基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置，所述干式电抗器由多层线圈围合而成的圆柱体，相邻两层线圈之间的间隙形成用于散热和温度传递的风道，在每个所述风道中设有光纤光栅传感器探头，所述光纤光栅传感器探头通过光纤与用于接收光纤光栅传感器探头监测的温度信号的接收模块相连。本实用新型采用无源的光纤光栅温度传感器，可对干式电抗器内部温度进行监测，同时监测信号采用光纤进行传输，整个监测和传输过程皆为光信号而无电信号，有效地避免了在换流站强电磁场、高压的环境下温度的测量和传输皆易受现场环境因素干扰的缺陷。
【专利说明】基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及直流输电【技术领域】，具体涉及一种基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置。
【背景技术】
[0002]特高压换流站所用的干式平波电抗器，其运行和维护的都没有现成的规程规范和技术标准，由于受电抗器自身结构特点、制造工艺以及一直处于强电磁场环境下，随着长时间运行和负荷、环境温度的变化，较其他设备更容易发热等因素的影响，特高压平波电抗器在实际运行中出现了发热，甚至烧损现象，极大地影响了电抗器的寿命。目前运行人员利用常规红外测温手段，对电抗器设备进行特殊巡视。然而，由于干式平波电抗器的空心结构，常规手段只能对平波电抗器表面进行定期测温，对于平波电抗器内部发生的发热异常难以进行实时有效监测，极大地影响了测温工作开展的实效性。
[0003]针对以上要求，目前有采用无线温度传感器的方式实现温度的实时、在线测量的装置，但在换流站强电磁场、高压的环境下其温度的测量和传输皆易受现场环境因素的干扰，导致测量数据的不准确以及传输时数据丢失，同时由于平波电抗器是在线运行设备且处于高压环境，故相关监测装置需具有免维护性，而此类电子有源前端监测设备不具备此特性，同时有源装置安装在平波电抗器这种高压环境下，对平波电抗器的安全运行也会产生潜在安全隐患。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置，其采用无源的光纤光栅温度传感器，监测信号采用光纤进行传输，整个监测和传输过程皆为光信号而无电信号，有效地避免了在换流站强电磁场、高压的环境下温度的测量和传输皆易受现场环境因素干扰的缺陷。
[0005]为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案:
[0006]基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置，所述干式电抗器由多层线圈围合而成的圆柱体，相邻两层线圈之间的间隙形成用于散热和温度传递的风道，在每个所述风道中设有光纤光栅传感器探头，所述光纤光栅传感器探头通过光纤与用于接收光纤光栅传感器探头监测的温度信号的接收模块相连。
[0007]所述光纤光栅传感器探头包括沿风道高度由下至上分布的第一光纤光栅传感器探头、第二光纤光栅传感器探头以及第三光纤光栅传感器探头。
[0008]每个风道中均安装多个且数量相等的第一光纤光栅传感器探头、第二光纤光栅传感器探头以及第三光纤光栅传感器探头，相应的第一光纤光栅传感器探头、第二光纤光栅传感器探头以及第三光纤光栅传感器探头的连线与该干式电抗器的中轴线平行。
[0009]所述接收模块包括光纤分路器和光纤光栅解调仪，所述光纤分路器通过光纤与光纤光栅传感器探头相连，光纤分路器连接至光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪通过以太网与监控终端无线连接。
[0010]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点:
[0011]1、在干式电抗器的风道中设置温度传感器，通过测量对应风道顶部温度的变化，即可全面掌握整个干式电抗器的温度变化状况，找到发热或故障点所在区域。
[0012]2、采用无源的光纤光栅温度传感器，监测信号采用光纤进行传输，整个监测和传输过程皆为光信号而无电信号，有效地避免了在换流站强电磁场、高压的环境下温度的测量和传输皆易受现场环境因素干扰的缺陷。
[0013]3、光纤光栅温度传感器为陶瓷封装的绝缘体，故不会对高压环境下的平波电抗器的安全运行产生影响。
[0014]4、光纤光栅温度传感器的免维护性、绝缘性为强电磁场、高压环境下其它设备的温度监测提供了 一种技术手段。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置的剖视图；
[0016]图2为图1的A向结构示意图；
[0017]图3为监测信号的传输原理图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的内容做进一步详细说明。
[0019]实施例:
