一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及电力线路维护技术领域，更具体地，涉及一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统，包括近端测量模组和远端传感模组，近端测量模组和远端传感模组连接，近端测量模组包括依次连接的脉冲光源、解复用模块和干涉仪解调模块，脉冲光源和干涉仪解调模块连接，远端传感模组包括依次连接的功率分离模块、光纤传感阵列和功率合成模块。能够输出信号包含超声波信号的波形和频谱信息，并可鉴别出光纤传感阵列中受到超声波扰动的传感器位置信息。本实用新型专利技术有益于在发挥光纤传感技术用于长距离探测的优势上并进一步提升可监测传感器的数量，在电力设备如变压器和长距离高压电缆附件中有助于完成对局部放电的分布式检测任务。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统
本技术涉及电力线路维护
，更具体地，涉及一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统。
技术介绍
电力领域内对于局部放电检测已有长期大量的研究，但是近年来业内许多新技术的快速发展使得很多传统的局部放电检测技术变得不再适用。典型的如高压海缆等长距离电缆，其长度可达数十公里乃至几百公里，常用作连接半岛与大陆，海上风场与大陆电站等，且往往处于某些特殊地理环境。传统局部放电测量需要在地线耦合电流的监测方法不再适用，而在端部进行监测又存在局部放电信号衰减与干扰的问题。目前业内在长距离电缆及其附件的局部放电检测方面还基本处于空白，而光纤传感器的特性在此环境下可以发挥优势。相比传统电学传感器，光纤传感具有的优势有：光纤与大部分电力设备绝缘相容，电力设备厂商要求设备内部不能内置金属传感器，而光纤是少有的可内置式传感器；光纤具有比传统传感器更好的抗电磁噪声能力；信号传输距离远，光纤最早被提出是为了超远距离传输；光纤传感具有复用能力，即通过一台主机进行信号处理的方法实现分布式多物理量测量。目前应用到局部放电检测的光纤传感技术，主要集中在利用光纤检测局部放电超声上，其主要原因一是由于超声检测在现场不受电磁干扰的影响，是除电测法外最常用的局部放电检测手段；其二是光纤传感器在早期被美国海军研究实验室(NavalResearchLab,NRL)提出后在超声检测方面获得了广泛的研究并主要被用作冷战时期与苏联对抗的军事用途。90年代末，光纤传感技术在精密需求高的军事领域的成功应用为其应用到民用铺下了坚实的基础。近十年来国内电力系统采用光纤传感测试技术也得到了快速发展，主要应用在基于大规模光纤测温传感系统的开发与应用。国内多家机构也研究了光纤分布式测量在电力电缆中的应用，主要包含温度检测(拉曼分布式测量)和温度应变联合监测(布里渊分布式测量)。而通过光纤测量局部放电相比光纤测温应用要少，尽管光纤光栅和光时域反射技术在分布式大规模监测上具有一定优势，然而其灵敏度目前仍无法达到干涉型光纤传感器的效果，且易受温度和应变等因素的干扰，只能测量到相对较大的放电信号。相位干涉型光纤传感器通过高灵敏度的光纤相干检测技术，可将局部放电产生的超声信号转换成光信号，并通过光纤传至信号处理系统从而提取超声信息，具有灵敏度高、便于复用等诸多优异的特性。目前所见的光纤传感干涉仪大都采用连续光源发生干涉并解调超声扰动信息，其缺点是一台光纤传感系统中只能布置一个超声传感测点，因为很难从多点测量所得到的探测信号中辨识出每一个独立测点的干涉分量，而且探测信号中也不含有测点的位置信息，故采用光纤传感技术仅能发挥其远距离传输和免受电磁干扰的优势，而在远程多点分布式测量能力的体现上还需要进一步的研究，以解决电力设备关于局部放电检测的远程分布式测量提出的技术难题。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统，可用于电力设备局部放电产生的微弱超声信号的长距离检测方案，同时利用调制光脉冲检测方法，可进一步发挥光纤传感在分布式多点测量方面的技术优势。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统，包括近端测量模组和远端传感模组，所述的近端测量模组和远端传感模组连接，所述的近端测量模组包括依次连接的脉冲光源、解复用模块和干涉仪解调模块，所述的脉冲光源和干涉仪解调模块连接，所述的远端传感模组包括依次连接的功率分离模块、光传感阵列模组和功率合成模块。进一步的，所述的脉冲光源包括激光器、TEC控制器、光隔离器、声光调制器、任意波形发生器、射频载波驱动和掺铒光纤放大器，所述的TEC控制器、激光器、光隔离器、声光调制器、射频载波驱动、任意波形发生器依次连接，所述的声光调制器通过掺铒光纤放大器与与远端传感模组连接，所述的任意波形发生器与解复用模块连接。