一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置及方法，包括光源、漏磁振动复合传感器、漏磁处理装置、振动处理装置、光纤；本发明专利技术公开的油浸式变压器漏磁振动复合传感装置及测量方法，首次提出一种可同时测量油浸式变压器漏磁信号和振动信号的新方法，根据不同频率，可以分别获得漏磁测量结果和振动测量结果，可以实现油浸式变压器漏磁、振动的复合传感，可实现油浸式变压器的漏磁信号和振动信号同时测量，能够更好的反映变压器绕组状态，实用性好，有利于变压器绕组变形在线监测效果的提升。提升。提升。

【技术实现步骤摘要】
一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及电气测量
，尤其涉及一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置及方法。

技术介绍

[0002]电力变压器是电力系统的核心主设备，其安全稳定运行对电力系统的稳定性、经济性至关重要；电力变压器故障包括多种因素，其中，绕组变形是引发电力变压器故障的主要原因之一，及时有效监测绕组变形，是保证电力变压器安全稳定运行的基础；
[0003]目前，现有技术针对变压器绕组变形，常见的监测方法主要是短路阻抗法等电测法，主要应用于变压器绕组变形的离线监测，无法实时监测变压器运行过程中的绕组状态；例如，现有公开技术专利CN202110809146.0一种基于光纤传感的电网油浸式变压器振动监测装置，通过铁芯或绕组上的振动能够传递至与其相连的绝缘棒上，油箱箱壁的振动能够传递至另一个绝缘棒上，由耐油单芯光缆的两个感振段分别紧密缠绕在两个绝缘棒上，进行振动传递，该专利采用传统监测方法，仅达到振动监测的效果，振动幅值、频率以及漏磁信息无法给出；
[0004]现有研究表明，变压器发生在绕组变形后，变压器内部漏磁信号分布情况、以及变压器振动信号会发生变化，因此，本领域的技术人员致力于开发一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置及方法，通过研究油浸式变压器漏磁振动复合传感装置，实现变压器漏磁和振动的同时在线测量，进而基于漏磁和振动两种特征参量，共同监测变压器绕组变形，提升变压器绕组变形监测效果，解决上述现有技术的不足。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是目前现有技术公开的变压器绕组变形监测方法主要应用于变压器绕组变形的离线监测，无法实时监测变压器运行过程中的绕组状态的技术瓶颈问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置，包括光源、漏磁振动复合传感器、漏磁处理装置、振动处理装置、光纤；所述光纤将各部分进行连接；所述光源通过光纤连接漏磁振动复合传感器；所述漏磁振动复合传感器通过光纤连接漏磁处理装置、振动处理装置；
[0007]进一步地，所述光源输出线偏振光；
[0008]进一步地，所述漏磁振动复合传感器包括漏磁敏感单元；
[0009]进一步地，所述漏磁振动复合传感器包括振动敏感单元；
[0010]进一步地，所述漏磁振动复合传感器包括光电探测器；
[0011]进一步地，所述漏磁敏感单元包括准直器、偏振片、磁光材料、光电探测器；
[0012]进一步地，所述振动敏感单元包括由多圈光纤环绕制成；
[0013]进一步地，所述漏磁敏感单元通过光纤与振动敏感单元连接，由光电探测器输出
信号，通过BNC线将所输出的信号传递到漏磁处理装置和振动处理装置；
[0014]进一步地，所述漏磁处理装置内部包括数据采集卡和FPGA，其中数据采集卡用于采集信号，FPGA内置分析程序对信号进行处理得到漏磁数据；
[0015]进一步地，所述振动处理装置内部包括数据采集卡和FPGA，其中数据采集卡用于采集信号，FPGA内置分析程序对信号进行处理得到振动数据；
[0016]进一步地，所述漏磁振动复合传感器输出光强中的50Hz分量仅与所测漏磁场有关；
[0017]进一步地，所述漏磁振动复合传感器可对输出光强进行快速傅立叶变换，得到0Hz分量的幅值P0和50Hz分量的幅值；
[0018]进一步地，所述漏磁振动传感器对于光源发出的线偏振光进行快速傅里叶变换，得到包括了由磁场和振动引起的，在不同频率下对应的光强幅值；
[0019]本专利技术具体实施方式中，所述变压器漏磁频率为50Hz，变压器振动频率最低为100Hz，两者相互独立；
[0020]本专利技术第二方面提供了一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置进行漏磁、振动复合测量方法，包括以下步骤，
[0021]步骤1、传感器布置；
[0022]步骤2、复合测量；
[0023]步骤3、信号处理；
[0024]进一步地，所述步骤1中，所述传感器布置为将漏磁处理装置和振动处理装置与漏磁振动复合传感器用光纤相连，且满足光源到漏磁振动复合传感器之间的光纤在变压器内部布线时，不悬于变压器油中；
