為入TL^經(jīng)過親合器傳入光纖布喇格光柵中，光纖布喇格光柵反射光經(jīng)過親合器傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器中，光電轉(zhuǎn)換器將光強信號轉(zhuǎn)化成電信號，由數(shù)字示波器采集顯示。當超聲波作用于光纖布喇格光柵時，光纖光柵受到超聲波振動的微擾，其輸出的反射波波長在一定范圍Δ λ內(nèi)漂移，引發(fā)反射光中波段的光強發(fā)生變化，進而導致示波器采集到的電壓幅值發(fā)生變化，最終，實現(xiàn)油中超聲信號的檢測。
[0029]其中，可調(diào)諧激光器發(fā)出的激光波長λ &應該根據(jù)試驗中選用的光纖布喇格光柵的布喇格波長進行設置，即將光源發(fā)出的激光波長調(diào)整在光纖布喇格光柵反射譜的線性斜坡處。這是由于FBG反射譜和激光光譜都屬于高斯分布，其斜坡處近似線性區(qū)域，且激光光譜的帶寬遠遠小于FBG反射譜帶寬，當光源光譜落在這段線性區(qū)間時，能最大程度的保證測試系統(tǒng)的線性度。
[0030]可調(diào)諧激光器波長的具體調(diào)整方法:對光纖布喇格光柵施加一固定頻率、幅值的超聲信號，使之產(chǎn)生振動。利用可調(diào)諧激光器的波長掃描功能，設置其掃描參數(shù)，使激光器發(fā)出的激光波長在一定范圍內(nèi)按一定速度進行掃描，同時觀察示波器中電信號的電壓峰峰值。當峰峰值最大時，對應的激光波長為需要設定的波長值，此時，系統(tǒng)的檢測靈敏度和線性度最優(yōu)。
[0031](3)溫度補償單元。主要包括環(huán)境溫度傳感器和反饋電路，環(huán)境溫度傳感器布置在油浸式電力變壓器腔體外壁上，用于動態(tài)測定FBG所在環(huán)境溫度；反饋電路依據(jù)溫度傳感器所檢測到的溫度變化，改變激光源的輸出波長，確保所輸出波長與溫度變化后光纖布喇格光柵傳感器的工作波長一致，進一步保證系統(tǒng)的檢測靈敏度。
[0032]本發(fā)明將光纖布喇格光柵波長檢測轉(zhuǎn)化為光強檢測，利用波長和光強之間的線性關(guān)系，可以實現(xiàn)光纖布喇格光棚對油中超聲波的尚頻率、尚精度檢測。
[0033]本發(fā)明提出基于光纖布喇格光柵超聲傳感技術(shù)的變壓器油中局部放電超聲信號的檢測系統(tǒng)，能夠克服傳統(tǒng)超聲傳感的一些不足，以滿足變壓器油中局部放電超聲信號檢測的特定要求。在本發(fā)明中，提出利用光纖布喇格光柵作為超聲傳感器，利用可調(diào)諧激光邊沿解調(diào)技術(shù)對所測信號進行解調(diào)，得到電信號。由于激光邊沿解調(diào)技術(shù)中將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，大大的提高了系統(tǒng)的測量范圍和測量靈敏度。
[0034]該發(fā)明具有如下優(yōu)勢:(I)絕緣性能好，不受電磁干擾。光纖布喇格光柵材料本身具有很好絕緣性能，并且檢測設備和電氣設備之間的連接也是通過單模光纖，具有非常好的抗電磁干擾能力，性能穩(wěn)定，易實現(xiàn)變壓器局放在線監(jiān)測。(2)能夠適應復雜工況。與其壓電陶瓷傳感器相比，光纖布喇格光柵具有質(zhì)量輕、體積小、耐腐蝕等優(yōu)點，便于安裝在環(huán)境惡劣、狹小的空間進行檢測。(3)測量靈敏度較高。光纖布喇格光柵超聲檢測系統(tǒng)具有非常好的線性度，通過將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)對油中超聲信號的檢測，可以有效提高檢測靈敏度。(4)具有發(fā)展空間，可以將油中光纖布喇格光柵傳感器串聯(lián)多個柵區(qū)，多點布置在變壓器油箱中，以實現(xiàn)分布式測量和對油中局放的定位，提高測量效率，同時提高經(jīng)濟效益。