一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置的制作方法

本實用新型涉及電氣監測技術領域，特別是涉及一種便攜式干式空心電抗器溫升監測系統。

背景技術：

干式空心電抗器相對于油浸式、鐵心式電抗器，無油結構，杜絕了油浸電抗器漏油、易燃等缺點，且其沒有鐵芯，不存在鐵磁飽和，電感值的線性度比較好，另外，由于干式空心電抗器在結構上具有占地面積小、可靠性高、維修方便以及適應性好等優點，已經廣泛應用在電力系統的無功補償、濾波、限流、平波等場合。但是干式空心電抗器產品的使用壽命與溫升限制有著密切的關系，溫升越高，電抗器的絕緣材料的老化速度越快，從而縮短電抗器的使用壽命，且在運行過程中容易出現因局部溫升過高，引發過熱性故障甚至電抗器起火燃燒事故，嚴重危害電力系統的安全穩定運行，因此，對干式空心電抗器進行溫度監測具有重要的工程實際意義。

目前，干式空心電抗器溫升監測所采用的方法主要有：無線測溫法、平均溫升法以及紅外測溫法等。其中，無線測溫法是在干式空心電抗器包封風道內安裝熱偶溫度傳感器，由熱偶溫度傳感器測量風道溫度，并通過監測單元將數據上傳至主機，該方法能夠反映干式空心電抗器內部的溫度分布情況，但是也存在一些問題，如熱偶溫度傳感器易脫落，無線傳輸過程中數據容易失真等，可靠性不高；平均溫升法是工業上普遍采用的一種測量電抗器溫度的方法，該方法主要利用電抗器斷電后的繞組阻抗隨時間變化的曲線，再外推出斷電瞬間的電阻值，然后利用平均溫升計算公式進行計算，但該方法只能測量電抗器的平均溫度，而電抗器內部各點的溫度是不同的，不能準確反映電抗器的溫度變化，精確度較差；紅外測溫通過物體紅外輻射強度測量物體溫度值，可以實現非接觸式測量，但只能用于測量物體表面溫度，不能精確的測量物體內部溫度，且當測量環境溫度過高/過低，或者空氣中存在大量粉塵時，紅外測溫的靈敏度和精確度均會變差。

綜上所述，對干式空心電抗器溫升監測所采用的方法無線測溫法雖然可以監測干式空心電抗器內部的溫度分布情況，但是由于其監測設備容易脫落，導致無線傳輸過程中數據容易失真，可靠性較差；而平均溫升法和紅外測溫法只是測量的干式空心電抗器的表面溫度，不能準確的測量干式空心電抗器內部溫度，因此可靠性和精確度較差。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提出一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置，可以準確測量干式空心電抗器的溫升變化，提高測量的可靠性和精確度，且其采用的安裝方式能夠對干式空心電抗器的過熱故障及故障位置進行準確判定，為干式空心電抗器的安全運行提供了保障。

為達到上述目的，本實用新型提供了以下技術方案：

本實用新型公開了一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置，包括：激光器、光纖耦合器、光纖傳感器、波分復用器、光電探測器、數據采集器、工控機、光纖固定器和絕緣套管，其中，

所述激光器、所述光纖耦合器和所述光纖傳感器依次連接；

所述光纖耦合器、所述波分復用器、所述光電探測器、所述數據采集器和所述工控機依次連接；

所述光纖傳感器由所述光纖固定器固定在待測干式空心電抗器的頂部撐條上，且所述光纖傳感器通過所述絕緣套管引至地面。

其中，所述光纖傳感器沿長度方向繞制成多個具有一定直徑的圓環，并通過所述光纖固定器將所述圓環固定在電抗器的風道口上方的頂部撐條上。

優選的，所述激光器為寬帶光源激光器。

優選的，所述激光器采用波長1550nm的半導體發光二極管。

優選的，所述光纖固定器由絕緣材料制成。

其中，所述波分復用器內部包括兩個光濾波器和兩個分光器。

其中，所述光電探測器由兩組雪崩二極管(APD)和主放大器組成。

優選的，所述便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置還包括：激光器驅動電路和恒溫裝置；

其中，所述激光器驅動電路與所述激光器連接，所述激光器驅動電路控制所述激光器發出脈沖光功率和頻率的大小；

所述恒溫裝置與所述激光器連接，所述恒溫裝置控制所述激光器的穩定運行。

優選的，所述便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置還包括：與所述工控機相連的報警器，當所述干式空心電抗器的溫度數據超過預設的報警溫度值時，發出報警信號。

經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本實用新型公開了一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置，本實用新型根據光纖傳感器的空間分辨率，將光纖沿長度繞制成一個個具有一定直徑的圓環，然后通過光纖固定器將圓環固定在每一個風道口上方，固定完成后的光纖通過絕緣套管引至地面；當激光器發出脈沖光，發出的光經過光纖耦合器進入到傳感光纖中，入射光與光纖介質發生相互作用產生后向拉曼散射光，拉曼散射光返回到入射口經波分復用器分光和過濾，分為Anti-Stokes光和Stokes光，然后分別經過APD和放大器轉換成模擬量，再經由數據采集器以一定頻率進行數據采集并存儲，最后由工控機對信號進行處理與溫度解調；相比傳統的測量方法，利用本實用新型可以提高測量的可靠性和靈敏度，且采用的安裝方式能夠對干式空心電抗器的過熱故障及故障位置進行準確判定，為干式空心電抗器的安全運行提供了保障。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例公開的一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置的結構示意圖；

