一種電力系統的保護裝置的製作方法

2023-07-05 20:01:06 3

本實用新型屬於電力領域，具體涉及一種電力系統的保護裝置。

背景技術：

在電力系統實際運行中，事故的發生和預防往往和監控的方式相關，我國的電網遍布廣闊，連接著城市與邊陲，連接著高原與荒漠，變電站作為電力系統的重要樞紐，時刻變送著電力，有些變電站地理位置較偏僻，交通不便，如遇大範圍低溫雨雪，或冰凍災害，線路短路或內部零件老化，都容易出現故障，如故障不及時發現，就會由小故障變成大故障，導致整個繼電系統遭到破壞，進而造成大範圍的停電，因此我們需要一種簡單實用，安全靈敏的保護裝置來監控變電站變壓器局部的狀態，同時傳送給運營調度監測中心。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的問題，本實用新型提出一種電力系統的保護裝置，簡單實用，安全靈敏，能夠監控變電站變壓器局部的狀態，同時傳送給運營調度監測中心，避免電力故障。

為了實現以上目的，本實用新型所採用的技術方案為：包括變壓器，變壓器內設置有高壓繞組，高壓繞組的內側設置有低壓繞組，所述低壓繞組的內側中央設置有鐵芯，所述高壓繞組或低壓繞組上纏繞有若干根傳感光纖，所述傳感光纖能夠隨高壓繞組或低壓繞組產生形變，傳感光纖集束組成光纜；所述光纜連接至能夠檢測傳感光纖形變的變電站檢測配套部分。

所述變電站檢測配套部分包括依次連接的測光盒、第一隔離器、偏振控制器、起偏器、保偏隔離器、耦合器組件、光探測器、第二隔離器和模/數轉換器，模/數轉換器連接至信息處理端，所述傳感光纖連接至耦合器組件。

所述第一隔離器與偏振控制器間設置有第一EDFA，所述第二隔離器與模/數轉換器間設置有第二EDFA。

所述耦合器組件包括若干個串聯的耦合器，每根傳感光纖連接有一個耦合器。

所述耦合器為90％/10％光耦合器。

所述測光盒包括雷射脈衝發生器及接收器。

所述傳感光纖採用單模光纖。

與現有技術相比，本實用新型採用傳感光纖測量變壓器變形的應變範圍和溫度變化範圍，將傳感光纖緊繞纏在變壓器內的高壓繞組或低壓繞組上，當高壓繞組或低壓繞組發生變形時，傳感光纖相應的發生變形，形變導致輻射模變化，輻射模增大或減小，從而使傳感光纖的損耗和輸出、或輸入光功率發生變化，利用這一特徵，通過變電站檢測配套部分對光纖輸出光功率頻譜的分析，即能判斷變壓器是否發生變形及變形程度，並通過對背向散射光的測量，可完成對彎曲變形發生位置的判斷。本實用新型結構簡單實用，安全靈敏，對布光線路進行了結構優化，便於分布擴展，能有效的監控變電站變壓器局部的狀態，同時傳送給調度監測中心，保護電力系統的安全。

進一步，測光盒OTDR內有雷射脈衝發生器及接收器，可發出特定頻率和功率的光脈衝，並通過耦合器耦合到傳感光纖中，傳感光纖中的散射光再返回到入射端，再經耦合器耦合傳感光纖中的進光，進光通過光探測器，探測其功率並轉換成電信號，再經EDFA放大、濾波，經模/數轉換器進行數位訊號轉換，最後將結果送到信息處理端，進行監測，監測光纖的背向散射光數據，可判斷出彎曲變形發生的位置，光探測器也可獲得光功率的頻譜特徵圖，並根據輸出光功率頻譜圖的變化，判斷出彎曲變形的程度。

進一步，傳感光纖優選對溫度不敏感且抗高溫的單模光纖，消除溫度對測量結果的影響。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為變電站檢測配套部分的結構示意圖；

