【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力变压器监测，具体涉及一种电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器。
技术介绍
1、近年来，大型电力变压器发生内部高能量放电，引起变压器壳体破裂，起火燃烧，造成了极大的经济损失。大型电力变压器通常采用纠结式绕组，当绕组由于局部绝缘破损发生单匝匝间短路故障时，会引起同一线饼内间隔线圈形成短路线圈。在电力变压器交变磁场作用下，短路线圈感应出短路电流，引起局部温度急剧上升，并在电动力的冲击作用下造成更大范围的绕组绝缘破损，继而引发多匝的严重匝间短路故障。现行电力变压器差动保护的技术手段有限，电力变压器发生匝间短路时，差动保护从外部感受到的特征量变化微弱，实际只能反映2％～3％以上匝数的多匝匝间短路故障，无法反应内部放电故障初期的单匝匝间故障。因此，需要提出一种检测能力强于差动保护的识别技术，快速、准确、有效的监测和辨识变压器匝间短路故障，特别是单匝匝间短路故障。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，利用电力变压器时变漏磁场分布及大小等特征对电力变压器匝间短路故障准确检测与定位，用于解决目前难以识别轻微单匝匝间短路故障，以及电力变压器匝间短路故障难以监测的技术问题。
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、一种电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，包括轴向布置的第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅，第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅设置在密封金属外
4、优选地，第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅平行放置。
5、更优选地，第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅的磁致伸缩量ε为：
6、
7、其中，δλb1为第二光纤布拉格光栅的波长变化，δλb2为第一光纤布拉格光栅的波长变化，ψ为第一光纤布拉格光栅与第二光纤布拉格光栅温致伸缩系数之比，αε1为第一光纤布拉格光栅磁致伸缩系数。
8、更优选地，第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅的波长变化δλb2和δλb1分别为：
9、δλb2＝+αt2δt
10、δλb1＝αε1ε+αt1δt
11、其中，αt2为第二光纤布拉格光栅温致伸缩系数，δt为温度变化量，αt1为第一光纤布拉格光栅温致伸缩系数。
12、优选地，密封金属外壳的端部包裹有绝缘材料。
13、优选地，光纤光栅漏磁传感器的左右两侧分别通过对应的阻磁材料钳形固定装置与电力变压器磁屏蔽紧固连接，电力变压器磁屏蔽设置在电力变压器壳体上。
14、更优选地，光纤光栅漏磁传感器包括多个，多个光纤光栅漏磁传感器通过光纤依次串联连接。
15、更优选地，密封金属外壳与电力变压器壳体等电位布置。
16、更优选地，光纤光栅漏磁传感器的直径d为15mm±0.1mm，长度h为40mm±0.1mm。
17、更优选地，电力变压器磁屏蔽的厚度h为15mm±0.1mm，相邻电力变压器磁屏蔽的间缝隙宽度w为20mm±0.1mm。
18、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
19、一种电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，利用光纤传感器可以侵入电力变压器内部对磁场进行探测，更容易测得磁场值变化；同时布拉格光纤光栅传感器精度高，适合对电力变压器内壁毫特斯拉量级的漏磁信号进行探测；磁致伸缩材料附着于其中一列光纤布拉格光栅上，可以反映某一方向磁场的正负值，实现对传感器轴向漏磁场的标量探测，提高传感器精度；铠装传输光纤从传感器侧面进出，传输光纤平行于电力变压器磁屏蔽间缝隙，保证传感器外壳接地良好，同时保证电力变压器的绝缘裕度；圆柱形密封金属外壳，保证光纤光栅工作环境不受到变压器油影响，外置多通道数据采集解调仪，通过多根传输光纤连接多台电力变压器内部的光纤光栅漏磁传感器，可以降低系统整体的成本。
20、进一步的，两组平行布置的光纤布拉格光栅，具有温度补偿功能，在变压器内部各个部位工作温度不同且存在波动，因此温度补偿可以减少温度对光纤光栅的影响。
21、进一步的，金属外壳端部包裹绝缘材料，满足电力变压器绝缘裕度要求，解决电力变压器内部安全布置问题。
22、进一步的，光纤光栅漏磁传感器的左右两侧分别通过对应的阻磁材料钳形固定装置与电力变压器磁屏蔽紧固连接，确保光纤光栅漏磁传感器可以安全固定在电力变压器内侧。
23、进一步的，利用布拉格光纤光栅可复用特性，同一条传输光纤上可以串联多个中心频率不同的光纤传感器，各传感器工作互不干扰。通过此复用方法可以使同一变电站内的多台电力变压器公用同一台数据采集解调仪，显著降低系统整体的成本。
24、进一步的，密封金属外壳与电力变压器壳体等电位布置，保证光纤光栅漏磁传感器在电力变压器内部处于低电位位置，满足电力变压器绝缘裕度、保证传感器使用安全。
25、综上所述，本专利技术利用电力变压器时变漏磁场分布及大小等特征对电力变压器匝间短路故障准确检测与定位，且抗干扰能力强，具有很高的可靠性和稳定性，适合测量电力变压器漏磁分布。
26、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，包括轴向布置的第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)，第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)设置在密封金属外壳(4)内，第一光纤布拉格光栅(1a)的一端通过光纤(3)与第二光纤布拉格光栅(1b)的一端串联连接，第二光纤布拉格光栅(1b)上设置有磁致伸缩材料(2)，第一光纤布拉格光栅(1a)的另一端通过对应的光纤(3)与密封金属外壳(4)外部的数据采集解调仪(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)平行放置。
3.根据权利要求2所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)的磁致伸缩量ε为：
4.根据权利要求3所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)的波长变化ΔλB2和ΔλB1分别为：
5.
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，光纤光栅漏磁传感器(1)的左右两侧分别通过对应的阻磁材料钳形固定装置(11)与电力变压器磁屏蔽(12)紧固连接，电力变压器磁屏蔽(12)设置在电力变压器壳体(13)上。
7.根据权利要求6所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，光纤光栅漏磁传感器(1)包括多个，多个光纤光栅漏磁传感器(1)通过光纤(3)依次串联连接。
8.根据权利要求6所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，密封金属外壳(4)与电力变压器壳体(13)等电位布置。
9.根据权利要求6所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，光纤光栅漏磁传感器(1)的直径d为15mm±0.1mm，长度h为40mm±0.1mm。
10.根据权利要求6所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，电力变压器磁屏蔽(12)的厚度H为15mm±0.1mm，相邻电力变压器磁屏蔽(12)的间缝隙宽度w为20mm±0.1mm。
...【技术特征摘要】
1.一种电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，包括轴向布置的第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)，第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)设置在密封金属外壳(4)内，第一光纤布拉格光栅(1a)的一端通过光纤(3)与第二光纤布拉格光栅(1b)的一端串联连接，第二光纤布拉格光栅(1b)上设置有磁致伸缩材料(2)，第一光纤布拉格光栅(1a)的另一端通过对应的光纤(3)与密封金属外壳(4)外部的数据采集解调仪(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)平行放置。
3.根据权利要求2所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)的磁致伸缩量ε为：
4.根据权利要求3所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，其特征在于，第一光纤布拉格光栅(1a)和第二光纤布拉格光栅(1b)的波长变化δλb2和δλb1分别为：
5.根据权利要求1所述的电力变压器匝间短路监测用光纤光栅漏磁传感器，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张正杨，杨兰均，孙毅南，张昭，李雪龙，高茂生，谢巧，
申请(专利权)人：特变电工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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