一种电力设备局放超声信号的实时监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于电力设备监测技术领域,涉及一种电力设备局放超声信号的实时监测装置及监测方法，包括：激光光源，光电转换器件，数据采集器件，光纤耦合器，光纤连接器，光纤传感器，局放信号源腔体，激光光源经过光纤耦合器后光连接至光纤连接器，光纤连接器光连接光纤传感器，光电转换器件光连接光纤耦合器，光电转换器件电连接数据采集器件，光纤传感器的前端面安装在局放信号源腔体内部或安装在局放信号源腔体缝隙附近，本发明专利技术监测装置及监测方法不受温度干扰，可检测频域范围宽，不受声波传播介质特性约束，检测灵敏度高，结构简单小巧，系统可靠性高，制作工艺简单，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种电力设备局放超声信号的实时监测装置及监测方法


[0001]本专利技术属于电力设备监测
，涉及一种电力设备局放超声信号的实时监测装置及监测方法。

技术介绍

[0002]电力设备长期在高电压、热等因素作用下，其内绝缘老化破坏逐渐发展将导致绝缘性能显著下降，成为变电设备可靠运行的隐患，也是危及电网运行安全的重要源头。导致绝缘事故发生的罪魁祸首大多是局放，局放是大型电力设备绝缘性能开始下降的初期表征现象，其继续发展将导致绝缘体被击穿引起电力事故，因此对大型电力设备局放在线监测显得尤为重要。局放发生时会伴随有电信号、光信号、超声信号及化学反应产生；对于电信号的检测方法主要是脉冲电流法，这种方法技术成熟，但非常容易受到大型电力设备运行现场高电场和强磁场的干扰，进而导致检测精度和灵敏度不足。射频检测法虽然检测的灵敏度很高，但对局放点定位能力较弱。对于光信号的检测方法主要是紫外光谱法和红外光谱法，紫外光谱法主要针对于大型电力设备外部局放现象进行检测，红外光谱法则针对因局放而引起的局部温度升高现象进行检测，这两种方法无法有效检测电力设备内部局放现象。气相色谱法则是针对绝缘介质在发生局放时会发生化学反应产生新的化学物质这一现象来进行检测的，该方法虽然检测准确，但是在检测时间上相对滞后。相对于上述局放检测方法，超声信号检测法具有高时效性、易于检测及抗电磁干扰等特点，同时通过阵列布置传感器检测局放超声信号还可以快速对局放点进行定位。
[0003]现有的对局放超声信号的检测方法一是采取传统的外置压电陶瓷进行检测，但无法深入设备内部进行检测。并且，压电陶瓷声发射传感器在使用时需紧密贴合于高压电力设备的壳体外部，虽然该检测方法较为成熟，但在使用时由于传感器本身的特性几乎无法实现实时在线检测，只能够通过定期巡检的方式进行检测。现有检测方法二是可内置的光纤声波传感器检测法，目前主要有FBG光纤光栅与非本征F
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P法珀两种。但这两种检测方式也有其自身的局限。FBG光纤光栅法检测局放超声信号，必须要考虑到温度的交变影响，因此传感器在使用时一般都需要加入辅助光纤光栅来消除温度影响，这使得传感器整体结构变得较为复杂，并且光纤光栅对低频振荡的响应也非常明显，电力设备其内部工频振动及地面及箱体传来的外界振动也会干扰FBG光纤光栅声波传感器对局放超声信号的检测。非本征光纤F
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P法布里珀罗传感器由于具有结构简单、体积小巧及灵敏度高等优良特点受到广泛的关注和研究，但法珀传感器可检测频带宽度受制于自身固有频率，在实际应用时存在检测特性发生变化、应用安装范围受限以及传感器一致性差等问题。
[0004]因此，需要一种不受温度干扰，可检测频域范围宽，不受声波传播介质特性约束，检测灵敏度高，结构简单小巧，系统可靠性高，制作工艺简单，成本低的监测装置或监测方法，来解决这一系列的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决技术问题所采取的技术方案是：一种电力设备局放超声信号的实时监测装置，包括：激光光源，光电转换器件，数据采集器件，光纤耦合器，光纤连接器，光纤传感器，局放信号源腔体；
[0006]激光光源用于输出功率稳定的激光，激光光源为内部主动光源；
[0007]光电转换器件用于同步获取光纤传感器返回的光信号，并转换为电信号；
[0008]数据采集器件用于同步采集光电转换器件获取的电信号，对局放高频信号进行监测；
[0009]光纤耦合器用于对前反向光信号进行耦合；
[0010]光纤连接器用于连接光纤耦合器与光纤传感器；
[0011]光纤传感器用于感应周围介质因压力变化而引起的折射率变化，光纤传感器前端为陶瓷插芯，光纤端面研磨平滑；
[0012]激光光源经过光纤耦合器后光连接至光纤连接器，光纤连接器光连接光纤传感器，光电转换器件光连接光纤耦合器，光电转换器件电连接数据采集器件；
