一种电力系统的保护装置的制作方法

本实用新型属于电力领域，具体涉及一种电力系统的保护装置。

背景技术：

在电力系统实际运行中，事故的发生和预防往往和监控的方式相关，我国的电网遍布广阔，连接着城市与边陲，连接着高原与荒漠，变电站作为电力系统的重要枢纽，时刻变送着电力，有些变电站地理位置较偏僻，交通不便，如遇大范围低温雨雪，或冰冻灾害，线路短路或内部零件老化，都容易出现故障，如故障不及时发现，就会由小故障变成大故障，导致整个继电系统遭到破坏，进而造成大范围的停电，因此我们需要一种简单实用，安全灵敏的保护装置来监控变电站变压器局部的状态，同时传送给运营调度监测中心。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种电力系统的保护装置，简单实用，安全灵敏，能够监控变电站变压器局部的状态，同时传送给运营调度监测中心，避免电力故障。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括变压器，变压器内设置有高压绕组，高压绕组的内侧设置有低压绕组，所述低压绕组的内侧中央设置有铁芯，所述高压绕组或低压绕组上缠绕有若干根传感光纤，所述传感光纤能够随高压绕组或低压绕组产生形变，传感光纤集束组成光缆；所述光缆连接至能够检测传感光纤形变的变电站检测配套部分。

所述变电站检测配套部分包括依次连接的测光盒、第一隔离器、偏振控制器、起偏器、保偏隔离器、耦合器组件、光探测器、第二隔离器和模/数转换器，模/数转换器连接至信息处理端，所述传感光纤连接至耦合器组件。

所述第一隔离器与偏振控制器间设置有第一EDFA，所述第二隔离器与模/数转换器间设置有第二EDFA。

所述耦合器组件包括若干个串联的耦合器，每根传感光纤连接有一个耦合器。

所述耦合器为90％/10％光耦合器。

所述测光盒包括激光脉冲发生器及接收器。

所述传感光纤采用单模光纤。

与现有技术相比，本实用新型采用传感光纤测量变压器变形的应变范围和温度变化范围，将传感光纤紧绕缠在变压器内的高压绕组或低压绕组上，当高压绕组或低压绕组发生变形时，传感光纤相应的发生变形，形变导致辐射模变化，辐射模增大或减小，从而使传感光纤的损耗和输出、或输入光功率发生变化，利用这一特征，通过变电站检测配套部分对光纤输出光功率频谱的分析，即能判断变压器是否发生变形及变形程度，并通过对背向散射光的测量，可完成对弯曲变形发生位置的判断。本实用新型结构简单实用，安全灵敏，对布光线路进行了结构优化，便于分布扩展，能有效的监控变电站变压器局部的状态，同时传送给调度监测中心，保护电力系统的安全。

进一步，测光盒OTDR内有激光脉冲发生器及接收器，可发出特定频率和功率的光脉冲，并通过耦合器耦合到传感光纤中，传感光纤中的散射光再返回到入射端，再经耦合器耦合传感光纤中的进光，进光通过光探测器，探测其功率并转换成电信号，再经EDFA放大、滤波，经模/数转换器进行数字信号转换，最后将结果送到信息处理端，进行监测，监测光纤的背向散射光数据，可判断出弯曲变形发生的位置，光探测器也可获得光功率的频谱特征图，并根据输出光功率频谱图的变化，判断出弯曲变形的程度。

进一步，传感光纤优选对温度不敏感且抗高温的单模光纤，消除温度对测量结果的影响。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为变电站检测配套部分的结构示意图；

图3为传感光纤耦合示意图；

图4为传感光纤弯曲传感部分示意图；

图5为测试传感光纤随温变化特征示意图；

图6为测试传感光纤随曲率变化特征示意图；

图中，1-高压绕组、2-传感光纤、3-低压绕组、4-光缆、5-铁芯、6-变压器、7-变电站监测配套部分。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明说附图对本实用新型作进一步的解释说明。