圖3為傳感光纖耦合示意圖；

圖4為傳感光纖彎曲傳感部分示意圖；

圖5為測試傳感光纖隨溫變化特徵示意圖；

圖6為測試傳感光纖隨曲率變化特徵示意圖；

圖中，1-高壓繞組、2-傳感光纖、3-低壓繞組、4-光纜、5-鐵芯、6-變壓器、7-變電站監測配套部分。

具體實施方式

下面結合具體的實施例和說明說附圖對本實用新型作進一步的解釋說明。

參見圖1，本實用新型包括變壓器6，變壓器6內設置有高壓繞組1，高壓繞組1的內側設置有低壓繞組3，低壓繞組3的內側中央設置有鐵芯5，高壓繞組1或低壓繞組3上纏繞有若干根傳感光纖2，傳感光纖2能夠隨高壓繞組1或低壓繞組3產生形變，傳感光纖2集束組成光纜4；光纜4連接至能夠檢測傳感光纖2形變的變電站檢測配套部分7。

參見圖2，變電站檢測配套部分7包括依次連接的測光盒、第一隔離器、起偏器、保偏隔離器、耦合器組件、光探測器、第二隔離器和模/數轉換器，模/數轉換器連接至信息處理端，傳感光纖2連接至耦合器組件。第一隔離器與偏振控制器間設置有第一EDFA，第二隔離器與模/數轉換器間設置有第二EDFA。耦合器組件包括若干個串聯的耦合器，每根傳感光纖2連接有一個耦合器，耦合器為90％/10％光耦合器，測光盒包括雷射脈衝發生器及接收器。傳感光纖2採用對溫度不敏感且抗高溫的單模光纖。

參見圖1，本實用新型包括傳感光纖2、變壓器6和變電站監測配套部分7，變壓器6內部含有高壓繞組1，高壓繞組1內側置有低壓繞組3，低壓繞組3內側中央置有鐵芯5；傳感光纖2緊纏繞在高壓繞組1或低壓繞組3上，傳感光纖2集束組成光纜4，光纜4連接變電站檢測配套部分7。變電站監測配套部分7包含有一個測光盒，測光盒連接第一隔離器，第一隔離器通過第一EDFA連接偏振控制器和起偏器，起偏器連接保偏隔離器，保偏隔離器連接耦合器組件。

光纜4內的傳感光纖2分別連接至一組串聯的耦合器，每根傳感光纖2連接一個耦合器，耦合器連接光探測器，光探測器連接第二隔離器，第二隔離器通過第二EDFA連接模/數轉換器，模/數轉換器連接至信息處理端。光耦合器具體為90％/10％光耦合器。

參見圖3和圖4，測量變壓器變形的應變範圍和溫度變化範圍，傳感光纖優選溫度不敏感且抗高溫的光纖。將傳感光纖緊繞纏在變壓器內的高壓繞組或低壓繞組上，當高壓繞組發生變形時，傳感光纖相應的發生變形，形變導致輻射模變化，輻射模增大或減小，從而使傳感光纖的損耗和輸出、或輸入光功率發生變化；實施時，利用這一特徵，通過對光纖輸出光功率頻譜的分析，即能判斷變壓器是否發生變形及變形程度，並通過對背向散射光的測量，本領域技術人員可完成對彎曲變形發生位置的判斷。

參見圖3，測光盒OTDR內有雷射脈衝發生器及接收器，可發出特定頻率和功率的光脈衝，並通過耦合器耦合到光纖中，光纖中的散射光再返回到入射端，再經耦合器耦合傳感光纖中的進光，進光通過光探測器，探測其功率並轉換成電信號，再經EDFA放大、濾波，經模/數轉換器進行數位訊號轉換，最後將結果送到信息處理端，進行監測，監測光纖的背向散射光數據，可判斷出彎曲變形發生的位置，光探測器也可獲得光功率的頻譜特徵圖，並根據輸出光功率頻譜圖的變化，判斷出彎曲變形的程度。

參見圖5和圖6，傳感光纖優選用對溫度不敏感的單模光纖來消除溫度的影響，並進行曲率測量，測試溫度從0-100℃變化，為檢測提供初始參考數據。

本實用新型工作原理是，假設輸入的光信號功率為Pi，光纖上的任意點距離光纖入射端為S，則該處的光功率為：

As為光纖衰減係數，如光在入射端S』處被散射，則背向散射光返回入射端的光功率為：

B(S』)為光纖在S』點的背向散射係數；As』(x)為背向衰減係數。如變壓器發生彎曲變形，傳感光纖也隨之形變或抖動，導致輻射模發生改變，纖芯中的傳輸模，一部分成為輻射模，另一部分變成洩漏模，從而光能的損耗也隨之改變。光探測器會感應到損耗，並把信號實時傳至信息處理端，相關技術人員可檢測電力系統中變壓器的形變，並響應或故障處理。