侵入式变压器油中局部放电特高频光脉冲检测方法及系统与流程

本发明涉及一种变压器局部放电检测技术，尤其是涉及一种侵入式变压器油中局部放电特高频光脉冲检测方法及系统。

背景技术：

局部放电的测量是以局部放电所产生的各种现象为依据，通过能表述该现象的物理量来表征局部放电的状态。局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声波、发光、发热以及出现新的生成物等。因此与这些现象相对应，局部放电的检测方法可分为电气测量法和非电测量法两大类。非电测量法主要包括超声波检测法、光测法、红外检测法、化学检测法等。这些方法的优点是测量中不受电气的干扰，抗干扰能力强。

光测法是通过检测局部放电产生的光辐射作为测量依据的。通过局放光脉冲本身或光电转换后，可以进行局部放电光谱分析、局放光脉冲检测(单个和序列)、局放定位、电气绝缘老化机理以及局放电磁波传播特性等各种研究，从而以不同角度深入对局部放电机理的理解。侵入式特高频局部放电监测在灵敏度、抗干扰等方面具有很大优势，但仅存单一性质信号源的判据往往使得检测人员或运行人员对是否存在局部放电存在较大疑惑，不敢轻易下结论。如果将局部放电光传感器设计成侵入式，在封闭的变压器壳体内，将大大降低外包可见光等信号干扰和识别问题。目前，特高频、光信号局部放电检测的方法和技术已在在线监测、带电检测中广泛使用，但均是两套系统，或者两个独立的传感器，联合使用时效率低、信号分析时需人为介入判断。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种侵入式变压器油中局部放电特高频光脉冲检测方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种侵入式变压器油中局部放电特高频光脉冲检测方法，包括：

设计成一体化的具备同时测量特高频、光脉冲信号的局部放电传感器，通过变压器壳体上的放油阀，深入变压器箱体内的变压器油中；

局部放电特高频信号经过同轴电缆，滤波放大后，经数据采集送至控制和显示装置；

局部放电光脉冲信号经过光纤传输，光电转换和放大后，经同步数据采集送至控制和显示装置。

该方法具体包括以下步骤：

步骤1，基于微机电设计和加工技术，将局部放电特高频、光脉冲信号测量模块封装成一体化传感器；

步骤2，将一体化传感器利用变压器壳体上的放油阀进行安装，深入于变压器油内；

步骤3，对局部放电特高频信号进行滤波与放大，光脉冲信号进行光电转换与放大处理；

步骤4，利用双通道数据采集装置对局部放电特高频、光脉冲信号进行同步采集、存储和传输；

步骤5，局部放电特高频、光脉冲信号显示和对比分析，打印结果。

一种侵入式变压器油中局部放电特高频光脉冲检测系统，包括：侵入式一体化传感器封装外壳模块、局部放电特高频检测模块、局部放电光脉冲检测模块、同轴电缆模块、光纤传输模块、特高频信号滤波和放大模块、光电转换和放大模块、双通道采集装置模块、控制与显示装置模块和打印模块；

所述的侵入式一体化传感器封装外壳模块利用微机电设计和加工技术将局部放电特高频检测模块和局部放电光脉冲检测模块封装在一起，形成了一体化的具备同时测量特高频、光脉冲信号的局部放电传感器；

所述的侵入式一体化传感器封装外壳模块通过同轴电缆模块和光纤传输模块分别连接于特高频信号滤波和放大模块和光电转换和放大模块；

所述的双通道采集装置模块采集经过滤波和放大后的局部放电特高频脉冲信号和经光电转换和放大后的局部放电光脉冲信号，将数据送入控制与显示装置模块进行显示和打印模块进行打印。

所述的侵入式一体化传感器封装外壳模块通过变压器壳体模块上的变压器放油阀模块进行安装。

所述的侵入式一体化传感器封装外壳模块按照电场计算要求深入于变压器放油阀模块中，与变压器壳体模块形成设定距离L。

所述的控制与显示装置模块通过数据线对特高频信号滤波和放大模块、光电转换和放大模块、双通道采集装置模块进行参数设置。

与现有技术相比，本发明从实际应用出发，客服现有局部放电特高频、光信号检测传感器相互独立使用存在的缺点，提出一种侵入式变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号检测方法。即使用微机电设计和加工技术，改变现有的侵入式特高频局部放电传感器结构，设计成一体化的具备同时测量特高频、光脉冲信号的局部放电传感器，通过滤波和放大器模块、光电转换和放大模块，再利用双通道数据同步采集装置，形成一种能够同时测量变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号的检测方法。且具有简单、实用、降低电磁和外部可见光干扰问题等优点，可用于分析变压器内部局部放电信号和定位。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的系统方框示意图。

图2为本发明一较佳实施例的方法流程图。

图3为本发明一较佳实施例的一体化传感器装置的示意图。

图4为图3的剖视图。

图5为本发明一较佳实施例的得到的放电脉冲示意图。

其中图1中，1为变压器壳体模块、2为变压器放油阀模块、3为变压器油模块、4为侵入式一体化传感器封装外壳模块、5为局部放电特高频检测模块、6为局部放电光脉冲检测模块、7为同轴电缆模块、8为光纤传输模块、9为特高频信号滤波和放大模块、10为光电转换和放大模块、11为双通道采集装置模块、12为控制与显示装置模块、13为打印模块；

