变压器油中微水在线监测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及变压器在线监测和故障诊断。本实用新型针对现有技术中变压器油中微水在线监测的不足，测量精度受环境影响较大的问题，提供一种变压器油中微水在线监测装置，包括宽谱光源、光耦合器、光纤光栅传感器、密集型光波复用模块、光电放大模块，光纤光栅解调仪、数据采集模块及处理模块，所述宽谱光源与光耦合器连接，光耦合器分别与光纤光栅传感器及密集型光波复用模块连接，光纤光栅传感器设置于油箱内，所述密集型光波复用模块与光电放大模块连接，光电放大模块与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与数据采集模块连接，数据采集模块与处理模块连接。适用于变压器油箱。
【专利说明】
变压器油中微水在线监测装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及变压器在线监测和故障诊断，特别涉及变压器油中微量水分进行在线监测。
【背景技术】
[0002]变压器油中微量水分主要来自外部潮湿空气的入侵和内部绝缘材料分解。油中含水会引起油绝缘性能的劣化，缩短变压器的使用寿命，危害电力变压器的安全、可靠运行。现行的微水在线监测方法主要有介电常数法、射频法、红外光谱法，其中研究较多的是介质常数法。与传统的取样分析相比，在线监测法无需定期取定量的油样进行复杂的操作和费时的分析，可以避免人为因素的影响。但在实际应用中，射频法对于微量水分的测量精度较低，红外光谱法受测试仪的工作时间影响较大，可能会因工作曲线的偏移而影响测量结果的精确度。介电常数法是通过电容相对介电常数因微水变化而实现的，等效于电容式湿度传感器。这种方法当下研究比较多的是用高分子材料做成的电容式湿度传感器，但是在高湿条件下其误差较大，而且容易受环境温度影响，抗污能力差。
[0003]目前直接测量变压器油中微水含量在工程实践中尚有较大难度，不易实现，而且油中微水溶解度的变化也会影响其测量的准确度。光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、性能稳定等优点，在工业中已有成熟应用，但国内外通过光纤光栅传感器来间接测量变压器油中微水含量的研究还很少。
[0004]从变压器复杂的组成结构和特殊的运行环境来看，微水含量的监测目前仍存在测量周期长、准确度低、操作复杂的问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题，就是针对变压器油中微水在线监测的不足，测量精度受环境影响较大的缺点，提供一种变压器油中微水在线监测装置。
[0006]本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，变压器油中微水在线监测装置，包括宽谱光源、光親合器、光纤光栅传感器、密集型光波复用模块、光电放大模块，光纤光栅解调仪、数据采集模块及处理模块，所述宽谱光源与光耦合器连接，光耦合器分别与光纤光栅传感器及密集型光波复用模块连接，光纤光栅传感器设置于油箱内，所述密集型光波复用模块与光电放大模块连接，光电放大模块与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与数据采集模块连接，数据采集模块与处理模块连接。
[0007]具体的，所述光纤光栅传感器设置于高强度致密塑料网中。
[0008]具体的，还包括分路器，所述光耦合器通过分路器与光纤光栅传感器连接。
[0009]进一步的，所述光纤光栅传感器至少为一个且与分路器分路输出端一一对应。
[0010]进一步的，所述光纤光栅传感器设置在油箱上、中、下三个位置，且至少有一个设置在油面上方。
[0011]具体的，还包括控制模块，所述处理模块通过控制模块与宽谱光源连接。
[0012]具体的，还包括报警模块，所述报警模块与处理模块连接。
[0013]具体的，还包括通讯模块，所述通讯模块分别与智能终端及处理模块连接。
[0014]具体的，所述光纤光栅传感器包括光纤布拉格光栅一、光纤布拉格光栅二、光纤包层及聚酰亚胺薄膜，所述光纤布拉格光栅一与光纤布拉格光栅二串联后设置于光纤包层中，光纤布拉格光栅一的光纤包层外侧设置有聚酰亚胺薄膜。
[0015]本实用新型的有益效果是:本实用新型中采用光耦合器以光为媒介传输电信号，信号单向传输，输入、输出间互不影响，工作稳定、使用寿命长；