[0013]光纤传感器的前端面安装在局放信号源腔体内部或安装在局放信号源腔体缝隙附近。
[0014]优选的，所述光电转换器件具有信号增益功能，对获取的微弱信号进行放大。
[0015]优选的，所述激光光源包括1310nm或1550nm的光通信波段。
[0016]优选的，所述光纤耦合器包括光纤规格为单模石英光纤，耦合比为1:1。
[0017]优选的，所述实时监测装置的光连接的光纤接口包括FC/APC规格，能够降低系统内端面反射。
[0018]优选的，所述数据采集器件同步采集光电转换器件获取的电信号的最大采集频率大于100MHz，可满足局放高频信号的监测。
[0019]本专利技术还公开一种电力设备局放超声信号的实时监测方法，本检测方法用于上述实时监测装置，包括以下步骤：
[0020]步骤一：将光纤传感器的前端面安装在局放信号源腔体内部或安装在局放信号源腔体缝隙附近；
[0021]步骤二：启动激光光源，激光光源的光信号，经光纤耦合器与光纤连接器，到达光纤传感器的前端面；
[0022]步骤三当局放信号源腔体存在局部放电时，会伴随产生超声信号，声压会引起局放信号源腔体内部或局放信号源腔体缝隙附近介质的折射率发生改变，从而影响回波反射的强度；
[0023]步骤四：回波反射的光信号，经光纤连接器与光纤耦合器，到达光电转换器件；
[0024]步骤五：光电转换器件将同步获取的返回的光信号，并转换为电信号后送至数据采集器件；
[0025]步骤六：数据采集器件实时高速采集光纤传感器前光纤端面回波反射光强度的周期性变化；
[0026]步骤七：通过反射光强度的周期性变化进而判断电力设备的局部放电情况。
[0027]优选的，所述步骤一中，光纤传感器布设方式包括多个传感探头阵列或多点传感
器分布，利用超声波信号到达不同位置传感器的信号时延或强度变化可进一步实现局放点定位。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]本专利技术监测装置通过测试超声波信号的压力场引起传感器周围介质折射率变化，进而引起界面回波反射率的变化规律，直接反映出超声波信号的频率与幅值特征。多个传感探头阵列或多点传感器分布，利用超声波信号到达不同位置传感器的信号时延或强度变化可进一步实现局放点定位。本专利技术监测方法具备诸多优点：不受温度干扰，可检测频域范围宽，不受声波传播介质特性约束，检测灵敏度高，结构简单小巧，系统可靠性高，制作工艺简单，成本低。
附图说明
[0030]图1是一种电力设备局放超声信号的实时监测装置内部监测图；
[0031]图2是外部监测图；
[0032]图3是压力与折射率的关系图；
[0033]图4是局放信号监测试验信号图。
[0034]图中：1、激光光源；2、光电转换器件；3、数据采集器件；4、光纤耦合器；5、光纤连接器；6、光纤传感器；7、局放信号源腔体。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的相关技术进行清楚、完整的描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力设备局放超声信号的实时监测装置，其特征在于，包括：激光光源(1)，光电转换器件(2)，数据采集器件(3)，光纤耦合器(4)，光纤连接器(5)，光纤传感器(6)，局放信号源腔体(7)；所述激光光源(1)用于输出功率稳定的激光，所述激光光源(1)为内部主动光源；所述光电转换器件(2)用于同步获取光纤传感器(6)返回的光信号，并转换为电信号；所述数据采集器件(3)用于同步采集光电转换器件(2)获取的电信号，对局放高频信号进行监测；所述光纤耦合器(4)用于对前反向光信号进行耦合；所述光纤连接器(5)用于连接光纤耦合器(4)与光纤传感器(6)；所述光纤传感器(6)用于感应周围介质因压力变化而引起的折射率变化，所述光纤传感器(6)前端为陶瓷插芯，光纤端面研磨平滑；所述激光光源(1)经过光纤耦合器(4)后光连接至光纤连接器(5)，所述光纤连接器(5)光连接光纤传感器(6)，所述光电转换器件(2)光连接光纤耦合器(4)，所述光电转换器件(2)电连接数据采集器件(3)；所述光纤传感器(6)的前端面安装在局放信号源腔体(7)内部或安装在局放信号源腔体(7)缝隙附近。2.根据权利要求1所述的一种电力设备局放超声信号的实时监测装置，其特征在于，所述光电转换器件(2)具有信号增益功能，对获取的微弱信号进行放大。3.根据权利要求1所述的一种电力设备局放超声信号的实时监测装置，其特征在于，所述激光光源(1)包括1310nm或1550nm的光通信波段。4.根据权利要求1所述的一种电力设备局放超声信号的实时监测装置，其特征在于，所述光纤耦合器(4)包括光纤规格为单模石英光纤，耦合比为1:1。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：单娟，翟凯旋，周航，李跟兴，
申请(专利权)人：西安和其光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：