[0020]请参照图1和图2所示，干式电抗器的温度监测装置，特别适用于对特高压换流站的干式电抗器进行温度实时监控。由于特高压换流站干式电抗器为由多层线圈I围合而成的圆柱，体多层线圈I共中轴线，并且在相邻两层线圈I之间的间隙形成用于散热和温度传递的风道3，因此我们在该风道3中安装光纤光栅(温度)传感器探头2，然后通过光纤将光纤光栅传感器探头2的监测信号传送给接收模块，此种方式既可以对干式电抗器的内部温度进行监测，又由于整个监测和传输过程皆为光信号而无电信号，有效地避免了在换流站强电磁场、高压的环境下温度的测量和传输皆易受现场环境因素干扰的缺陷。由于干式电抗器的散热和温度传递主要通过层间的风道3进行，干式电抗器的空气呈自下而上流动，故电抗器线圈的任何一点发热，皆可以辐射的方式通过空气的流动，通过对应的风道传递至顶部，通过测量对应风道顶部温度的变化，即可全面掌握整个干式电抗器的温度变化状况，找到发热或故障点所在区域。
[0021 ] 由于线圈I和风道3的各个具体位置的温度不尽相同，因此，在本实用新型较佳的实施例中，采取全方位的立体式测温架构，将干式电抗器中的各个位置的温度尽可能显现出来，以便于对干式电抗器的运行作出分析。具体实现的结构是:每个风道3中均安装沿该风道高度由下至上分布的光纤光栅传感器探头21、光纤光栅传感器探头22以及光纤光栅传感器探头23，并且每个风道3中均有多个光纤光栅传感器探头21、光纤光栅传感器探头22以及光纤光栅传感器探头23，光纤光栅传感器探头21、光纤光栅传感器探头22以及光纤光栅传感器探头23 —一对应，并且相对应的光纤光栅传感器探头21、光纤光栅传感器探头22以及光纤光栅传感器探头23之间的连线与干式电抗器的中轴线平行。
[0022]为了方便起见，可将干式电抗器划分成相应等分的扇形(图2中虚线所示)，扇形的个数根据检测的精密度等来划分，可对每个光纤光栅传感器探头2进行编号，例如A12，其中，A代表扇形区域，I代表第一个线圈所在的风道，2代表在风道的位置，A12就代表了位于A扇形区域在第一个线圈所在风道的光纤光栅传感器探头22。
[0023]如图3所示，接收模块包括光纤分路器4和光纤光栅解调仪5，光纤分路器4通过光纤与光纤光栅传感器探头2相连，光纤分路器4连接至光纤光栅解调仪5，光纤光栅解调仪5通过以太网与监控终端6无线连接。其工作原理是多个光纤光栅传感器探头2的监测信号通过光纤后由光纤分路器4合路实现监测信号的汇集，然后发送给光纤光栅解调仪5，光纤光栅解调仪5对汇集的监测信号进行光电转换，存储，同时通过以太网发送给监控终端6。监控终端6可对各个通道中位于同一高度的光纤光栅传感器探头2进行比较(横向比较)，同时也可以对每个通道内在一条高度直线上的光纤光栅传感器探头2进行比较(纵向比较)。
[0024]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置，所述干式电抗器由多层线圈(I)围合而成的圆柱体，相邻两层线圈(I)之间的间隙形成用于散热和温度传递的风道(3 )，其特征在于，在每个所述风道(3 )中设有光纤光栅传感器探头(2 )，所述光纤光栅传感器探头(2)通过光纤与用于接收光纤光栅传感器探头(2)监测的温度信号的接收模块相连。
2.根据权利要求1所述的基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器探头(2)包括沿风道(3)高度由下至上分布的第一光纤光栅传感器探头(21)、第二光纤光栅传感器探头(22 )以及第三光纤光栅传感器探头(23 )。
3.根据权利要求2所述的基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置，其特征在于，每个风道(3)中均安装多个且数量相等的第一光纤光栅传感器探头(21)、第二光纤光栅传感器探头(22)以及第三光纤光栅传感器探头(23)，相应的第一光纤光栅传感器探头(21)、第二光纤光栅传感器探头(22)以及第三光纤光栅传感器探头(23)的连线与该干式电抗器的中轴线平行。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于光纤测温的特高压换流站干式电抗器温度监测装置，其特征在于，所述接收模块包括光纤分路器(4)和光纤光栅解调仪(5)，所述光纤分路器(4 )通过光纤与光纤光栅传感器探头(2 )相连，光纤分路器(4 )连接至光纤光栅解调仪(5 )，所述光纤光栅解调仪(5 )通过以太网与监控终端(6 )无线连接。
【文档编号】G01K11/32GK203643050SQ201320792365
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】李扬, 郑望其, 宋述波, 张锐, 余荣兴, 罗炜, 陈灿旭, 张文, 谢超, 廖毅, 陈奕海, 祝克伟 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局