[0025]进一步地，所述步骤2中，所述复合测量为当变压器运行时，利用漏磁振动复合传感器对所接收的光信号进行处理，获得频率为漏磁信号频率和振动信号频率的信号幅值；
[0026]进一步地，所述步骤2中，所述漏磁振动复合传感器对输出光强进行快速傅立叶变换，得到0Hz分量的幅值P0和50Hz分量的幅值P
50
分别为：
[0027][0028]式中，
[0029]I0为无振动情况下通过光源侧偏振片后的光强；
[0030]V为磁光晶体的费尔德常数；
[0031]L为光信号在磁光晶体中传输的长度，当采用直通式结构时，L为磁光晶体的长度，当采用反射式结构时，L一般为磁光晶体长度的两倍；
[0032]B为磁场测量结果；
[0033]对两个分量的幅值直接相除，获得与光强无关、仅与漏磁场有关的值，从而补偿振动干扰对传感器漏磁场测量结果的影响，采用信号交叉对比法得到的漏磁场测量结果如下：
[0034][0035]进一步地，所述步骤2中，所述漏磁振动传感器对于光源发出的线偏振光进行快速
傅里叶变换，得到包括了由磁场和振动引起的，在不同频率下对应的光强幅值，表示为
[0036][0037]式中，
[0038]ω为振动的频率；
[0039]θ为振动的相位；
[0040]I为初始光强，所述初始光强需从交叉分量中剔除由漏磁变化导致的光强变化；
[0041]所述ω对应为变压器漏磁频率：50Hz的整数倍的频率，如100Hz、150Hz
……
；
[0042]此外，ω ω0中会包含部分100Hz整数倍下的信号，需从相应频率分量中减去对应部分的干扰，从而得到振动信号；
[0043]进一步地，所述步骤3中，所述信号处理为频率为漏磁信号频率和振动信号频率的信号幅值，再通过漏磁处理装置和振动处理装置获得最终的漏磁测量结果和振动测量结果，从而实现油浸式变压器漏磁、振动的复合测量；
[0044]采用以上方案，本专利技术公开的油浸式变压器漏磁振动复合传感装置及测量方法，具有以下优点：
[0045](1)本专利技术首次提出一种可同时测量油浸式变压器漏磁信号和振动信号的新方法，根据不同频率，可以分别获得漏磁测量结果和振动测量结果，以实现油浸式变压器漏磁、振动的复合传感，可实现油浸式变压器的漏磁信号和振动信号同时测量，能够更好的反映变压器绕组状态，实用性好，有利于变压器绕组变形在线监测效果的提升。
[0046](2)本专利技术采用特征频率比值法剔除光源扰动对测量结果的影响，提高了结果的准确性；
[0047]综上所述，本专利技术公开的油浸式变压器漏磁振动复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置及方法，其特征在于，包括光源(1)、漏磁振动复合传感器(2)、漏磁处理装置(3)、振动处理装置(4)、光纤(5)；所述光纤(5)将各部分进行连接；所述光源(1)通过光纤(5)连接漏磁振动复合传感器(2)；所述漏磁振动复合传感器(2)通过光纤(5)连接漏磁处理装置(3)、振动处理装置(4)。2.如权利要求1所述油浸式变压器漏磁振动联合测量装置，其特征在于，所述光源(1)输出线偏振光；所述漏磁振动复合传感器(2)包括漏磁敏感单元、振动敏感单元和光电探测器；3.如权利要求2所述油浸式变压器漏磁振动联合测量装置，其特征在于，所述漏磁敏感单元包括准直器、偏振片、磁光材料；所述振动敏感单元包括由多圈光纤(5)环绕制成；所述漏磁敏感单元通过光纤(5)与振动敏感单元连接，由光电探测器输出信号，通过BNC线将所输出的信号传递到漏磁处理装置(3)和振动处理装置(4)。4.如权利要求1所述油浸式变压器漏磁振动联合测量装置，其特征在于，所述漏磁处理装置(3)内部包括数据采集卡和FPGA，其中数据采集卡用于采集信号，FPGA内置分析程序对信号进行处理得到漏磁数据；所述振动处理装置(4)内部包括数据采集卡和FPGA，其中数据采集卡用于采集信号，FPGA内置分析程序对信号进行处理得到振动数据；所述漏磁振动复合传感器(2)输出光强中的50Hz分量仅与所测漏磁场有关；所述漏磁振动复合传感器(2)可对输出光强进行快速傅立叶变换，得到0Hz分量的幅值P0和50Hz分量的幅值；所述漏磁振动复合传感器(2)对于光源(1)发出的线偏振光进行快速傅里叶变换，得到包括了由磁场和振动引起的，在不同频率下对应的光强幅值。5.如权利要求1所述油浸式变压器漏磁振动复合传感装置，其特征在于，所述变压器漏磁频率为50Hz，变压器振动频率最低为100Hz，两者相互独立。6.一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置及方法，其特征在于，根据漏磁信号、振动信号的不同频率，同时测量漏磁信号和振动信号。7.一种油浸式变压器漏磁振动联合测量装置及方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄猛，齐波，冀茂，朱文兵，吕昊民，朱孟兆，王建，滕皓楠，王浩哲，郑伟，王学磊，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：