专利名称：电力变压器绕组内部温度和应力的监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力变压器监测中的光纤传感领域，具体涉及一种电力变压器绕 组内部温度和应力的监测系统。
背景技术：
目前国内外电力变压器线圈绕组的温度测量方法主要有三种第一种是通过安装 在变压器绕组线圈表面的传感器，测量电力变压器绕组线圈的表面温度，但该方法只能测 量电力变压器绕组表面温度，未能真实反映绕组最热点温度。第二种是通过测量介质温度， 间接测量电力变压器绕组线圈内部温度，经工程实践证明，该方法得到的绕组内部线圈温 度不精确。第三种是通过较为复杂的光纤光栅传感器测量电力变压器绕组线圈的内部温 度，该方法的光栅传感器安装复杂，可测点有限。而国内外对线圈绕组内部应力的测量只能 通过绕组的形变测试装置即绕组变形仪间接的测量，不但不能实时反应绕组的应力变化， 且由于测量结果重复率低，易造成误判。因此，有必要提供一种能够准确测量出变压器绕组内各点温度和应力的变压器绕 组内部温度和应力的监测系统，以满足实际工程需要。
发明内容本实用新型的目的是提供一种基于布里渊散射原理的变压器绕组内部温度和应 力的监测系统，经样机试验证明，可准确测量出变压器绕组内各点温度和应力，真实反应最 热点温度和绕组由于形变受到的应力，且测量结果重复率高，可极大地提高电力变压器绕 组内部温度和应力的测量的精确性和灵活性。本实用新型采用的技术方案是一种电力变压器绕组内部温度和应力的监测系 统，其特征在于，系统包括激光光源、光纤传感器、频移检测电路、放大电路、滤波采样电路 及显示器，所述激光光源发出的光经过所述光纤传感器产生布里渊散射，所述光纤传感器 预埋在电力变压器绕组的电磁线内，电力变压器绕组内部的温度和应力影响所述光纤传感 器的布里渊散射信号的频率，所述光纤传感器传回的布里渊散射信号经过所述频移检测 电路转换为电信号，再经过所述放大电路和所述滤波采样电路，得出绕组内部分布式的温 度和应力信息，最后送显示器显示。如上所述的电力变压器绕组内部温度和应力的监测系统，其特征在于，所述光纤 传感器为单模光纤传感器。与现有技术相比，本实用新型的优点在于(1)本实用新型解决了传统电力变压器绕组内部温度应力不能直接测量的问题， 提高了变压器绕组内部温度应力测量的灵活性和精确性。(2)本实用新型实现了单根光纤同时测量电力变压器绕组内部温度和应力的问 题，整个光纤都是传感器。可以准确地测量到绕组线圈内部最热点和绕组应力分布。(3)本实用新型能准确测量电力变压器绕组内部的温度和应力分布，本实用新型可以测量50km内每0. Im间隔的温度和应力。温度分辨率可达到0. 1度，应变的分辨率可 达至Ij 2 μ ε。
图1是本实用新型实施例的电力变压器绕组内部温度和应力的监测系统的变压 器铁心和线圈的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详细说明。附图中的符号说明①、绕制在变压器铁心原方的传感光纤；②、绕制在变压器原 方的电磁线；③、绕制在变压器铁心副方的传感光纤；④、绕制在变压器副方的电磁线；⑤、 变压器铁心；⑥、变压器原方；⑦、变压器副方；⑧、激光源；⑨、频率检测电路；⑩、信号放大 电路； 、信号处理电路； 、显示器。本实用新型所述的变压器绕组内部温度和应力监测系统主要包括激光光源，光 纤传感器，频移检测电路，放大电路，滤波采样电路及显示器。首先安装电力变压器绕组内 部光纤，将传感光纤连接在激光源和测量回路上，激光源发出的光，经过光纤传感器形成闭 合的光路。当传感器光纤的任意一点或者任意一段有温度和应力变化时，光纤就反射回一 个与自身温度和应变相对应的布里渊散射窄谱脉冲光信号；信号处理部分对返回信号列 进行放大滤波采样和分析，将光在光纤中的布里渊散射频率标定到对应的温度值和应力 值。标定完成后，将标定数据进行最小二乘拟合获取温度和应力值与散射频率之间的映射 关系。然后再将实时测到的光纤布里渊散射频率通过映射关系计算得到温度和应力值。(1)安装光纤传感器与传统电力变压器电磁线不同，本实用新型先将单模或者多模光纤传感器掩埋在 裸电磁线中，然后按照常规工艺绕制电力变压器原方和副方的线圈。(2)测量光在光纤中的基准频率和布里渊散射频率基准光频率和布里渊散射光频率的测量符合一般光频率测量的方法，首先被测光 信号通过频率检测电路(图1中⑨)将光信号转换为电信号，电信号经过信号放大电路(图 1中⑩)放大送给信号处理电路(图中1中 )进行分析处理获取频率，最后送给显示器 (图中1中 )显示频率信号。(3)布里渊散射频率标定因布里渊散射频率的偏移量与光纤应变和温度的变化有很好的线性关系，因此只 需将获取的布里渊散射频率信号转换为温度和应力信号就可获取温度和应力值。下面详细 的描述信号标定过程首先将装设有光纤的电力变压器放置在常温20摄氏度( = 20)且不受应力的 情况下，记下布里渊散射频率的频率偏移为％。其次在不受应力的情况下，温度每升高5摄氏度，分别记录下对应的布里渊散射 频率的频率偏移记yi。一直将温度升高到T摄氏度。这样一共就测量了 η组数据。应用最 小二乘法进行拟合。[0023]引入平均值
权利要求1.一种电力变压器绕组内部温度和应力的监测系统，其特征在于，系统包括激光光 源、光纤传感器、频移检测电路、放大电路、滤波采样电路及显示器，所述激光光源发出的光 经过所述光纤传感器产生布里渊散射，所述光纤传感器预埋在电力变压器绕组的电磁线 内，电力变压器绕组内部的温度和应力影响所述光纤传感器的布里渊散射信号的频率，所 述光纤传感器传回的布里渊散射信号经过所述频移检测电路转换为电信号，再经过所述放 大电路和所述滤波采样电路，得出绕组内部分布式的温度和应力信息，最后送显示器显示。
2.根据权利要求1所述的电力变压器绕组内部温度和应力的监测系统，其特征在于， 所述光纤传感器为单模光纤传感器。
专利摘要本实用新型提供一种电力变压器绕组内部温度和应力的监测系统，系统包括激光光源、光纤传感器、频移检测电路、放大电路、滤波采样电路及显示器，所述激光光源发出的光经过所述光纤传感器产生布里渊散射，所述光纤传感器预埋在电力变压器绕组的电磁线内，电力变压器绕组内部的温度和应力影响所述光纤传感器的布里渊散射信号的频率，所述光纤传感器传回的布里渊散射信号经过所述频移检测电路转换为电信号，再经过所述放大电路和所述滤波采样电路，得出绕组内部分布式的温度和应力信息，最后送显示器显示。本实用新型监测系统可准确测量出变压器绕组内各点温度和应力，真实反应最热点温度和绕组由于形变受到的应力。
文档编号G01L1/24GK201926525SQ20102052052
公开日2011年8月10日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者全江华, 关庆华, 卢文华, 左文霞, 张海龙, 李丰攀, 杜思思, 石延辉, 聂德鑫 申请人:国网电力科学研究院, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司