变压器光纤温度压力综合监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种变压器光纤温度压力综合监测系统，该系统包括光纤光栅压力、温度传感器阵列、分布式测温光纤、光纤贯通板、分布式光纤和光纤光栅信号分析装置、光交换机和监控主机；所述光纤光栅压力传感器与所述光纤光栅温度传感器阵列串联；所述分布式测温光纤沿着变压器绕组线圈绕制方向埋设于垫块中间；所述光纤光栅和分布式光纤传感器通过贯通板分别接入光纤光栅和分布式光纤信号分析装置；所述信号分析装置通过交换机接入监控主机。本实用新型专利技术通过光纤传感器及配套信号分析装置、远程监测主机的协同工作，实现变压器内部绕组温场无盲区监测、各部位油温和底部、顶部油压的综合全方位监测和实时预警，是数字化光纤变压器监测系统中重要组成部分。器监测系统中重要组成部分。器监测系统中重要组成部分。

【技术实现步骤摘要】
变压器光纤温度压力综合监测系统


[0001]本技术涉及变压器监测领域，主要是一种变压器光纤温度压力综合监测系统。

技术介绍

[0002]变压器运行过程中绕组铁芯的温度很高，尤其是局部热点的出现更会加速绝缘材料的老化，从而减少变压器寿命，甚至引起过热故障。此外，变压器在场内存栈和现场存储等环节可能会出现压力泄露的情况，造成变压器产品受潮，这就需要花费高额的费用和大量的时间区对受潮的变压器进行干燥处理，时间长，费用高。
[0003]目前，在我国的变压器监测领域，变压器绕组铁芯的监测基本采用单点式的荧光式光纤传感器，将点式光纤传感器埋在计算机理论仿真绕组的几个最热点进行监测，这种点式测温方法受限于布设的传感器数量对变压器过热故障的监测存在盲区。针对变压器内部油压监测目前基本采用的是电子式的压力传感器，在变压器内部强电磁环境下对信号干扰较大，且存在一定的安全风险。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中的缺点与不足，本技术提供一种变压器光纤温度压力综合监测系统，实现对整个绕组铁芯温度由下而上的无盲区监测、变压器上、中、下油温以及压力的综合在线监测和预警，是数字化光纤变压器状态感知系统重要组成部分。
[0005]本技术的目的是通过如下技术方案来完成的。一种变压器光纤温度压力综合监测系统，包括设置在变压器箱体内的光纤光栅压力传感器、光纤光栅温度传感器和分布式测温光纤，所述光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器串联后通过传感尾纤从光纤贯通板接入光纤光栅信号分析仪；所述分布式测温光纤埋设在变压器3个绕组线圈之间的垫块内，用于对整个绕组的温场分布无盲区监测和还原；分布式测温光纤通过传感尾纤从光纤贯通板接入分布式光纤信号分析仪；所述光纤光栅信号分析仪和分布式光纤信号分析仪通过光交换机与监控主机通过网口连接。
[0006]所述光纤光栅压力传感器内部包含压力传感光栅和实时温度补偿光栅。温度补偿光栅能够实时补偿由于被测位置温度变化对压力栅的影响，提高压力传感器压力实时测量精度；压力传感器通过长螺栓固定于变压器油箱底部和顶部。
[0007]所述光纤光栅温度传感器采用耐高温涂覆光纤光栅，外层保护套管采用绝缘耐高温材料为传感器提供保护的同时避免对变压器内部安全运行的影响；光纤光栅温度传感器阵列中包含若干个测温点，通过扎带固定于变压器器身支撑条上。
[0008]所述光纤光栅压力传感器和所述光纤光栅温度传感器数量若干串联一根光纤上并形成阵列，压力传感器和温度传感器布设位置、间隔、数量根据变压器油温监测密度、压力监测密度灵活确定。光纤光栅温度传感器包含若干个测温点，用于对变压器内部上、中、下部位油面温度进行高精度测量；光纤光栅压力传感器对变压器箱体底部和顶部压力高精
度测量。
[0009]所述分布式测温光纤分别绕在三个绕组上形成三条传感通道，或采用一根光纤将三个绕组串联形成一条传感通道，用一根光纤实现3个绕组的温场全部测量，只需一根尾纤接入光纤贯通板。
[0010]所述分布式测温光纤从变压器绕组底部绕制时开始埋设，通过相邻两饼线圈之间的开槽垫块进行固定，从绕组顶部引出的尾纤接入变压器箱体上的光纤贯通板；变压器三个绕组均全部埋设分布式测温光纤，实现绕组内部温场的无盲区监测和温场还原。
[0011]所述光纤贯通板上有若干个光纤通道供绕组测温光纤传感通道和光纤光栅温度、压力传感通道接入；所述光纤贯通板采用耐高温密封结构，变压器内部光纤连接处均采用油密接头，保护接头处光传输处长期稳定可靠。
