【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電氣設(shè)備測量，特別涉及基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法。
技術(shù)介紹
1、現(xiàn)有技術(shù)中激光技術(shù)以其特有的技術(shù)優(yōu)點，被人們應(yīng)用到各個
，成為解決傳統(tǒng)技術(shù)難題的突破性方法。激光多普勒流速儀具有如下優(yōu)點：使用壽命長，激光器的連續(xù)工作時長遠超壓電陶瓷的壽命。理論上激光多普勒測速對于激光器的工作閾值電流要求越低,則激光器的壽命將會越長；測量精度高,測速數(shù)值范圍大,空間分辨率高。激光速度可達3×108m/s,光波頻率處于太赫茲級別,能夠承擔(dān)高速物體運動的測量,理論測速范圍接近光速，精度可達0.001m/s。探測范圍可以集中控制光束探測一個極小范圍的點,從而精確的探測一點處的微粒運動狀態(tài)；高靈敏度，激光的傳輸速度足以實時監(jiān)測一些高速場景,例如監(jiān)測物體爆炸碎片運動或高速移動的物體運動狀態(tài)研究；信息傳輸通道使用耐高溫高壓的光纖。纖細的玻璃纖維在塑料的保護下,光纖具有便于安裝的特性，使得其適用各種復(fù)雜環(huán)境。
2、自1964年激光多普勒測速技術(shù)問世以來，各種科研團隊采用光學(xué)和電子器件搭配的方式搭建的激光多普勒測速系統(tǒng)。隨著光源和各種光學(xué)無源器件以及光電探測器件的迅猛發(fā)展，這使得激光多普勒測速儀的穩(wěn)定性大大提升。另外信號處理技術(shù)也不局限于使用頻譜分析儀的方式，出現(xiàn)了頻率跟蹤器、計數(shù)處理器等信號處理模塊，使得搭建的系統(tǒng)越發(fā)繁雜。現(xiàn)階段適用的多普勒流速光學(xué)傳感器外部光電轉(zhuǎn)化回路連接極為復(fù)雜，且信號傳輸效率及監(jiān)測靈敏度均依賴回路中各器件的參數(shù)設(shè)置，現(xiàn)場應(yīng)用時回路連接調(diào)試占據(jù)大量時間，且回路極易受外界環(huán)境因
3、因此亟需基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，根據(jù)現(xiàn)有多普勒光學(xué)流速傳感器結(jié)構(gòu)進行集成優(yōu)化設(shè)計，提高現(xiàn)場應(yīng)用的可靠性和準確性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
2、根據(jù)待測變壓器的內(nèi)部實際情況，基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置搭建變壓器油流速模擬仿真模型；
3、分析在不同故障模式下的變壓器流速場分布特征，確定變壓器箱壁內(nèi)部流速傳感器的安裝布置策略；
4、根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)構(gòu)建故障編碼，基于故障編碼實現(xiàn)變壓器故障定位。
5、所述基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置搭建變壓器油流速模擬仿真模型包括：
6、使用激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置獲取變壓器內(nèi)部變壓器油的流速信息；篩選示蹤粒子；選取變壓器參數(shù)；選取仿真模型；設(shè)置邊界條件。
7、所述篩選示蹤粒子包括：使用跟隨性函數(shù)計算粒子跟隨性f；
8、所述跟隨性函數(shù)為：
9、
10、式中a，b，c分別為：
11、
12、ω為光脈動角頻率，μ為黏性系數(shù)，dp為粒子直徑，ρp為粒子密度，ρf為流體密度。
13、所述使用激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置獲取變壓器內(nèi)部變壓器油的流速信息包括：
14、激光器(1-1)射出激光，所述激光沿光纖進入第一光纖耦合器(1-2)后，再經(jīng)由光纖環(huán)形器(1-3)射出到外界準直器，最后進入變壓器內(nèi)部；
15、變壓器內(nèi)部設(shè)有變壓器油，變壓器油中設(shè)有示蹤粒子；所述激光進入變壓器內(nèi)部后，變壓器油中的示蹤粒子被激光照射后發(fā)出散射光；
16、所述散射光進入準直器返回光纖環(huán)形器(1-3)后，直接進入第二光纖耦合器(1-4)到達光電探測器(1-5)；
17、光電探測器(1-5)將接收到的散射光信號攜帶的流速信息轉(zhuǎn)為電信號輸出；
18、對所述電信號進行數(shù)字信號處理，獲取變壓器內(nèi)部變壓器油的流速信息。
19、所述分析在不同故障模式下的變壓器流速場分布特征，確定變壓器箱壁內(nèi)部流速傳感器的安裝布置策略包括：
20、基于變壓器油流速模擬仿真模型，分別對變壓器正常運行以及變壓器各種故障模式進行仿真實驗，分析比較各個故障情況下油速變化較為明顯的位置，并在此設(shè)置流速傳感器，確定變壓器箱壁內(nèi)部流速傳感器的安裝布置策略。
21、所述根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)構(gòu)建故障編碼，基于故障編碼實現(xiàn)變壓器故障定位包括：
22、根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)生故障；
23、當(dāng)發(fā)生故障時，根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)為每個傳感器所在位置計算故障可能性評分；
24、將所有位置的故障可能性積分拼接成故障編碼；
25、判斷故障編碼中故障可能性評分最高的數(shù)位所代表的傳感器位置判定為發(fā)生故障的位置，實現(xiàn)變壓器故障定位。
