一种全光纤光栅电力变压器在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种全光纤光栅电力变压器在线监测系统，包括主控单元、高速以太光纤网络和若干套监测单元；所述监测单元通过高速以太光纤网络与主控单元互联；其中监测单元包括模块控制器和若干个测量模块，所述测量模块包括分别与模块控制器输入端连接的温度测量模块、振动测量模块、微水测量模块和局放测量模块中的至少一种；测量模块包括光纤光栅传感器和传感解调模块。本发明专利技术能够实现多参数同时监测，大大提高了测量和故障定位的精确度，进一步提高电力变压器运行的可靠性，保证电力系统的安全运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电カ设备监测
，特别是ー种对电カ变压器运行状态进行实时监测的在线监测系统。
技术介绍
大型电カ变压器是电カ系统设备中的关键组成部件，其安全运行对保障电网的正常运行具有非常重大的意义。大型电カ变压器在运行时一旦发生事故，不但会产生检修时间长、维修费用高等问题，同时还会造成大面积的区域性停电，对整个国家经济造成巨大损失。随着电力系统复杂程度的提高和在线监测技术的发展，对单个测量结果的评估往往不能正确地反映出故障发生的原因以及判别电カ变压器潜在故障的发展程度。因此如果要对电カ变压器运行状态进行正确评估，应该建立在多个物理參量同时测量的基础上，再去对检测数据进行综合分析判断来确定。在对电カ变压器的健康状态进行判断时，采集的特征參数主要包括温度、振动、和局放等。电カ变压器的温度主要指的是电カ变压器内部线圈的温度，绝缘油的温度以及电力变压器外壳的温度，这些都是需要实时监测的对象。电カ变压器的振动主要指的是电カ变压器内部线圈由于电磁场的作用所产生的机械振动。对于电力变压器振动的测量，通常是将振动传感器安装在电カ变压器外売上或直接安装在内部线圈上，对来之振动传感器的检测信号进行分析来完成。局部放电是指电カ变压器内部绝缘材料在强电场的作用下，在局部区域内发生的放电现象。这种局部放电会造成绝缘材料強度的下降，当局部放电的频度和强度达到并超过一定程度时，会造成电カ变压器线圈内的短路现象发生，导致电カ变压器停止运行，严重时还会发生火灾等出现重大事故。因此在电力变压器运行过程中，需要实时对电カ变压器内部的局部放电进行监测。除此之タト，在检测到局部放电的同时，还需要对局放源点进行定位，这便于维修人员了解电カ变压器内部局放发生点的位置，有利于掌握绝缘材料性能变化趋势。在局部放电过程中，绝缘纸中的水分会伴随放电过程释放到绝缘油中导致油中水汽含量増加。这些要素会加剧绝缘油的绝缘性能的恶化,进ー步导致局部放电频度的増加。因此，电カ变压器绝缘油中的水汽含量也是电カ变压器在线监测的 主要内容之一。目前市场上的电カ变压器在线监测系统中，主要采用电传感器对单个參数进行测量。由于电カ变压器附近强电磁场的存在，以及高温、高強度振动等恶劣使用环境的影响，都会对电传感器的工作状态和测量特性产生不良影响。特别是电传感器不能埋设到电カ变压器内直接对电カ变压器内部线圈的温度、绕组的振动、局放以及油中水分进行准确、实时的在线测量。因此大大降低监测系统的精度。
技术实现思路
本专利技术提供ー种不使用电传感器即能够同时在线采集电力变压器的多个物理參量，使传感器不受强电场、强磁场以及电磁波的影响，井根据这些物理參量对电カ变压器的运行状态进行精确分析的在线监测系统，用于解决现有技术中只能对单个物理參量进行测量所帯来的测量结果关联性差的问题，进ー步提高电カ变压器运行的可靠性和在线测量的安全性，保证电カ系统的安全运行。为解决上述技术问题，专利技术所采用的技术方案是全光纤光栅电カ变压器在线 监测系统，包括主控单元、高速以太光纤网络和若干套监测単元；所述监测単元用于采集电カ变压器的信息，并通过高速以太光纤网络传输给主控单元，主控单元对监测単元上传的数据进行整理分析和存储，并根据分析结果进行故障报警；其中监测单元包括模块控制器和若干个测量模块，所述测量模块包括分别与模块控制器输入端连接的温度測量模块、振动测量模块、微水測量模块和局放測量模块中的至少ー种；温度测量模块包括光纤光栅温度传感器和传感解调模块I，光纤光栅温度传感器的输出端连接传感解调模块I的输入端，传感解调模块I的输出端连接模块控制器的输入端；振动测量模块包括光纤光栅振动传感器和传感解调模块II，光纤光栅振动传感器的输出端连接传感解调模块II的输入端，传感解调模块II的输出端连接模块控制器的输入端；微水测量模块包括光纤光栅微水传感器和传感解调模块III,光纤光栅微水传感器的输出端连接传感解调模块III的输入端，传感解调模块III的输出端连接模块控制器的输入端；局放測量模块包括光纤光栅局放传感器和传感解调模块IV,光纤光栅局放传感器的输出端连接传感解调模块IV的输入端，传感解调模块IV的输出端连接模块控制器的输入端；主控单元包括数据库服务器、主控制器以及故障报警装置，所述数据库服务器与主控制器互联，主控制器的输出端与故障报警装置连接；数据库服务器用于向主控制器提供电カ变压器的基本故障模块式、接收并存储测量数据以及更新故障模块式数据库；主控制器用于根据接收的数据完成对电カ变压器运行状态进行实时分析和故障诊断，并根据分析结果设置报警等级，然后将报警信号传输给故障报警装置进行故障报警。