[发明专利]基于光纤传感的电力变压器绕组结构应变检测方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤传感的电力变压器绕组结构应变检测方法，通过在电力变压器绕组结构固定接口处及受磁场力振动处布设分布式传感光纤，使之能够在电力变压器运行及运输过程中自动获取相应的应变数据，然后利用所述应变数据计算出变压器绕组弯矩、挠度等受力变形数据，可实现对绕组受力变形状态的实时感知。

技术领域

本发明涉及故障诊断方法技术领域，特别提供了一种基于光纤传感的电力变压器绕组结构应变检测方法。

背景技术

配电变压器在配电系统中承担着电压变换、电能分配的重要任务，其安全可靠运行对保障配电系统的稳定运行具有重大意义。配电网的规划、建设和发展现状，导致配电变压器运行环境恶劣、变压器事故频发，且配电变压器的检修以计划检修为主，影响配电网的电能质量和供电可靠性，因此配电系统需要一种适合配电变压器状态检修的绕组故障在线诊断方法。

世界上第一根光纤Bragg光栅(FBG)诞生于1978年，由加拿大通信研究中心的Hill等发明。从1992年Prohaska等首次将光纤光栅埋入到土木结构中测量应变之后，引起了国内外学者对光纤光栅传感器在土木工程中应用的广泛关注。BOTDA分布式光纤传感测试系统最显著的优点就是可以准确地测出光纤沿线任一点上的应变、温度、振动和损伤等丰富信息，因而成为光纤传感测试系统研究及工程应用中的前沿阵地。在大型结构系统安全性监测中，典型的应用有大坝的温度监测、渗漏监测、隧道火灾预警预报和渗漏探测、桥梁和路面等一些土木工程结构的健康监测等。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光纤传感的电力变压器绕组结构应变检测方法，以实时监测电力变压器绕组受力变形。

本发明提供的技术方案是：基于光纤传感的电力变压器绕组结构应变检测方法，包括如下步骤：

步骤1：将光纤传感测试系统布设于电力变压器绕组边缘，回避中性面位置对绕组弯矩的作用，利用不同位置的光纤传感器测得相应截面绕组弯矩；

步骤2：通过截面两端光纤应变测量值差值对所述截面绕组弯矩进行温度补偿，得到温度补偿后的截面绕组弯矩；

步骤3：将所有截面绕组弯矩进行多项式拟合，得到绕组弯矩分布式应变曲线，从而得到绕组整体的应变分布，再经过去噪、温度自补偿数据处理，计算出绕组的弯矩和挠度分布，最终判断绕组受力变形状态。

优选，步骤1中采用的光纤传感测试系统为BOTDA分布式光纤传感测试系统。

进一步优选，步骤1中，回避中性面位置的绕组弯矩通过公式(2)确定

其中：M(x)为某截面处绕组弯矩；I_z为绕组截面惯性矩，桩身各截面基本一致；E为绕组材料弹性模量，绕组各截面基本一致；ε_2ε(x)为某截面处2号光纤受结构作用而产生的真实应变；ε_2′ε(x)为某截面处2′号光纤受结构作用而产生的真实应变；Y(x)为某截面处2号光纤与2′号光纤之间的距离，其中，2号光纤和2′号光纤分别为线型光纤经U型弯折后沿绕组内壁十字交叉倒插入绕组筒内。

进一步优选，步骤2中温度补偿由公式(3)确定

其中：ε_c是分布式光纤传感器对光纤的应变测量值；ε_ε是光纤受结构变形而产生的真实应变；ε_t是环境温度变化造成测量值上的假应变。

进一步优选，步骤3中采用的拟合多项式为：