CN111121945A - 一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，该系统包括：980nm泵浦光，隔离器，耦合器，波分复用器，DFB激光器，光开关，干涉仪，光电探测器，数据采集卡，相位解调系统。与现有技术相比，该传感系统的优点是：抗电磁干扰，灵敏度高，带宽大，体积小，耐变压器油腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及变压器振动监测技术领域，尤其是涉及一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统。
背景技术
电力变压器作为电力系统的核心设备之一，它将直接关系到电网能否安全高效地运行。一旦变压器出现故障，将会导致整个供电系统无法正常运行，从而造成不可估量的经济损失，甚至威胁人的生命财产安全。因此，开展对变压器运行状态的监测，能够及时地发现并预警其潜在的故障威胁，这有利于运行调度人员及时采取有效措施，消除异常，避免设备的损坏和更严重的事故发生。对变压器安全运行状态的监测，实际上是对其运行过程中温度或振动等信号的监测，相较于传统的电类振动监测方式，基于分布反馈激光器(DFB)的振动传感器克服了其易受电磁场干扰、体积大、维护困难及测量精度低等缺陷，在变压器的振动监测等强电磁场干扰场合有广泛的应用前景。
然而，对于变压器振动监测这一领域的综合方案甚少，并且其他现有的用于这一领域的监测方案的性能较差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，该系统包括：泵浦光源、光隔离器、耦合器、波分复用器、DFB激光器、光开关、干涉仪、光电探测器、数据采集卡和相位解调程序，其中：
所述泵浦光源，用于作为所述DFB激光器的光源；
所述光隔离器，与所述泵浦光源相连接，用于隔离后向散射的激光；
所述耦合器，与所述光隔离器相连接，用于将泵浦光分光以进行分布式测量；
所述波分复用器，分别与所述耦合器和所述DFB激光器相连接，用于将后向散射的激光和泵浦光分光；
所述光开关，与所述波分复用器相连接，用于切换从测量点反射回的各路DFB激光器信号；
所述干涉仪，与所述光开关相连接，用于将反射回的波长信号转换为相位信号；
所述光电探测器，与所述干涉仪相连接，用于检查所述干涉仪的输出信号，并进行相位解调；
所述数据采集卡，与所述光电探测器相连接，用于将经所述光电探测器处理的信号输入至计算机中；
所述相位解调程序，内置于所述计算机中，用于对相位信号进行解调，恢复出波长信号，最终实现振动信号的测量。
进一步地，所述的泵浦光源的波长为980nm。
进一步地，所述的后向散射的激光的波长为1550nm。
进一步地，所述的DFB激光器通过悬梁臂和光纤与所述波分复用器相连接。
进一步地，所述的耦合器的数量至少为1个。
进一步地，所述的波分复用器的数量至少为1个。
进一步地，所述的波分复用器采用CWDM型波分复用器或DWDM型波分复用器。
进一步地，所述的光开关采用液晶式光开关、电光式光开关、热光式光开关或声光式光开关。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明系统将固定有DFB激光器的悬臂梁粘接在变压器上，变压器振动时引起悬臂梁的振动，悬臂梁振动发生形变引起DFB激光器发出的光波长产生变化，通过干涉仪将波长的变化转换为相位的变化，最终通过相位解调系统解调出波长信息，进而得到振动信号，抗电磁干扰，灵敏度高。
(2)本发明系统由于引入了光开关，可以避免每个振动通道都加一组干涉仪和相位解调系统，大大缩小了分布式变压器振动监测系统的体积，降低了系统成本。
(3)本发明系统可以通过增加耦合器，波分复用器和DFB激光器的方法增加测量振动点，实现多个振动点振动信息的测量。
(4)本发明系统中的干涉仪将波长信号转换为相位信号，光电探测器将携带相位信息的光信号转换为电信号，经数据采集卡采集输入到计算机中，进行相位解调，最终得出变压器振动信息，带宽大，体积小，耐变压器油腐蚀。
附图说明
图1为本发明系统的架构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统的架构图，包括：980nm泵浦光，隔离器，耦合器，波分复用器，DFB激光器，光开关，干涉仪，光电探测器，数据采集卡，相位解调系统。