上述传感解调模块的具体结构为所述传感解调模块包括光耦合列阵、光电检测列阵、放大滤波列阵、模数转换模块、激光器、微处理器和数据通信模块；所述光耦合列阵的输入端连接光纤光栅传感器，光稱合列阵的输出端依次经光电检测列阵、放大滤波列阵、模数转换模块与数据通信模块连接，所述模数转换模块的输出端连接微处理器的输入端，微处理器的输出端经激光器与光耦合列阵连接，微处理器与数据通信模块互联。上述模块控制器的具体结构为所述模块控制器包括网络通信模块、数据存储模块、中央处理器和通信接ロ模块；通信接ロ模块的输入端与測量模块的数据通信模块连接，通信接ロ模块的输出端连接中央处理器，中央处理器与数据存储模块互联，所述数据存储模块的输出端海域网络通信模块连接。上述高速以太光纤网络的具体结构为所述高速以太光纤网络由基于IEEE802. 3标准的传输速率为IOOMbps或IOOOMpbs的以太网络构成，数据传输介质采用同轴电缆或光纤。本专利技术中的光纤光栅传感器均采用质量轻、体积小、电绝缘性好、不受强电磁场干扰影响的光纤光栅元件作为各类传感器的基本传感要素。光纤光栅元件分为单光纤光柵、双光纤光栅和三光纤光栅三大类型。光纤光栅传感器根据传感对象在传感特性、安装结构上的差异，要求传感器在光学特性、机械结构以及壳体封装上均有所不同。所述光纤光栅温度传感器的具体结构为所述光纤光栅温度传感器的传感元件采用高反射率的窄带单光纤光栅，单光纤光栅封装在密封的耐高温塑料外壳内。光纤光栅温度传感器粘附在电力变压器外売上，或嵌入到电カ变压器内部粘附在电力变压器的线圈上，对电カ变压器的温度变化进行实时监测；光纤光栅温度传感器的中心波长随被测点处温度的改变而单调变化，可通过光纤光栅温度传感器的中心波长的变化完成对被测点温度的測量。所述光纤光栅振动传感器的具体结构为光纤光栅振动传感器的传感兀件为设置在一根光纤中同中心波长、中低反射率的双光纤光栅，双光纤光栅通过悬臂梁固定设置在底座上，双光纤光栅、悬臂梁以及底座均封装在耐高温塑料外壳内；由此形成的ー个低精细度的光学谐振腔，实现对电カ变压器壳体、内部线圈绕组和导线接头处的机械振动的检测。 光纤光栅振动传感器在检测时，由于悬臂梁在较宽的频率范围内，能感知到电カ变压器的机械振动并周期地改变光纤光栅传感器的诸光学特性，例如中心波长的变化或者反射光的相位，使低精细度的光学谐振腔的输出干涉光强度随电カ变压器机械振动产生相对应的变化，因此通过读取光学谐振腔的输出干涉光强度的变化，完成对电カ变压器内被测点处的机械振动的测量。上述悬臂梁优选为碳纤维悬臂梁。所述光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光纤光栅电力变压器在线监测系统，其特征在于：包括主控单元、高速以太光纤网络和若干套监测单元；所述监测单元用于采集电力变压器的信息，并通过高速以太光纤网络传输给主控单元，主控单元对监测单元上传的数据进行整理分析和存储，并根据分析结果进行故障报警；其中监测单元包括模块控制器和若干个测量模块，所述测量模块包括分别与模块控制器输入端连接的温度测量模块、振动测量模块、微水测量模块和局放测量模块中的至少一种；温度测量模块包括光纤光栅温度传感器和传感解调模块Ⅰ，光纤光栅温度传感器的输出端连接传感解调模块Ⅰ的输入端，传感解调模块Ⅰ的输出端连接模块控制器的输入端；振动测量模块包括光纤光栅振动传感器和传感解调模块Ⅱ，光纤光栅振动传感器的输出端连接传感解调模块Ⅱ的输入端，传感解调模块Ⅱ的输出端连接模块控制器的输入端；微水测量模块包括光纤光栅微水传感器和传感解调模块Ⅲ，光纤光栅微水传感器的输出端连接传感解调模块Ⅲ的输入端，传感解调模块Ⅲ的输出端连接模块控制器的输入端；局放测量模块包括光纤光栅局放传感器和传感解调模块Ⅳ，光纤光栅局放传感器的输出端连接传感解调模块Ⅳ的输入端，传感解调模块Ⅳ的输出端连接模块控制器的输入端；主控单元包括数据库服务器、主控制器以及故障报警装置，所述数据库服务器与主控制器互联，主控制器的输出端与故障报警装置连接；数据库服务器用于向主控制器提供电力变压器的基本故障模块式、接收并存储测量数据以及更新故障模块式数据库；主控制器用于根据接收的数据完成对电力变压器运行状态进行实时分析和故障诊断，并根据分析结果设置报警等级，然 后将报警信号传输给故障报警装置进行故障报警。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚永权，王陆唐，王跃林，吴济安，
申请(专利权)人：江苏有能电力自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：