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基于光纤光栅技术油浸变压器绕组热点温度及变压器温度分布的研究

2014-08-26 15:46来源:北极星电力网关键词:光纤测温变压器传感器收藏点赞

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2 变压器热点温度直接测量技术

在变压器热点温度直接测量技术上,主要采用光纤测温技术。光纤为SiO2材料,具有非常优异的绝缘特性,敏感组件测量和信号的传输均由光来完成,由于没有电信号的引入,使得光纤传感技术在变压器热点温度监测上成为可能。

目前使用光纤传感技术测量变压器热点温度主要有三种测量技术:荧光式测量,半导体式测量和光纤光栅测量。采用光纤荧光吸收式测温技术[5]和光纤半导体吸收式测量技术[6]的的绕组测温技术,受制于1根光纤只能接1个传感器的技术特点,难以实现多点的监测。光纤光栅式测量技术则可实现多点测温。

2.1 荧光式测温

荧光式测温方法是在光纤末端镀上荧光物质,经过一定波长的光激励后,荧光物质受激辐射出荧光能量。由于受激辐射能量按指数方式衰减,衰减时间常数根据温度的不同而不同,通过测量衰减时间,从而得出测量点的温度。

由于衰减时间常数的计算是通过荧光物质受激辐射后的光强测量而换算得到的,而光强受光纤弯曲所产生的损耗、光纤接头处的插入损耗以及外接光缆的光损耗等因素影响,可能导致衰减时间常数测量误差,从而影响温度测量精度。

2.2 半导体测温

半导体测温原理是在光纤末端加入砷化镓晶体,当光源发出多重波长的光照射到砷化镓晶体时,该晶体在不同的温度会吸收不同波长的光,同时将剩余不能吸收的波长的光反射回去。通过检测反射光的光谱,换算出测量温度。

半导体测温由于测量的是光的频谱,不是光强,因此测量不受光功率影响,但是在实际操作过程中,光路的变化(如光缆的重新布置, 传感器的重新熔接)还会影响测温的准确性,还须重新定标,确保温度测量的准确性[7]。同荧光式测温技术一样,温度敏感组件都是处于光纤的末端,单根光纤只能接一个传感器。

2.3 光纤光栅测温

光纤光栅是在光纤上制作的、只反射特定波长的光传感组件。该器件反射的波长与温度具有优异的线性关系,和温度线性拟合的相关系数可达99.99%。通过测量光纤光栅反射回的光的波长,即可换算出测量点的温度。

在单根光纤上的不同位置可以刻写不同波长的光纤光栅传感器,通过波分复用技术,实现单根光纤多达18个光纤光栅传感器的串联。

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