[发明专利]变压器振动监测方法、系统及微球传感器制备方法

说明书

本申请公开了一种变压器振动监测方法、系统及微球传感器制备方法，监测方法包括：确定位于变压器内部的光纤振动传感器；向光纤本体首端发射第一光信号，以使第一光信号通过光纤本体到达微球传感器后，根据微球传感器的折射率返回第二光信号；接收返回的第二光信号，并根据第二光信号的输出光强，相比于微球传感器处于正常状态下的输出光强的变化程度，确定变压器对应的振动信号。基于光纤振动传感器对振动信号进行监测，采用光纤作为信号的载体，具有灵敏度高、频带宽、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、便于复用、易于成网等诸多特点，降低了高压强磁环境对变压器状态在线监测的影响。

技术领域

本申请涉及变压器领域，具体涉及一种变压器振动监测方法、系统及微球传感器制备方法。

背景技术

变压器正常运行时，其内部的冷却装置、绕组、铁心等结构会在电、磁、机械力的作用下产生各种振动。变压器长时间处于振动状态下可能会使铁芯松动或绕组变形，大大降低变压器抗击短路电流的能力，甚至造成铁芯的击穿和绕组的损坏，严重影响变压器的绝缘能力与使用寿命。此外，变压器发生故障时振动特性也会发生改变。因此，变压器振动是表征变压器运行状态的重要参量之一，需要进行实时的监测分析，从而及时发现故障隐患、确保其安全可靠运行。

现有技术中，变压器振动监测可分为在线式和离线式两种。其中，离线式监测利用频响分析法、短路电抗法等各种电气方法对空载变压器的电荷进行测量，进而判断振动是否异常。该方法非常繁琐，且变压器无法正常投入使用，经济效益较低，因此离线监测多用于变压器的出厂测试与故障变压器的检修中。在线式振动监测在电网中的使用则更为普遍，传统的在线振动监测技术所采用的振动传感器主要有位移传感器、速度传感器、加速度传感器等，其本质是压电式传感器，原理是将振动引起的位移和压力变化直接转化为电信号进行测量。然而，由于传感器通常安装在变压器外壁上，只能测量到自绕组或铁芯振动传递至外壳上的振动信号，因此需要通过复杂的信号传播反演算法来推断设备内部故障。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种基于微球传感器的变压器振动监测方法，包括：

确定位于变压器内部的光纤振动传感器，所述光纤振动传感器包括光纤本体和设置在所述光纤本体的末端面的微球传感器；

向所述光纤本体首端发射第一光信号，以使所述第一光信号通过所述光纤本体到达所述微球传感器后，根据所述微球传感器的折射率返回第二光信号；

接收返回的所述第二光信号，并根据所述第二光信号的输出光强，相比于所述微球传感器处于正常状态下的输出光强的变化程度，确定所述变压器对应的振动信号，所述正常状态指的是，所述微球传感器未受到外界振动的影响下的状态。

在一个示例中，根据所述第二光信号的输出光强，相比于所述微球传感器处于正常状态下的输出光强的变化程度，确定所述变压器对应的振动信号，具体包括：

根据所述第二光信号的输出光强，相比于所述微球传感器处于正常状态下的输出光强的变化程度，确定所述微球传感器对应的折射率；

根据所述折射率，以及所述微球传感器对应的制造参数，确定所述变压器对应的谐振波长，以根据所述谐振波长得到所述微球传感器对应的振动信号。

在一个示例中，所述制造参数包括所述微球传感器的尺寸信息和所述微球传感器的模式阶数，且所述谐振波长与所述折射率呈正相关。

在一个示例中，根据所述折射率，以及所述微球传感器对应的制造参数，确定所述变压器对应的谐振波长，具体包括：

通过公式得到所述变压器对应的谐振波长，其中，λ_res为谐振波长，n为所述微球传感器的有效折射率，m为正整数，表示所述微球传感器的模式阶数。