[发明专利]基于光纤马赫曾德干涉仪的电力变压器局部放电检测系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于声发射无损检测技术领域，具体涉及一种基于光纤马赫曾德干涉仪的电力变压器局部放电检测系统及检测方法。

背景技术

局部放电是导致电力变压器绝缘劣化的重要原因之一，自20世纪中期起，人们就开始对局部放电作了较深入的研究，并取得了很大的进展。局部放电简称为PD（Partial Discharge），指由于电气设备内部绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击穿和熄灭的现象。局部放电发生在绝缘内部的气隙或气泡中，因为在这个很小的空间内即使电场强度很大，它的放电能量仍然非常小，所以它的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。但如一个电气设备在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，如不良化合物的产生，就可以慢慢地损坏绝缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备的突发性故障。

变压器在局部放电过程中，总是伴随着脉冲电流、电磁辐射以及声、光、热等现象。近年来利用局部放电过程中产生的声发射信号来对其进行判断和定位的方法越来越引起人们的重视。这是因为当介质内发生局部放电时，由于分子的激烈撞击，气泡的形成和发展，液体的流动以及固体材料的微小开裂，会产生一定的声发射信号。通过研究发现，局部放电产生的这些声信号与局部放电的程度和类型有着一定的对应关系，因此可以用声发射检测手段对局部放电进行监测，从而得到电力变压器的健康状况。

目前利用声发射信号对变压器进行局部放电检测方法一般有三种：第一种，利用压电陶瓷作为传感器，对其进行声发射信号检测，这种方法具有较高的灵敏度，能进行多点检测，适合对声发射源进行定位，但是其本身不抗电磁干扰，且只能安装于变压器外部进行检测，不能置于内部，这就导致难以检测内部微弱的局放信号。第二种，光纤F-P腔局放检测方法，此种方法也是通过F-P腔腔长随外界声发射信号改变，从而导致干涉信息发生改变的原理制作的传感器，虽然这种方法抗电磁干扰，且能置于变压器内部进行检测，但这套系统结构复杂，价格昂贵，灵敏度不高，限制了其应用。第三种，利用光纤光栅对局放进行检测，局放发出的超声信号，改变光纤光栅的栅距，使其反射波长发生变化，从而解调出声发射信号，但其同样是系统价格昂贵且难以实现多通道传感，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于，克服已有的技术局限，提供一种基于马赫曾德干涉仪的电力变压器局部放电检测系统及检测方法，本发明设备简单，成本较低，可以放在变压器内部进行在役实时和连续监测，局部放电检出率高，灵敏度高，稳定性好，抗电磁干扰能力强，受温度影响小，检测精度高，灵活性好。

本发明采用的技术方案为：一种基于光纤马赫曾德干涉仪的电力变压器局部放电检测系统，包括：窄带光源，第一光纤耦合器，第二光纤耦合器，相位调制器，光纤环，第一光电探测器，第二光电探测器，差分互阻放大器，积分器，带通滤波器，放大器，采集卡及计算机；窄带光源接第一光纤耦合器的一个输入端；第一光纤耦合器的一个输出端连接相位调制器的输入端，形成马赫曾德干涉仪的参考臂，第一光纤耦合器的另一个输出端连接光纤环传感器的输入端，形成马赫曾德干涉仪的传感臂；第二光纤耦合器的一个输入端连接相位调制器输出端，第二光纤耦合器的另一输入端连接光纤环传感器的输出端；第二光纤耦合器的两个输出端分别连接两个光电探测器的输入端；两个光电探测器的输出端连接差分互阻放大器的输入端，差分互阻放大器的输出端连接积分器和带通滤波器的输入端；积分器的输出端连接相位调制器，形成反馈回路，将积分器的输出锁定在0输出，带通滤波器的输出端连接放大器，放大器连接采集卡及计算机。

进一步的，所述窄带光源的中心波长为1550nm，带宽为0.2nm，输出功率≥100mW，输出光功率长期稳定度为±0.02dB。

进一步的，所述光纤环传感器的环直径为30mm，长度为17m，厚度5mm，一共5层。