[发明专利]一种高压配电变压器局部漏电报警装置

说明书

技术领域

本发明属于电力检测技术领域，具体涉及一种高压配电变压器局部漏电报警装置。

背景技术

高压配电设备关系着电力传输系统末端的稳定性，其核心部件高压配电变压器的非人为损坏，主要是由于满载工作时局部漏电造成的绝缘层击穿。

针对高压配电设备的在线检测技术能够提供设备运行状态信息，帮助电网及时采取应急措施，有效地减少意外跳闸和降低电网维护成本，有助于保障企业和居民的用电安全，传感光纤在这一领域受到了检测设备生产企业的关注。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高压配电变压器局部漏电报警装置，利用高压线圈出现局部漏电瞬间产生的高穿透力超声波的声压激励一定张力的FBG发生共振，导致FBG的布拉格波长发生快速、大幅度地跳动，检测反射光中心波长是否在设定阈值内而实现故障预警，其传感部件纤细小巧，成本低廉，预警信号的产生和传输都不需要特殊的绝缘措施，工作寿命长达数年。

本发明通过以下技术方案实现：一种高压配电变压器局部漏电报警装置，其特征在于：由激光光源(1)，3dB耦合器(2)，单模光纤(3)，FBG(4)，石英管(5)，FBGA解调模块(6)和计算机(7)组成；激光光源(1)与3dB耦合器(2)的输入端相连；3dB耦合器(2)的输出端经单模光纤(3)与FBG(4)的左端相连，FBG(4)栅区两端通过环氧树脂固定在石英管(5)的轴心处，并维持一定张力，共振频率为120kHz～130kHz，声波频率响应范围是30kHz～240kHz；3dB耦合器(2)的反射端与FBGA解调模块(6)相连，计算机(7)与FBGA解调模块(6)之间通过USB通讯。

所述的激光光源(1)产生激光的中心波长为1550nm，功率为1.5mW。

所述的FBG(4)刻写的栅格周期为535nm，布拉格波长为1550nm。

本发明的工作原理是：激光光源(1)发射的激光经过3dB耦合器(2)和单模光纤(3)传输至FBG(4)。FBG(4)是纤芯内形成的空间相位周期性分布光栅，其作用是在纤芯内形成一个窄带的反射光滤波器。因此当入射光经过FBG(4)，布拉格波长附近的光发生反向传输，反射率在90％以上。反射光经单模光纤(3)从3dB耦合器(2)的反射端出射，进而被FBGA解调模块(6)接收和提取中心波长。计算机(7)与FBGA解调模块(6)之间通过USB通讯，实现信号显示和远程预警功能。

研究表明，局部漏电的瞬间通常在空气中激励频率在30kHz～300kHz范围内的超声波，而且声波频率与高压电电压之间存在关系。可将超声波分解为纵向的振动分量和横向的传输分量两种模式，高压配电变压器内部绝缘油主要成分是有机烃类，可以看作一种低损耗的，折射率均一的流体媒介，因此能够很好地支持纵向的振动分量的传播。

FBG(4)栅区两端通过环氧树脂固定在石英管(5)的轴心处，并维持一定张力，石英管(5)的腔体起到收集声波振动的作用。预先给FBG(4)设定张力的目的在于，使其在刻写栅格周期为535nm下的布拉格波长为1550nm，此时FBG(4)的共振频率为121kHz，声波频率响应范围是30kHz～240kHz。当高压配电变压器产生局部漏电，超声波的声压对纤细的FBG(4)施加应力，由于两者振动频率相近而发生共振现象。

本发明的有益效果是：首先，本发明的传感部件纤细小巧，整体绝缘，预警信号从产生到传输都不需要特殊的绝缘措施，有助于控制成本；其次，该设计十分容易与高压配电变压器结合，且故障率低，使用寿命达数年。因此，本发明具有结构紧凑，安全可靠，成本低廉的优点，能在电网维护和保障用电安全方面发挥实际的作用。

附图说明

图1是一种高压配电变压器局部漏电报警装置的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。