参见图1，本实用新型包括变压器6，变压器6内设置有高压绕组1，高压绕组1的内侧设置有低压绕组3，低压绕组3的内侧中央设置有铁芯5，高压绕组1或低压绕组3上缠绕有若干根传感光纤2，传感光纤2能够随高压绕组1或低压绕组3产生形变，传感光纤2集束组成光缆4；光缆4连接至能够检测传感光纤2形变的变电站检测配套部分7。

参见图2，变电站检测配套部分7包括依次连接的测光盒、第一隔离器、起偏器、保偏隔离器、耦合器组件、光探测器、第二隔离器和模/数转换器，模/数转换器连接至信息处理端，传感光纤2连接至耦合器组件。第一隔离器与偏振控制器间设置有第一EDFA，第二隔离器与模/数转换器间设置有第二EDFA。耦合器组件包括若干个串联的耦合器，每根传感光纤2连接有一个耦合器，耦合器为90％/10％光耦合器，测光盒包括激光脉冲发生器及接收器。传感光纤2采用对温度不敏感且抗高温的单模光纤。

参见图1，本实用新型包括传感光纤2、变压器6和变电站监测配套部分7，变压器6内部含有高压绕组1，高压绕组1内侧置有低压绕组3，低压绕组3内侧中央置有铁芯5；传感光纤2紧缠绕在高压绕组1或低压绕组3上，传感光纤2集束组成光缆4，光缆4连接变电站检测配套部分7。变电站监测配套部分7包含有一个测光盒，测光盒连接第一隔离器，第一隔离器通过第一EDFA连接偏振控制器和起偏器，起偏器连接保偏隔离器，保偏隔离器连接耦合器组件。

光缆4内的传感光纤2分别连接至一组串联的耦合器，每根传感光纤2连接一个耦合器，耦合器连接光探测器，光探测器连接第二隔离器，第二隔离器通过第二EDFA连接模/数转换器，模/数转换器连接至信息处理端。光耦合器具体为90％/10％光耦合器。

参见图3和图4，测量变压器变形的应变范围和温度变化范围，传感光纤优选温度不敏感且抗高温的光纤。将传感光纤紧绕缠在变压器内的高压绕组或低压绕组上，当高压绕组发生变形时，传感光纤相应的发生变形，形变导致辐射模变化，辐射模增大或减小，从而使传感光纤的损耗和输出、或输入光功率发生变化；实施时，利用这一特征，通过对光纤输出光功率频谱的分析，即能判断变压器是否发生变形及变形程度，并通过对背向散射光的测量，本领域技术人员可完成对弯曲变形发生位置的判断。

参见图3，测光盒OTDR内有激光脉冲发生器及接收器，可发出特定频率和功率的光脉冲，并通过耦合器耦合到光纤中，光纤中的散射光再返回到入射端，再经耦合器耦合传感光纤中的进光，进光通过光探测器，探测其功率并转换成电信号，再经EDFA放大、滤波，经模/数转换器进行数字信号转换，最后将结果送到信息处理端，进行监测，监测光纤的背向散射光数据，可判断出弯曲变形发生的位置，光探测器也可获得光功率的频谱特征图，并根据输出光功率频谱图的变化，判断出弯曲变形的程度。

参见图5和图6，传感光纤优选用对温度不敏感的单模光纤来消除温度的影响，并进行曲率测量，测试温度从0-100℃变化，为检测提供初始参考数据。

本实用新型工作原理是，假设输入的光信号功率为Pi，光纤上的任意点距离光纤入射端为S，则该处的光功率为：

As为光纤衰减系数，如光在入射端S’处被散射，则背向散射光返回入射端的光功率为：

B(S’)为光纤在S’点的背向散射系数；As’(x)为背向衰减系数。如变压器发生弯曲变形，传感光纤也随之形变或抖动，导致辐射模发生改变，纤芯中的传输模，一部分成为辐射模，另一部分变成泄漏模，从而光能的损耗也随之改变。光探测器会感应到损耗，并把信号实时传至信息处理端，相关技术人员可检测电力系统中变压器的形变，并响应或故障处理。