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種基于光纖布喇格光柵的變壓器油中局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:包括傳感單元、解調(diào)采集單元和溫度補償單元； 其中，傳感單元包括:在油浸式電力變壓器腔體內(nèi)布置的光纖布喇格光柵傳感器；解調(diào)采集單元包括:激光源、光耦合器、光電探測器以及數(shù)字波形記錄系統(tǒng)；溫度補償單元包括環(huán)境溫度傳感器和反饋電路；激光源、光纖布喇格光柵傳感器、光電探測器分別通過單模光纖與光耦合器相連；數(shù)字波形記錄系統(tǒng)與光電探測器相連；環(huán)境溫度傳感器布置在油浸式電力變壓器腔體外壁上，通過反饋電路與激光源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖布喇格光柵的長度小于所測超聲波波長一半長度的最大值，以最大限度的提高檢測靈敏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖布喇格光柵為均勻周期的柵區(qū)長度為12mm的光纖布喇格光柵，或為非均勾周期的Ji相移光纖布喇格光柵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖布喇格光柵的粘貼方式為直接將柵區(qū)部分粘貼至變壓器油箱內(nèi)壁，或僅粘貼靠近光纖布喇格光柵與光耦合器連接的接頭一側(cè)距離柵區(qū)0.5mm的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述激光源為可調(diào)諧激光器或分布式反饋激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖布喇格光柵的理想工作波長通過利用可調(diào)諧激光器的波長掃描功能來獲得光纖布喇格光柵波長變化梯度分布，然后選取光纖布喇格光柵波長上升沿或下降沿中梯度最大的波長為工作波長，使系統(tǒng)的檢測靈敏度和線性度達到最優(yōu)狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖布喇格光柵傳感器布置在油浸式電力變壓器腔體內(nèi)壁上，與環(huán)境溫度傳感器安裝位置相對應。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述系統(tǒng)，其特征在于，所述激光源輸出特定波長的光，通過光親合器發(fā)射到光纖布喇格光柵傳感器，光纖布喇格光柵傳感器將接收到的變壓器局部放電超聲信號轉(zhuǎn)換為光強信號，光纖布喇格光柵的反射光再經(jīng)過光耦合器傳輸?shù)焦怆娞綔y器，光電探測器將光強信號轉(zhuǎn)換為電信號，數(shù)字波形記錄系統(tǒng)記錄下光電探測器輸出的電信號；環(huán)境溫度傳感器用于動態(tài)測定環(huán)境溫度，并通過反饋電路來改變激光源的輸出波長，確保輸出波長與溫度變化后光纖布喇格光柵傳感器的工作波長一致。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力設備檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖布喇格光柵的變壓器油中局部放電檢測系統(tǒng)，包括：在油浸式電力變壓器腔體內(nèi)布置的光纖布喇格光柵傳感器、激光源、光耦合器、光電探測器、數(shù)字波形記錄系統(tǒng)、環(huán)境溫度傳感器、反饋電路。激光源輸出特定波長的光，通過光耦合器發(fā)射到光纖布喇格光柵傳感器，光纖布喇格光柵傳感器將接收到的變壓器局部放電超聲信號轉(zhuǎn)換為光強信號的反射光后傳輸?shù)焦怆娞綔y器，數(shù)字波形記錄系統(tǒng)記錄下光電探測器輸出的電信號；環(huán)境溫度傳感器測定環(huán)境溫度，并通過反饋電路來改變激光源的輸出波長，確保輸出波長與光纖布喇格光柵傳感器的工作波長一致。本發(fā)明絕緣性能好，能夠適應復雜工況，測量靈敏度較高。
【IPC分類】G01R31-12
【公開號】CN104808125
【申請?zhí)枴緾N201510221950
【發(fā)明人】馬國明, 李成榕, 鄭晴
【申請人】華北電力大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月4日