26、所述根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)生故障包括：在油枕連接管道需要設(shè)置油枕流速傳感器，若油枕流速傳感器的獲取的流速持續(xù)上升，當(dāng)超過變壓器油正常流速，則判斷待測變壓器發(fā)生故障。
27、所述計算故障可能性評分包括：
28、讀取流速傳感器測量點的流速值；
29、當(dāng)流速值低于x0時，令指標(biāo)為0；
30、當(dāng)流速值在x0和x1之間時，令指標(biāo)為1；
31、當(dāng)流速監(jiān)測值在x1和x2之間時，令指標(biāo)為2；
32、當(dāng)流速值大于x2時，令指標(biāo)為3，
33、各個傳感器測得流速對應(yīng)的指標(biāo)按順序構(gòu)成一個數(shù)字，所述數(shù)字為該測量點的故障可能性評分。
34、本專利技術(shù)的另一個目的是公開一種激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置，其特征在于，包括：激光器、第一光纖耦合器、光纖環(huán)形器、第二光纖耦合器、光電探測器；
35、激光器輸出端與第一光纖耦合器輸入端相連，第一光纖耦合器輸出端口與光纖環(huán)形器端口1相連，光纖環(huán)形器端口2與外界準直器相連，光纖環(huán)形器端口3與第二光纖耦合器相連；第二光纖耦合器輸出端口與光電探測器輸入端口相連，光電探測器輸出端口會通過電路線將電信號輸出到外部。
36、進一步地，外部電源同時為激光器和光電探測器供電。
37、本專利技術(shù)的有益效果在于：
38、將激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化部分進行集成化，減小其體積，減少正常搭建系統(tǒng)浪費的元件間距離，極大提高其便攜性；基于參考光模型設(shè)計光路能夠高精度測量大型電力變壓器內(nèi)部變壓器油流速；利用變壓器的模擬仿真模型，設(shè)計出傳感器分布式布置的最佳方案，使得發(fā)生故障時判斷更為迅速；基于仿真的結(jié)果獲得判斷各種故障的流速差異特征并且根據(jù)布置點位的傳感器測量結(jié)果進行編碼設(shè)計，能夠判斷大量不同故障，不僅能夠確定故障類型更實現(xiàn)定位故障發(fā)生位置，便于后續(xù)對變壓器維修。
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1.一種基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置搭建變壓器油流速模擬仿真模型包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述篩選示蹤粒子包括：使用跟隨性函數(shù)計算粒子跟隨性F；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述使用激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置獲取變壓器內(nèi)部變壓器油的流速信息包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述分析在不同故障模式下的變壓器流速場分布特征，確定變壓器箱壁內(nèi)部流速傳感器的安裝布置策略包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)構(gòu)建故障編碼，基于故障
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述根據(jù)傳感器測量數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)生故障包括：在油枕連接管道需要設(shè)置油枕流速傳感器，若油枕流速傳感器的獲取的流速持續(xù)上升，當(dāng)超過變壓器油正常流速，則判斷待測變壓器發(fā)生故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述計算故障可能性評分包括：
9.一種激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置，其特征在于，包括：激光器(1-1)、第一光纖耦合器(1-2)、光纖環(huán)形器(1-3)、第二光纖耦合器(1-4)、光電探測器(1-5)；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置，其特征在于，外部電源同時為激光器(1-1)和光電探測器(1-5)供電。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置搭建變壓器油流速模擬仿真模型包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述篩選示蹤粒子包括：使用跟隨性函數(shù)計算粒子跟隨性f；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述使用激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置獲取變壓器內(nèi)部變壓器油的流速信息包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光多普勒測速系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化集成裝置的變壓器故障定位方法，其特征在于，所述分析在不同故障模式下的變壓器流速場分布特征，確定變壓器箱壁內(nèi)部流速傳感器的安裝布置策略包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光多...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：齊波，羅遠，黃猛，高鑒，朱柯翰，滕皓楠，李成榕，
申請(專利權(quán))人：華北電力大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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