进一步的，还包括光电探测器和双通道数据采集装置，所述的双通道数据采集装置分别连接光电探测器、脉冲光源和解复用模块，所述的光电探测器与远端传感模组连接。进一步的，所述的近端测量模组和远端传感模组之间通过远程传输光纤连接，所述的功率分离模块为第二1×3光纤耦合器，所述的功率合成模块为第一1×3光纤耦合器。进一步的，所述的光传感阵列模组包括用作干涉仪的传输回路的延时传输光纤、作为干涉仪光路中传感单元的光纤传感器探头和作为干涉器的相干光耦合的2×2光纤耦合器，所述的延时传输光纤与功率合成模块连接，所述的光纤传感器探头与延时传输光纤连接,所述的2×2光纤耦合器分别连接功率合成模块、功率分离模块和延迟传输光纤。与现有技术相比，有益效果是：光纤传感技术提供了高灵敏度的相位相干探测方法，可用于电力设备局部放电产生的微弱超声信号的长距离检测方案，同时利用调制光脉冲检测方法，可进一步发挥光纤传感在分布式多点测量方面的技术优势。一台分布式光纤传感测量系统可集成数量众多的光纤传感器，通过布置在需要探测的远距离测点位置，并通过远程光纤传输脉冲光信号，实现了在工作站近场就可监测远距离电力设备局部放电活动状态的检测任务。附图说明图1为本技术的结构框图；图2为本技术的光路器件接线图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。如图1、2所示，一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统，包括近端测量模组和远端传感模组，近端测量模组和远端传感模组连接，近端测量模组包括依次连接的脉冲光源、解复用模块和干涉仪解调模块，脉冲光源和干涉仪解调模块连接，远端传感模组包括依次连接的功率分离模块、光传感阵列模组和功率合成模块。脉冲光源包括激光器1-1、TEC控制器1-2、光隔离器1-3、声光调制器1-4、任意波形发生器1-5、射频载波驱动1-6和掺铒光纤放大器1-7，TEC控制器1-2、激光器1-1、光隔离器1-3、声光调制器1-4、射频载波驱动1-6、任意波形发生器1-5依次连接，声光调制器1-4通过掺铒光纤放大器1-7与与远端传感模组连接，任意波形发生器1-5与解复用模块连接。本装置还包括光电探测器3-1和双通道数据采集装置4-1，双通道数据采集装置4-1分别连接光电探测器3-1、脉冲光源和解复用模块，光电探测器3-1与远端传感模组连接。近端测量模组和远端传感模组之间通过远程传输光纤连接，近端测量模组和远端传感模组之间通过远程传输光纤连接，功率分离模块为第二1×3光纤耦合器2-1，所述的功率合成模块为第一1×3光纤耦合器2-5。光传感阵列模组包括用作干涉仪的传输回路的延时传输光纤、作为干涉仪光路中传感单元的光纤传感器探头和作为干涉器的相干光耦合的2×2光纤耦合器，所述的延时传输光纤与功率合成模块连接，所述的光纤传感器探头与延时传输光纤连接,所述的2×2光纤耦合器分别连接功率合成模块、功率分离模块和延迟传输光纤。本实例以光传感阵列模组中级联三组光纤萨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统，其特征在于，包括近端测量模组和远端传感模组，所述的近端测量模组和远端传感模组连接，所述的近端测量模组包括依次连接的脉冲光源、解复用模块和干涉仪解调模块，所述的脉冲光源和干涉仪解调模块连接，所述的远端传感模组包括依次连接的功率分离模块、光传感阵列模组和功率合成模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统，其特征在于，包括近端测量模组和远端传感模组，所述的近端测量模组和远端传感模组连接，所述的近端测量模组包括依次连接的脉冲光源、解复用模块和干涉仪解调模块，所述的脉冲光源和干涉仪解调模块连接，所述的远端传感模组包括依次连接的功率分离模块、光传感阵列模组和功率合成模块。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光传感阵列模组的局部放电超声测量系统，其特征在于，所述的脉冲光源包括激光器（1-1)、TEC控制器（1-2）、光隔离器（1-3）、声光调制器（1-4）、任意波形发生器（1-5）、射频载波驱动（1-6）和掺铒光纤放大器（1-7），所述的TEC控制器（1-2）、激光器（1-1)、光隔离器（1-3）、声光调制器（1-4）、射频载波驱动（1-6）、任意波形发生器（1-5）依次连接，所述的声光调制器（1-4）通过掺铒光纤放大器（1-7）与远端传感模组连接，所述的任意波形发生器（1-5）与解复用模块连接。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙廷玺，陈浩，郭小凯，徐阳，方义治，梁育雄，曾繁源，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：新型
国别省市：广东,44