[0016]采用密集型光波复用模块能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输，费用更低，节约了成本；
[0017]采用光分路器能将光信号进行耦合、分支、分配，抗干扰性好；
[0018]采用高速多通道光纤光栅解调仪可通过光纤光栅波长的变化得出外界物理量的变化，功能完备、测量重复精度高。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型变压器油中微水在线监测装置实施例的结构图；
[0020]图2为本实用新型变压器油中微水在线监测装置实施例中光纤光栅传感器结构图。
[0021]以下结合实施例的【具体实施方式】，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及实施例详细描述本实用新型的技术方案:
[0023]本实用新型针对现有技术中变压器油中微水在线监测的不足，测量精度受环境影响较大的问题，提供一种变压器油中微水在线监测装置，包括宽谱光源、光耦合器、光纤光栅传感器、密集型光波复用模块、光电放大模块，光纤光栅解调仪、数据采集模块及处理模块，所述宽谱光源与光耦合器连接，光耦合器分别与光纤光栅传感器及密集型光波复用模块连接，光纤光栅传感器设置于油箱内，所述密集型光波复用模块与光电放大模块连接，光电放大模块与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与数据采集模块连接，数据采集模块与处理模块连接。本实用新型中采用光耦合器以光为媒介传输电信号，信号单向传输，输入、输出间互不影响，工作稳定、使用寿命长;采用密集型光波复用模块能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输，费用更低，节约了成本;采用光分路器能将光信号进行耦合、分支、分配，抗干扰性好;采用高速多通道光纤光栅解调仪可通过光纤光栅波长的变化得出外界物理量的变化，功能完备、测量重复精度高。
[0024]实施例
[0025]本例以光纤光栅传感器为基础，间接地通过变压器油的温度和上部空间相对湿度去计算油中微水含量。在封闭的变压器油箱中，含有微水的变压器油会与密闭环境之间进行水分子交换，最终达到平衡，平衡时油中水分含量是相对湿度和溶解度的乘积。其中水分溶解度是固定值，可以提前测定，相对湿度则由光纤光栅传感器在线测量获得。光纤光栅传感器以光纤布拉格波长的调制来获取传感信息。可以实时的测量变压器油的水分变化和温度值，增加一些其它的仪器还可以诊断出变压器含水后引起的其他故障。这种装置成本较低，对于变压器故障在线监测十分有用。
[0026]具体的结构图如图1所示，包括宽谱光源、光耦合器、光纤光栅传感器、密集型光波复用模块、光电放大模块，光纤光栅解调仪、数据采集模块及处理模块，所述宽谱光源与光耦合器连接，光耦合器分别与光纤光栅传感器及密集型光波复用模块连接，光纤光栅传感器设置于油箱内，所述密集型光波复用模块与光电放大模块连接，光电放大模块与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与数据采集模块连接，数据采集模块与处理模块连接。还包括分路器，所述光耦合器通过分路器与光纤光栅传感器连接。本例中光纤光栅传感器为三个分别设置在油箱上、中、下三个位置，且至少有一个设置在油面上方。
[0027]其中，光纤光栅传感器的结构如图2所不，包括光纤布拉格光栅一、光纤布拉格光栅二、光纤包层及聚酰亚胺薄膜，所述光纤布拉格光栅一与光纤布拉格光栅二串联后设置于光纤包层中，光纤布拉格光栅一的光纤包层外侧设置有聚酰亚胺薄膜。
[0028]本例的宽谱光源的作用是为了给前端传感器检测提供光信号，这种光信号包含了原始的波长信息。光纤光栅传感器的作用是检测变压器油的温度和湿度，然后由处理模块根据湿度和溶解度换算出微水含量。在油中水分和温度的影响下光纤光栅传感器将温度和湿度变化量转变成谐振反射波长位移，谐振反射波长变化经过光电放大和光纤光栅解调仪的处理后可以得到反射波长的位移与温湿度变化线性关系曲线，由此对应曲线即可得出温湿度值。光电放大是为了将获取的光波长信号放大，便于后续处理和分析。光纤光栅解调仪的作用是通过光纤光栅波长分析，得出反映外界物理量的变化的中心谐振反射波长。光耦合器起着光电隔离的作用，可以防止不同信号相互干扰。分路器能把光信号分别传送给不同位置的传感器探头，同时把每个传感器检测到的信息分路送回光耦合器。密集型光波复用能组合一组光波长用一根光纤进行传送，在对反射波长进行滤波的同时节约了成本。
