电力变压器局部放电荧光光纤检测系统研制

摘要

在电力设备绝缘在线监测与故障诊断中，局部放电(PartialDischarge，简称PD)是反映其绝缘状况的重要参数和技术手段之一。目前检测局部放电的方法主要有脉冲电流法、超高频法、超声波法、光测法等。光测法是以局部放电产生的光辐射作为测量依据的。为此，本文根据荧光光纤具有传感一定微光信号的特性，研制出可应用于电力变压器局部放电荧光光纤检测系统。由于荧光光纤传感器可方便埋设于变压器绕组中，对复杂绝缘结构内部的局部放电进行在线监测具有广泛的应用前景。
　　论文详细阐述了原子光谱和分子光谱理论以及其各自特点，深入分析了不同绝缘介质中不同局部放电类型下的光谱特性，这些分析为后续荧光光纤物理参数的选择提供了依据。阐述了荧光光纤检测系统的各部分组成及检测变压器局部放电的原理。根据变压器内部复杂绝缘结构，设计并选择了合适的荧光光纤传感器特性参数，最后研制出可应用于电力变压器局部放电荧光光纤检测系统。
　　在实验室建立的模拟变压器局部放电检测的试验平台上，设计了变压器油中典型针-板缺陷模型，运用本文设计的荧光光纤传感器与课题组已经研制并现场应用的套筒单极子天线进行了对比测量，结果表明：本文所设计的局部放电荧光光纤检测系统的具有良好的可行性，荧光光纤传感器检测的信号长度基本反映PD的持续时间；同时，无论是检测PD脉冲产生的个数还是PD发生的相位，二者都表现出很好的一致性，但得到的脉冲信号大小不同，前者主要反映电磁信号幅值高低，后者主要反映引起光电效应的电磁信号能量大小。通过对超高频法获取的PD信号波形进行能量累积计算，发现两者波形曲线极为相似，由此说明光测法获取的信号曲线主要表征电磁信号能量大小，而并非简单的电磁信号幅值高低。另外，随着试验电压的升高，空气和变压器油中电晕放电表现相同的特性，即：PD光脉冲的幅值和个数呈增加趋势。在相同试验电压下，正极性PD光脉冲的幅值较负极性高，但是PD光脉冲的个数较负极性低。

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1 绪 论

1.1 研究电力变压器局部放电在线监测的意义

1.2 局部放电在线监测技术的研究现状

1.3 局部放电光测法技术

1.4 主要研究内容与技术路线

2 局部放电光谱分析与荧光光纤检测原理

2.1 引言

2.2 局部放电的光谱分析

2.3 荧光光纤传感器的概述

2.4 荧光光纤传感器的物理参数

2.5 本章小结

3 局部放电荧光光纤检测系统研制

3.1 局部放电荧光光纤检测系统综述

3.2 荧光光纤传感器的选择与设计

3.3 光信号传输及处理单元

3.4 电源模块

3.5 电信号传输与采集单元

3.6 本章小结

4 荧光光纤传感系统检测局部放电研究

4.1 局部放电测量系统的建立

4.2 局部放电检测的可行性研究

4.3 变压器油中局部放电的信号对比测量分析

4.4 空气和变压器油中的光脉冲信号特性对比分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附 录