图3和4中，a为普通光纤，b为同轴电缆，c为特高频传感器，d为有机玻璃封装，e为荧光光纤。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明的具体结果可参照附图，图1是本发明一较佳实施例的侵入式变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号检测方法的主要模块方框图。如图1所示，该侵入式变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号检测方法至少包括：变压器壳体模块1、变压器放油阀模块2、变压器油模块3、侵入式一体化传感器封装外壳模块4、局部放电特高频检测模块5、局部放电光脉冲检测模块6、同轴电缆模块7、光纤传输模块8、特高频信号滤波和放大模块9、光电转换和放大模块10、双通道采集装置模块11、控制与显示装置模块12和打印模块13。

模块之间联接关系：侵入式一体化传感器封装外壳模块4利用微机电设计和加工技术将局部放电特高频检测模块5和局部放电光脉冲检测模块6封装在一起，形成了一体化的具备同时测量特高频、光脉冲信号的局部放电传感器；侵入式一体化传感器封装外壳模块4基于变压器壳体模块1上的变压器放油阀模块2进行安装，安装时由于工艺的设计和尺寸的配合，可以实现不漏油安装，此外，为确保传感器的测量精度，侵入式一体化传感器封装外壳模块4按照电场计算要求深入于变压器放油阀模块2中，与变压器壳体模块1形成一定距离L；侵入式一体化传感器封装外壳模块4通过同轴电缆模块7和光纤传输模块8分别连接于特高频信号滤波和放大模块9和光电转换和放大模块10；双通道采集装置模块11采集经过滤波和放大后的局部放电特高频脉冲信号和经光电转换和放大后的局部放电光脉冲信号，将数据送入控制与显示装置模块12进行显示和打印模块13进行打印，供技术人员分析；控制与显示装置模块12可以通过数据线对特高频信号滤波和放大模块9、光电转换和放大模块10、双通道采集装置模块11进行参数设置。

本发明提供了一种侵入式变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号检测方法，使用微机电设计和加工技术，改变现有的侵入式特高频局部放电传感器结构，设计成一体化的具备同时测量特高频、光脉冲信号的局部放电传感器，通过变压器壳体上的放油阀，深入变压器箱体内的变压器油中。其中局部放电特高频信号经过同轴电缆，滤波放大后，经数据采集送至控制和显示装置；局部放电光脉冲信号经过光纤传输，光电转换和放大后，经同步数据采集送至控制和显示装置。形成一种能够同时测量变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号的检测方法。

本发明提供了一种基于侵入式传感器，同时测量变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号的检测方法。

本发明提供了一种比传统局部放电光脉冲信号更加有效的侵入式检测方法，其不但解决了电磁干扰问题，同时也避免了原检测受外部可见光影响定位的问题。

本发明提供了一种新型的局部放电信号特高频、光脉冲检测相互佐证(光-电联合)分析方法。

本发明的上述技术问题主要是通过以下技术方案的得以解决的：

如图2所示，一种侵入式变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，基于微机电设计和加工技术，将局部放电特高频、光脉冲信号测量模块封装成一体化传感器；

步骤2，将一体化传感器利用变压器壳体上的放油阀进行安装，深入于变压器油内；

步骤3，对局部放电特高频信号进行滤波与放大、光脉冲信号进行光电转换与放大处理；

步骤4，利用双通道数据采集装置对局部放电特高频、光脉冲信号进行同步采集、存储和传输；

步骤5，局部放电特高频、光脉冲信号显示和对比分析，打印结果。

侵入式变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号检测方法形成的一体化传感器装置的示意图如图3和4所示。使用4根-90度对称分布的荧光光纤并联检测局部放电光脉冲。使用荧光光纤检测放电光脉冲与普通光纤方法一样，只是使用荧光光纤作为探头代替普通光纤。荧光光纤由于不受数值孔径的影响，整段都可以接受局部放电光，因此安装较方便。图3中4个单根荧光光纤由联结器相连后再与普通光纤相连，将光脉冲信号输出至光电转换和放大装置，单根荧光光纤长度与特高频检测传感器长度一致。

其中，检测方法涉及的传感器、滤波和放大、数据采集的参数分别如下定义：

(1)特高频模块

检测频带：300MHz～1500MHz；

检测通道：1CH；

滤波带宽：500MHz～1500MHz；

动态范围：-80～15dBm；

采样率：3GS/s；

(2)光脉冲模块

光谱频段：500-1000nm；

检测通道：1CH；

灵敏度：≤3dB；

采样率：3GS/s；

(3)显示和分析

显示：单个脉冲波形、峰值-时间序列以及PRPD谱图；

分析：信号趋势分析、模式识别等。

一种侵入式变压器油中局部放电特高频、光脉冲信号检测方法基于图3得到的局部放电特高频、光脉冲单个波形示例如图5所示。

就1)一体化传感器设计和加工定义、2)信号采集方式和3)光脉冲传感器结构布置，二个环节做以下说明：

1)一体化传感器设计和加工定义

本发明采用基于微机电设计和加工技术，将局部放电特高频、超声波信号测量模块封装成一体化传感器，也可以采用其他设计或加工方法。

2)信号采集方式

图2中描述的双通道数据采集装置对局部放电特高频、光脉冲信号进行采集、存储和传输，也可以利用多通道采集实现，或分布式采集方式实现监测网络。

3)光脉冲传感器结构布置

图4中描述的光脉冲传感器利用4个荧光光纤为4根-90度对称布置，也可以6根-60度、12-30度布置等对称方式布置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。