【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及故障检测，尤其是指一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法及装置。
技术介绍
1、配电变压器作为电力分配系统中的关键设备，其稳定运行对于保障电力供应的可靠性和电网的安全至关重要。一旦变压器发生故障，不仅会威胁到电网的安全，还可能导致巨大的经济损失。当前，许多变压器已经接近或达到了它们的预期使用寿命，但由于缺乏有效的监测手段，这些老化的变压器的潜在缺陷往往不能被及时发现，从而增加了事故发生的风险。
2、为了预防此类事故的发生，对变压器的运行状况进行实时监测和预测性维护显得尤为必要。现有的变压器检测技术包括脉冲电流法和超高频检测法。脉冲电流法虽然原理简单，但它是一种离线检测方式，不适合实时监测，且容易受到电磁干扰的影响。超高频检测法则能够实现高灵敏度的在线监测和缺陷定位，但其在实际应用中存在信息量过大、数据处理时间长和检测效率低的问题。鉴于此，现有方法在实际应用中都存在一定的局限性，无法完全满足对变压器全面、高效监测的需求。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中不能实时在线检测、易受电磁干扰、信息量过大、数据处理时间长和检测效率低。
2、第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，包括：
3、发射激光信号；
4、调节所述激光信号强度，获得适配激光信号；
5、对所述适配激光信号中特定波长的光信号进行耦合，形成稳定存在的驻波，并获得第一光信号；
6、将所述第一光信号转换为电信号，并对所述电信号进行相敏解调，得到声信号的位置信息；根据所述位置信息，识别和定位局部放电信号。
7、在本专利技术的一个实施例中，对所述适配激光信号中特定波长的光信号进行耦合的方法为私语廊模式，所述私语廊模式包括利用传输矩阵进行耦合，所述传输矩阵的表达式为：
8、
9、其中，b0、b1和b2为不同模式光的输出端口光能量，a0、a1和a2为不同模式光的输入端口光能量，t0、t1和t2为不同模式之间的传输系数，j、k1、k2和kc为不同模式间的耦合系数。
10、在本专利技术的一个实施例中，对所述适配激光信号中特定波长的光信号进行耦合过程中存在直波导与环波导之间耦合的相移，不同所述相移的取值范围会改变谐振幅值。
11、在本专利技术的一个实施例中，所述相移的取值范围为(2m-0.5)π＜θ＜(2m+0.5)π时，所述谐振幅值的数学表达式为：
12、
13、其中，θ为所述相移，m为正整数，π为圆周率，j和kc为不同模式间的耦合系数，t1和t2为不同模式之间的传输系数，b1和b2为不同模式光的输出端口光能量，α1和α2为微盘谐振器的损耗，和为不同私语廊模式的相位移动。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述相移的取值范围为(2m+0.5)π＜θ＜(2m+1)π时，所述谐振幅值的数学表达式为：
15、
16、其中，θ为所述相移，m为正整数，π为圆周率，j和kc为不同模式间的耦合系数，t1和t2为不同模式之间的传输系数，b1和b2为不同模式光的输出端口光能量，α1和α2为微盘谐振器的损耗，和为不同私语廊模式的相位移动。
17、在本专利技术的一个实施例中，所述不同私语廊模式的相位移动的计算公式为：
18、
19、其中，为第i个私语廊模式的相位移动，i为大于零的正整数，π为圆周率，r为微盘谐振器的半径，neff_i为第i个私语廊模式对应的有效折射率，λ为真空中的波长。
20、在本专利技术的一个实施例中，所述激光信号为窄线宽激光信号。
21、第二方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于光学微盘的局部放电故障检测装置，包括：
22、可调谐激光器，用于发射激光信号；
23、衰减器，利用多模光纤与所述可调谐激光器连接，用于调节所述激光信号强度，获得适配激光信号；
24、至少一个微盘谐振器，利用光纤与所述衰减器连接，用于对所述适配激光信号中特定波长的光信号进行耦合，形成稳定存在的驻波，并获得第一光信号；
25、光电探测器，利用单模光纤与所述至少一个微盘谐振器连接，用于将所述第一光信号转换为电信号；
26、信号采集模块，直接与所述光电探测器连接，用于对所述电信号进行相敏解调，得到声信号的位置信息。
27、在本专利技术的一个实施例中，每个所述微盘谐振器包括直波导和聚合物包层。
28、在本专利技术的一个实施例中，多个所述微盘谐振器在变压器正面和侧面等间距分布形成微盘谐振器阵列。
29、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：
30、(1)本专利技术所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法及装置，利用激光信号的即时响应特性，实现了对局部放电信号的实时在线监测，以快速识别和预防潜在的设备故障。特别地，本专利技术在电磁干扰敏感的环境中表现出色，显示出极佳的环境适应性。通过精确耦合特定波长的光信号以形成稳定的驻波，本方法确保了信号处理的稳定性和可靠性。此外，本专利技术能够迅速完成检测任务，大幅减少等待时间，避免了处理大量信息的需求，有效提升了工作效率。进一步地，通过将激光信号转换为电信号并进行解调运算，本专利技术能够精确地定位声信号的位置，从而实现对局部放电信号的精准识别和定位。
31、(2)本专利技术提供的微盘谐振器采用聚合物材料作为衬底代替原有的硅衬底从而构成全聚合物波导微盘谐振器，消除了谐振波长漂移问题。本专利技术所述装置相比传统压电陶瓷水听器具有电磁兼容好、绝缘水平佳、声灵敏度高、频率响应广、耐久度高的优点。
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1.一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，对所述适配激光信号中特定波长的光信号进行耦合的方法为私语廊模式，所述私语廊模式包括利用传输矩阵进行耦合，所述传输矩阵的表达式为：
3.根据权利要求1或2所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，对所述适配激光信号中特定波长的光信号进行耦合过程中存在直波导与环波导之间耦合的相移，不同所述相移的取值范围会改变谐振幅值。
4.根据权利要求3所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，所述相移的取值范围为(2m-0.5)π＜θ＜(2m+0.5)π时，所述谐振幅值的数学表达式为：
5.根据权利要求3所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，所述相移的取值范围为(2m+0.5)π＜θ＜(2m+1)π时，所述谐振幅值的数学表达式为：
6.根据权利要求4或5所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，所述不同私语廊模式的相位移动的计算公式为
7.根据权利要求1所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，所述激光信号为窄线宽激光信号。
8.一种基于光学微盘的局部放电故障检测装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测装置，其特征在于，每个所述微盘谐振器包括直波导和聚合物包层。
10.根据权利要求8所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测装置，其特征在于，多个所述微盘谐振器在变压器正面和侧面等间距分布形成微盘谐振器阵列。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，对所述适配激光信号中特定波长的光信号进行耦合的方法为私语廊模式，所述私语廊模式包括利用传输矩阵进行耦合，所述传输矩阵的表达式为：
3.根据权利要求1或2所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，对所述适配激光信号中特定波长的光信号进行耦合过程中存在直波导与环波导之间耦合的相移，不同所述相移的取值范围会改变谐振幅值。
4.根据权利要求3所述的一种基于光学微盘的局部放电故障检测方法，其特征在于，所述相移的取值范围为(2m-0.5)π＜θ＜(2m+0.5)π时，所述谐振幅值的数学表达式为：
5.根据权利要求3所述的一种基于光学微盘的局部放...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘星廷，马静，王欣伟，王楠，王海旗，程胤璋，梁基重，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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