[发明专利]一种变压器内部光纤磁场传感器

说明书

本发明公开了一种变压器内部光纤磁场传感器，可以用于油中磁场在线定位测量，识别变压器绕组形变故障。磁场测量系统为磁流体包覆的锥形光纤磁场传感器，锥形光纤磁场传感器的输入端接收有源FBG的反射光信号，输出端连接的光电转换电路将光信号转换为电压信号传输至信号采集与检测系统，信号采集与检测系统的输出端与上位机相连接，采集光电转换电路输出的电信号，并发送电信号到上位机中。上位机对接收的信号进行运算，获得变压器绕组周围磁场的分布情况，实现对变压器故障的在线监测。从而延长变压器的使用寿命，降低变压器运行维护费用。此外，该传感器抗扰动效果好，可以抗变压器油的腐蚀，且可以长期稳定工作。

技术领域

本发明提出一种变压器内部光纤磁场传感器，基于有源FBG和磁流体包覆锥形光纤进行分布式光纤磁场测量，用于识别变压器绕组形变故障，属于高压电气设备在线监测技术领域。

背景技术

电力变压器作为电网输配电的核心设备，其安全可靠运行将直接影响到电力系统电能的正常供应。电力变压器的故障将导致大面积停电事故，有可能造成巨大的经济损失和社会影响。变压器的维修因受现场条件的制约极其不易开展，代价高，耗时长，因此变压器在线状态监测及早期的故障诊断十分必要。对变压器精确的“诊脉”有助于控制故障的影响范围，且有助于针对故障做出最有效的检修方案。统计数据表明变压器故障多数为绕组故障，因此对绕组的在线监测是保障变压器可靠运行的有效手段之一。

绕组故障的主要形式是绕组变形和匝间短路。引起变压器绕组变形的原因是短路冲击电流产生的极大电磁力，这会引起绕组辐向、轴向尺寸变化，导致绕组出现鼓包、扭曲、倾斜塌陷等变形。目前，国内外普遍采用的变压器绕组变形无损检测方法测量变压器绕组匝间短路故障的方法有频率响应法（Frequencyresponseanalysis,FRA），包括扫频法（Sweepfrequency-responseanalysis,SFRA），脉冲频率响应法（Impulsefrequency-responseanalysis,IFRA），以及衍生出来的扫频阻抗法（Sweepfrequencyimpedancemethod，SFI）等。这些方式更适合离线的测量，虽然有实现在线测量的可能性，但是实现手段极其复杂。研究表明，测量变压绕组匝间短路漏磁通的变化可以有效的反映匝间短路故障，并且准确的定位故障点。

光纤磁场传感器以光纤结构作为传感单元，具有质量轻、体积小、耐腐蚀、便于分布式监测等优点。因此光纤磁场传感器在磁场检测技术领域发挥出了重要作用。

发明内容

本发明提出了一种基于有源FBG和磁流体包覆锥形光纤的分布式光纤磁场测量方法，解决变压器油中周围磁场的在线监测问题，可以用来识别变压器绕组形变故障。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变压器油中绕组周围磁场在线定位监测系统，包括磁流体包覆的锥形光纤磁场传感器，有源FBG，光电探测器，光隔离器，980/1550nm滤波片型波分复用器，泵浦光源，采集卡，锥形光纤磁场传感器的输入端接收有源FBG的反射光信号，输出端连接光电转换电路，光电转换电路接收锥形光纤磁场传感器的光信号并转换为电压信号传输至信号采集与检测系统，信号采集与检测系统的输出端与上位机连接，信号采集与检测系统采集光电转换电路输出的电信号，设定电信号存储阈值，储存电信号，自动发射电机号到上位机中，上位机接收信号采集与检测系统的信号进行算法运算。

为实现上述拓扑结构。所述泵浦光源输出的激光经过光隔离器，送入980/1550nm滤波片型波分复用器，利用光分路器将出射光分为n路进入n个有源FBG中，反射光波经过锥形光纤进入密集波分复用器中进行解调，解调出的信号通过光电探测器进入采集卡中。