同的光纤外腔式珐珀传感头均会有震荡的脉冲信号；如果位于中间的光纤外腔式珐珀传感头的局部放电信号不是五个信号中最强的，则向信号最强的光纤外腔式珐珀传感头的方向转动绝缘杆；步骤4：重复步骤3，直到局放脉冲的幅值最大的通道为位于中间的光纤外腔式珐珀传感头；微调光纤外腔式珐珀传感头的方向，直到位于中间的光纤外腔式珐珀传感头的局放脉冲幅值最大，而且放置于四周的光纤外腔式珐珀传感头的局放脉冲幅值大致相等；那么，复眼式光纤外腔式珐珀传感器中位于中间的光纤外腔式珐珀传感头的朝向，即为局部放电点的方向。...

【技术特征摘要】
1.一种复眼式光纤EFPI的局部放电方向检测方法，所述复眼式光纤EFPI由五个相同的光纤外腔式珐珀传感头组成，五个相同的光纤外腔式珐珀传感头之中一个光纤外腔式珐珀传感头位于中间，其余四个光纤外腔式珐珀传感头均匀放置四周，且均与中间光纤外腔式珐珀传感头呈45度角，复眼式光纤EFPI与窄带光源、光滤波器、光分路器、五个相同的光环形器、五个单模光纤、五个相同的光电探测器、五个相同的放大器和一个示波器组成复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统；其特征是，该方法包括以下步骤：步骤1：利用复眼式光纤EFPI局部放电方向检测系统，将五个相同的放大器输出的电压信号连接到示波器的五个通道上，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张映月，王铭民，张春燕，王伟，秦晓东，何东欣，滕俊，杜家振，周志成，李富平，周源，盛吉，秦伟，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司扬州供电公司，华北电力大学，江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11