圖2為干式空心電抗器結構示意圖；

圖3為光纖傳感器的繞制示意圖；

圖4為光纖傳感器的固定示意圖；

圖5為本實用新型另一實施例公開的一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

實施例一

請參見附圖1，圖1為本實用新型實施例公開的一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置的結構示意圖。本實用新型實施例公開了一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置，包括：激光器1、光纖耦合器2、光纖傳感器3、波分復用器4、光電探測器5、數據采集器6、工控機7、光纖固定器8和絕緣套管9，其中，

所述激光器1、所述光纖耦合器2和所述光纖傳感器3依次連接；所述光纖耦合器、所述波分復用器、所述光電探測器、所述數據采集器和所述工控機依次連接；所述光纖傳感器3由所述光纖固定器8固定在待測干式空心電抗器的頂部撐條10上，且所述光纖傳感器3通過所述絕緣套管9引至地面。

具體請參閱附圖2和附圖3，圖2為干式空心電抗器結構示意圖；圖3為光纖傳感器的繞制示意圖。

具體的，如圖3所示，所述光纖傳感器3沿長度方向繞制成多個具有一定直徑的圓環，并通過所述光纖固定器8將所述圓環固定在電抗器的風道口13上方的頂部撐條10上，且頂部設置有支架11。

優選的，所述激光器1為寬帶光源激光器，所述激光器1采用波長1550nm的半導體發光二極管。

優選的，上述所述光纖固定器8由絕緣材料制成，且不包含會影響電抗器正常運行的材料。

其中，所述波分復用器4內部包括兩個光濾波器和兩個分光器。

本實用新型的工作原理為：根據光纖傳感器的空間分辨率和電抗器的結構，請參考圖2，將光纖沿長度繞制成一個個具有一定直徑的圓環，請參考圖3，然后通過光纖固定器將圓環固定在每一個風道口上方，請參考圖4，固定完成后的光纖通過絕緣套管引至地面；當激光器發出脈沖光，發出的光經過光纖耦合器進入到傳感光纖中，入射光與光纖介質發生相互作用產生后向拉曼散射光，拉曼散射光沿入射方向返回，經波分復用器分光和過濾，分為Anti-Stokes光和Stokes光，然后經過光電探測器將光信號轉換成模擬量，再經由數據采集器以一定頻率進行數據采集并存儲，最后由工控機對信號進行處理與溫度解調。相比傳統的測量方法，利用本實用新型可以提高測量的可靠性和靈敏度，且采用的安裝方式能夠對干式空心電抗器的過熱故障及故障位置進行準確判定，為干式空心電抗器的安全運行提供了保障。

實施例二

在實施例一的基礎上，本實用新型提供的便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置，具體請參閱附圖5，圖5為本實用新型另一實施例公開的一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置的結構示意圖。

其中，所述光電探測器5由兩組雪崩二極管(APD)14和主放大器15組成。

另外，為了提高本實用新型的適用范圍，所述便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置還包括：激光器驅動電路16和恒溫裝置17。

其中，所述激光器驅動電路16與所述激光器1連接，所述激光驅動電路16控制所述激光器1發出脈沖光功率和頻率的大小；所述恒溫裝置17與所述激光器1連接，所述恒溫裝置17控制所述激光器1的穩定運行。

為了提高本實用新型的實用性，方便工作人員及時了解到干式空心電抗器溫度的異常狀況，還可以設置一個報警器18，請參考圖5，所述報警器與所述工控機連接。當溫度解調后得到的電抗器溫度數據超過預設的報警溫度值時，發出報警，以提示工作人員。

本實用新型的工作原理為：根據光纖傳感器的空間分辨率和電抗器的結構，請參考圖2，將光纖沿長度繞制成一個個具有一定直徑的圓環，請參考圖3，然后通過光纖固定器將圓環固定在每一個風道口上方，請參考圖4，固定完成后的光纖通過絕緣套管引至地面；當激光器發出脈沖光，發出的光經過光纖耦合器進入到傳感光纖中，入射光與光纖介質發生相互作用產生后向拉曼散射光，拉曼散射光沿入射方向返回，經波分復用器分光和過濾，分為Anti-Stokes光和Stokes光，然后分別經過APD和放大器轉換成模擬量，再經由數據采集器以一定頻率進行數據采集并存儲，最后由工控機對信號進行處理與溫度解調。相比傳統的測量方法，利用本實用新型可以提高測量的可靠性和靈敏度，且采用的安裝方式能夠對干式空心電抗器的過熱故障及故障位置進行準確判定，為干式空心電抗器的安全運行提供了保障。

本實施例提供的便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置，為了提高本實用新型的實用性，方便工作人員及時了解到干式空心電抗器溫度的異常狀況，設置了與工況機相連的報警器，在監測到風道口的頂部溫度過熱時，發出報警信號，降低事故發生率。

綜上所述，本實用新型提供了一種便攜式干式空心電抗器溫升監測裝置，本實用新型根據光纖傳感器的空間分辨率，將光纖沿長度繞制成一個個具有一定直徑的圓環，然后通過光纖固定器將圓環固定在每一個風道口上方，固定完成后的光纖通過絕緣套管引至地面；相比傳統的測量方法，利用本實用新型可以提高測量的可靠性和靈敏度，且采用的安裝方式能夠對干式空心電抗器的過熱故障及故障位置進行準確判定，為干式空心電抗器的安全運行提供了保障；另外，為了提高本實用新型的實用性，方便工作人員及時了解到干式空心電抗器溫度的異常狀況，還設置了報警器，在監測到風道口的頂部溫度過熱時，發出報警信號，降低事故發生率。

需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者設備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。