[0012]本技术的有益效果为：采用分布式式测温光纤埋设在绕组线圈之间的垫块中对整个绕组的温场分布无盲区监测和还原；光纤光栅温度传感器阵列对变压器内部上、中、下部位油面温度进行高精度测量；光纤光栅压力传感器对变压器油箱底部和顶部压力高精度测量。通过光纤传感器及配套信号分析装置、远程监测主机的协同工作，实现变压器内部绕组温场无盲区监测、各部位油温和底部、顶部油压的综合无盲区监测和实时预警，是数字化光纤变压器的重要组成部分。此外，光纤传感器本征安全，免疫电磁干扰，保证了传感器系统对变压器安全运行的零影响。
附图说明
[0013]图1为本技术的变压器光纤温度压力综合监测系统示意图。
[0014]图2为垫块部分的结构示意图。
[0015]附图标记说明：光纤光栅压力传感器1、光纤光栅温度传感器2、分布式测温光纤3、传感尾纤4、光纤贯通板5、光纤光栅信号分析仪6、分布式光纤信号分析仪7、光交换机8、监控主机9，变压器箱体10，绕组线圈11，垫块12，支撑条13，器身支撑条14。
具体实施方式
[0016]下面将结合附图和实施例对本技术做详细的介绍：
[0017]如图1
‑
图2所示，本技术提供了一种变压器光纤温度压力综合监测系统，采用光纤光栅压力、温度传感器阵列以及分布式测温光纤传感器实现对整个绕组铁芯温度由下而上的无盲区监测、变压器上、中、下油温以及压力的综合在线监测和预警，是数字化光纤变压器状态感知系统重要组成部分。具体包括设置在变压器箱体10内的光纤光栅压力传感器1、光纤光栅温度传感器2和分布式测温光纤3，所述光纤光栅压力传感器1和光纤光栅温度传感器2串联后通过传感尾纤4从光纤贯通板5接入光纤光栅信号分析仪6；所述分布式测温光纤3埋设在变压器3个绕组线圈11之间的垫块12内，用于对整个绕组的温场分布无盲区监测和还原；分布式测温光纤3通过传感尾纤4从光纤贯通板5接入分布式光纤信号分析仪7；所述光纤光栅信号分析仪6和分布式光纤信号分析仪7通过光交换机8与监控主机9通过网口连接。
[0018]系统中所有光纤光栅均采用飞秒激光点对点直写技术在聚酰亚胺涂覆的单模光纤上刻写光栅，所用的分布式测温光纤均为聚酰亚胺涂覆的单模光纤具备长期工作在高温
腐蚀环境的能力。
[0019]优选地，所述光纤光栅压力传感器1和温度传感器2串联形成阵列。具体地，阵列中包括2个压力传感器1和9个温度传感器2。
[0020]优选地，所述光纤光栅压力传感器1通过长螺栓固定在变压器箱体底部和顶部的支撑条13上；所述光纤光栅温度传感器2及尾纤4外层为耐高温绝缘保护套管并利用扎带固定于变压器的器身支撑条14上。具体地，保护套管材料为聚四氟乙烯。
[0021]优选地，所述分布式测温光纤3分成3条测温通道分别布设在三个绕组线圈间的垫块内进行无盲区分布式测温，相比较于一根分布式光纤3从第一个绕组布设到第三个绕组的方式，本实施方式降低光纤断裂带来的影响。
[0022]优选地，所述光纤贯通板5通过机械固定和密封圈方式实现箱体密封，光纤贯通板5上有若干光纤接口，光纤连接头均采用金属油密设计。具体地，光纤贯通板5上有4个光纤接口。
[0023]优选地，所述光纤贯通板5在变压器外部通过4芯埋地传输光缆与放置在机柜中的光纤光栅信号分析仪6和分布式光纤信号分析仪7通过FC/APC光纤接头连接。具体地，光纤光栅信号分析仪6与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器光纤温度压力综合监测系统，其特征在于：包括设置在变压器箱体(10)内的光纤光栅压力传感器(1)、光纤光栅温度传感器(2)和分布式测温光纤(3)，所述光纤光栅压力传感器(1)和光纤光栅温度传感器(2)串联后通过传感尾纤(4)从光纤贯通板(5)接入光纤光栅信号分析仪(6)；所述分布式测温光纤(3)埋设在变压器3个绕组线圈(11)之间的垫块(12)内，用于对整个绕组的温场分布无盲区监测和还原；分布式测温光纤(3)通过传感尾纤(4)从光纤贯通板(5)接入分布式光纤信号分析仪(7)；所述光纤光栅信号分析仪(6)和分布式光纤信号分析仪(7)通过光交换机(8)与监控主机(9)通过网口连接。2.根据权利要求1所述的变压器光纤温度压力综合监测系统，其特征在于：所述光纤光栅压力传感器(1)内部包含压力传感光栅和实时温度补偿光栅。3.根据权利要求1所述的变压器光纤温度压力综合监测系统，其特征在于：所述光纤光栅温度传感器(2)采用耐高温涂覆光纤光栅，外部保护套管为耐高温绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帅，吴小笛，李东明，桑卫兵，章奕，何少灵，吴国军，高健，孙樟鹏，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：新型
国别省市：