[0029]其中，光耦合器以光为媒介传输电信号，信号单向传输，输入、输出间互不影响，工作稳定、使用寿命长;密集型光波复用模块能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输，费用更低，节约了成本;光分路器能将光信号进行耦合、分支、分配，抗干扰性好；采用高速多通道光纤光栅解调仪可通过光纤光栅波长的变化得出外界物理量的变化，功能完备、测量重复精度高。
[0030]优选的，为了保证光纤光栅传感器的使用寿命，本例中光纤光栅传感器设置于高强度致密塑料网中。
[0031]为了进一步实现自动化功能，本例中还包括控制模块，所述处理模块通过控制模块与宽谱光源连接。使用时，可以在处理模块中预设控制程序，可以实现根据预设控制程序利用控制模块对宽谱光源进行开启或关闭的控制，无需人力进行控制。另外，还包括通讯模块，所述通讯模块分别与智能终端及处理模块连接。用户可以使用智能终端通过通讯模块实现对装置的远程控制，如有意外状况，也可以通过预设程序将意外状况实时下发至用户智能终端，从而实现用户对变压器油箱的有效监控。
[0032]进一步的，本例还包括报警模块，所述报警模块与处理模块连接。当系统根据预设程序检测出油箱出现故障时，微水含量超出预警值时，启动报警模块进行报警，提醒用户实时检修，同时报警信息也可以通过上述通讯模块下发至用户智能终端。
【主权项】
1.变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，包括宽谱光源、光耦合器、光纤光栅传感器、密集型光波复用模块、光电放大模块，光纤光栅解调仪、数据采集模块及处理模块，所述宽谱光源与光耦合器连接，光耦合器分别与光纤光栅传感器及密集型光波复用模块连接，光纤光栅传感器设置于油箱内，所述密集型光波复用模块与光电放大模块连接，光电放大模块与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪与数据采集模块连接，数据采集模块与处理模块连接。2.根据权利要求1所述的变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器设置于高强度致密塑料网中。3.根据权利要求1所述的变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，还包括分路器，所述光耦合器通过分路器与光纤光栅传感器连接。4.根据权利要求3所述的变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器至少为一个且与分路器分路输出端 对应。5.根据权利要求4所述的变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器设置在油箱上、中、下三个位置，且至少有一个设置在油面上方。6.根据权利要求1所述的变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，还包括控制模块，所述处理模块通过控制模块与宽谱光源连接。7.根据权利要求1所述的变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与处理模块连接。8.根据权利要求1所述的变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，还包括通讯模块，所述通讯模块分别与智能终端及处理模块连接。9.根据权利要求1所述的变压器油中微水在线监测装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器包括光纤布拉格光栅一、光纤布拉格光栅二、光纤包层及聚酰亚胺薄膜，所述光纤布拉格光栅一与光纤布拉格光栅二串联后设置于光纤包层中，光纤布拉格光栅一的光纤包层外侧设置有聚酰亚胺薄膜。
【文档编号】G01N21/01GK205643143SQ201620454915
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】刘春鹏, 姚毅, 梅幼亚
【申请人】四川理工学院