本发明专利技术公开了一种油浸式变压器漏磁场在线测量装置及方法，所述测量装置包括：光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光纤环形器、传感器探头、光学温度传感器、信号处理装置以及连接以上各部分的光纤。所述传感器探头由准直器、偏振片、磁光晶体、反射镜以及外部封装的硬质聚合物组成，所述传感器探头不含金属材料；所述方法应用上述测量装置，由传感器探头将光源发出的光转为线偏振光，经各部件的光路转化得到携带漏磁信息的线偏振光，之后经光纤环形器导入信号处理器装置，实现漏磁分布式在线测量，同时补偿温度和光源功率波动对漏磁测量结果的影响，提高漏磁场测量结果的准确性和可靠性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
一种油浸式变压器漏磁场在线测量装置及方法
[0001]本专利技术属于电气测量
，具体涉及一种油浸式变压器漏磁场在线测量装置。
技术介绍
[0002]变压器作为电能输送的核心设备之一，其安全稳定运行对电力系统的安全性和能源互联网的建设至关重要，一旦故障将造成巨大的经济损失以及电力系统风险，因此，实现变压器状态透明化十分紧迫。但目前对变压器状态参量的全方位监测缺乏必要手段，无法实时掌握变压器健康状况，限制变压器状态透明化的发展。传统的对超声、特高频、油色谱等状态参量的监测发展较为成熟，短期内难以取得突破性进展，所以发展基于新状态参量的监测，对变压器状态透明化意义重大。
[0003]变压器内部是一个多物理场环境，无论发生何种内部故障，都会产生各种明显、灵敏反映运行状态的特征量，如磁场、压力、超声等。变压器在正常运行和匝间短路、绕组变形等故障的工况下，变压器内部漏磁场的时空分布会发生巨大变化，因此，研究基于漏磁场状态参量的在线监测手段，有利于进一步完善变压器状态透明化。
[0004]对于变压器漏磁场的实测研究，目前仅见利用基于电磁感应的金属探测线圈对变压器漏磁场进行测量，但金属探测线圈的存在会对变压器绝缘造成严重威胁，严重限制其应用，难以实现变压器漏磁场在线测量。
[0005]申请号为201710380093.9的中国专利技术专利《一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法和系统》公开了一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法和系统，该漏磁场测量系统主要包括磁感应传感器、电动势测量装置、磁密度计算装置等，该测量系统能够提高测量漏磁场的精度。但是，该测量系统中，磁感应传感器为金属探测线圈，而金属探测线圈的存在会对变压器绝缘造成严重威胁，难以对变压器漏磁场进行在线测量。
[0006]申请号为201810545439.0的中国专利技术专利《一种变压器异常漏磁监测系统》公开了一种变压器异常漏磁监测系统，该系统在磁屏蔽上缠绕线圈，并使线圈的两端分别穿过油箱的侧壁并连接录波装置，通过监测电压信号实现漏磁测量。但是，该测量系统的线圈仍为金属材料，严重威胁变压器绝缘。并且该系统的线圈安装位置固定，只能测量磁屏蔽内的漏磁，不能对变压器其他位置的漏磁进行测量。
[0007]申请号为201811271089.X的中国专利技术专利《一种基于漏磁检测的变压器铁芯剩磁估算方法》则公开了一种基于漏磁检测的变压器铁芯剩磁估算方法，其中，所应用的漏磁检测元件为霍尔传感器。但是由于霍尔传感器含有金属材料，同样会威胁变压器绝缘，同样难以实现变压器漏磁场的在线测量。
[0008]由此可见，现有技术中，难以避免金属探测线圈的存在，对变压器漏磁场的在线测量构成了挑战，因此，需要研究一种能实现油浸式变压器内部漏磁场在线测量的装置。
[0009]专利技术目的
[0010]本专利技术的目的即在于应对现有技术的不足，提供一种油浸式变压器内部漏磁场在
线测量装置，以解决现有技术无法对油浸式变压器内部漏磁场进行在线测量的问题。
技术实现思路
[0011]根据本专利技术的一个方面，提供了一种油浸式变压器漏磁场在线测量装置，其特征在于，包括：光源(1)、第一光纤耦合器(2)、第二光纤耦合器(3)、第一光纤环形器(4)、第一传感器探头(5)、第一光学温度传感器(6)、第二光纤环形器(7)、第二传感器探头(8)、第二光学温度传感器(9)、信号处理装置(10)以及连接上述各部件的光纤(11)；
[0012]所述光源(1)连接第一光纤光纤耦合器(2)后，分两路分别连接至第二光纤耦合器(3)和所述信号处理装置(10)，第二光纤耦合器(3)分两路分别连接至第一光纤环形器(4)和第二光纤环形器(7)；所述第一光纤环形器(4)分两路分别连接至第一传感器探头(5)和所述信号处理装置(10)；所述第二光纤环形器(7)分两路分别连接至第二传感器探头(8)和所述信号处理装置(10)；所述第一光学温度传感器(6)和第二光学温度传感器(9)，分别用于测量第一传感器探头(5)和第二传感器探头(8)的环境温度，进而获得该温度下磁光晶体的费尔德常数，对漏磁测量结果进行修正，补偿温度对测量结果的影响；所述第一光学温度传感器(6)和第二光学温度传感器(9)分别与所述信号处理装置(10)连接；
[0013]所述第一传感器探头(5)、第二传感器探头(8)不含金属材料，置于油浸式变压器内部，都由依次连接的准直器(51)、偏振片(52)、磁光晶体(53)、反射镜(54)以及外部封装体(55)组成，所述外部封装体(55)的材料为硬质聚合物，将所述准直器(51)、偏振片(52)、磁光晶体(53)、反射镜(54)封装在内部。