一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，包括：
980nm泵浦光，用于给DFB激光器作为泵浦源；
光隔离器：用于隔离后向散射的980nm的激光；
耦合器：用于将泵浦光分光，进行分布式测量；
波分复用器：用于将后向散射的1550nm的激光和980nm的泵浦光分光；
光开关：用于切换从测量点反射回的各路DFB激光器信号；
干涉仪：用于将反射回的波长信号转换为相位信号；
PD探测器：用于检测干涉仪输出信号，进行相位解调；
数据采集卡：将PD探测器的信号输入到计算机中；
相位解调程序：对相位信号进行解调，恢复出波长信号，最终实现振动信号的测量。
本发明系统中基于DFB激光器变压器振动传感器的原理为：将固定有DFB激光器的悬臂梁粘接在变压器上，变压器振动时引起悬臂梁的振动，悬臂梁振动发生形变引起DFB激光器发出的光波长产生变化，通过干涉仪将波长的变化转换为相位的变化，最终通过相位解调系统解调出波长信息，进而得到振动信号。
实际实施例：
980nm泵浦光经过隔离器，耦合器后分成两路，经波分复用器后进入DFB激光器，DFB激光器粘接在悬臂梁上，当悬臂梁振动时，DFB激光器波长改变，后向散射的激光经过波分复用器后进入光开关，光开关的功能是选择一路DFB激光器的光进入干涉仪。由于引入了光开关，可以避免每个振动通道都加一组干涉仪和相位解调系统，大大缩小了分布式变压器振动监测系统的体积，降低了系统成本。干涉仪将波长信号转换为相位信号，光电探测器将携带相位信息的光信号转换为电信号，经数据采集卡采集输入到计算机中，进行相位解调，最终得出变压器振动信息。
可以通过增加耦合器，波分复用器和DFB激光器的方法增加测量振动点，实现多个振动点振动信息的测量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，其特征在于，该系统包括：泵浦光源、光隔离器、耦合器、波分复用器、DFB激光器、光开关、干涉仪、光电探测器、数据采集卡和相位解调程序，其中：
所述泵浦光源，用于作为所述DFB激光器的光源；
所述光隔离器，与所述泵浦光源相连接，用于隔离后向散射的激光；
所述耦合器，与所述光隔离器相连接，用于将泵浦光分光以进行分布式测量；
所述波分复用器，分别与所述耦合器和所述DFB激光器相连接，用于将后向散射的激光和泵浦光分光；
所述光开关，与所述波分复用器相连接，用于切换从测量点反射回的各路DFB激光器信号；
所述干涉仪，与所述光开关相连接，用于将反射回的波长信号转换为相位信号；
所述光电探测器，与所述干涉仪相连接，用于检查所述干涉仪的输出信号；
所述数据采集卡，与所述光电探测器相连接，用于将经所述光电探测器处理的信号输入至计算机中；
所述相位解调程序，内置于所述计算机中，用于对相位信号进行解调，恢复出波长信号，最终实现振动信号的测量。
2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，其特征在于，所述的泵浦光源的波长为980nm。
3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，其特征在于，所述的后向散射的激光的波长为1550nm。
4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，其特征在于，所述的DFB激光器通过悬梁臂和光纤与所述波分复用器相连接。
5.根据权利要求1所述的一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，其特征在于，所述的耦合器的数量至少为1个。
6.根据权利要求1所述的一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，其特征在于，所述的波分复用器的数量至少为1个。
7.根据权利要求1所述的一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，其特征在于，所述的波分复用器采用CWDM型波分复用器或DWDM型波分复用器。
8.根据权利要求1所述的一种高灵敏度分布式变压器振动监测系统，其特征在于，所述的光开关采用液晶式光开关、电光式光开关、热光式光开关或声光式光开关。
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