[0014]优选地，所述第二光纤耦合器(3)，将入射光束按1:1的分光比分为2束光分别进入传第一传感器探头(5)和第二传感器探头(8)，实现两点漏磁的分布式测量；通过选择更大功率的光源(1)以及更多分路的第二光纤耦合器(3)，即可扩展漏磁测量点数量实现更多点漏磁的分布式测量。
[0015]优选地，所述信号处理装置(10)分为两个模块，其中，第一模块与第一光学温度传感器(6)及第二光学温度传感器(9)组成光学温度传感系统，实现温度测量；第二模块对来自第一光纤耦合器(2)所携带光源功率波动信息的光信号、第一传感器探头(5)和第二传感器探头(8)所携带漏磁信息的光信号、第一光学温度传感器(6)及第二光学温度传感器(9)所携带的温度信息的光信号进行处理，获得所述油浸式变压器漏磁测量结果。
[0016]优选地，所述第一光纤耦合器(2)，将入射光束按一定的分光比分为第一光束和第二光束，第一光束进入信号处理装置(10)，第二光束进入第二光纤耦合器(3)；通过信号处理装置(10)实时测量所述第一光束的光功率波动，获得光源(1)的光源功率波动信息，对漏磁测量结果进行修正，从而补偿光源功率波动对测量结果的影响。
[0017]优选地，所述第一光学温度传感器(6)和第二光学温度传感器(9)为光纤光栅温度传感器、荧光光纤温度传感器和砷化镓光纤温度传感器中的任一种。
[0018]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种应用上述本专利技术所述油浸式变压器漏磁场在线测量装置的漏磁场在线测量方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1：通过光源(1)发出光，经第一光纤耦合器(2)、第二光纤耦合器(3)后，一部分光经第一光纤环形器(4)进入第一传感器探头(5)，经过第一传感器探头(5)中的偏振片(52)转变为线偏振光；另一部分光第二光纤环形器(7)进入第二传感器探头(8)，经过第一
传感器探头(8)中的偏振片(52)转变为线偏振光；
[0020]步骤2：步骤1中所述线偏振光分别在经过第一传感器探头(5)、第二传感器探头(8)中的磁光晶体(53)时，在变压器漏磁场的作用下产生法拉第旋转角；接着经第一传感器探头(5)、第二传感器探头(8)内部的反射镜(54)作用，则所述线偏振光再次经过所述第一传感器探头(5)、第二传感器探头(8)中的磁光晶体(53)将法拉第旋转角加倍本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种油浸式变压器漏磁场在线测量装置，其特征在于，包括：光源(1)、第一光纤耦合器(2)、第二光纤耦合器(3)、第一光纤环形器(4)、第一传感器探头(5)、第一光学温度传感器(6)、第二光纤环形器(7)、第二传感器探头(8)、第二光学温度传感器(9)、信号处理装置(10)以及连接上述各部件的光纤(11)；所述光源(1)连接第一光纤光纤耦合器(2)后，分两路分别连接至第二光纤耦合器(3)和所述信号处理装置(10)，第二光纤耦合器(3)分两路分别连接至第一光纤环形器(4)和第二光纤环形器(7)；所述第一光纤环形器(4)分两路分别连接至第一传感器探头(5)和所述信号处理装置(10)；所述第二光纤环形器(7)分两路分别连接至第二传感器探头(8)和所述信号处理装置(10)；所述第一光学温度传感器(6)和第二光学温度传感器(9)，分别用于测量第一传感器探头(5)和第二传感器探头(8)的环境温度，进而获得该温度下磁光晶体的费尔德常数，对漏磁测量结果进行修正，补偿温度对测量结果的影响；所述第一光学温度传感器(6)和第二光学温度传感器(9)分别与所述信号处理装置(10)连接；所述第一传感器探头(5)、第二传感器探头(8)不含金属材料，置于油浸式变压器内部，都由依次连接的准直器(51)、偏振片(52)、磁光晶体(53)、反射镜(54)以及外部封装体(55)组成，所述外部封装体(55)的材料为硬质聚合物，将所述准直器(51)、偏振片(52)、磁光晶体(53)、反射镜(54)封装在内部。2.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器漏磁场在线测量装置，其特征在于，所述第二光纤耦合器(3)，将入射光束按1:1的分光比分为2束光分别进入传第一传感器探头(5)和第二传感器探头(8)，实现两点漏磁的分布式测量；通过选择更大功率的光源(1)以及更多分路的第二光纤耦合器(3)，即可扩展漏磁测量点数量实现更多点漏磁的分布式测量。3.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器漏磁场在线测量装置，其特征在于，所述信号处理装置(10)分为两个模块，其中，第一模块与第一光学温度传感器(6)及第二光学温度传感器(9)组成光学温度传感系统，实现温度测量；第二模块对来自第一光纤耦合器(2)所携带光源功率波动信息的光信号、第一传感器探头(5)和第二传感器探头(8)所携带漏磁信息的光信号、第一光学温度传感器(6)及第二光学温度传感器(9)所携带的温度信息的光信号进行处理，获得所述油浸式变压器漏磁测量结果。4.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐波，郑伟，黄猛，冀茂，温钊，侯喆，滕皓楠，李成榕，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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