近紅外光聲光譜變壓器油溶解氣分析關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了保證電網(wǎng)安全、可靠的運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)中的大型充油變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)是十分必要的。變壓器油中溶解氣分析在線分析技術(shù)是對(duì)充油變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的重要手段。通過(guò)對(duì)油中溶解氣體分析，可以掌握變壓器當(dāng)前的運(yùn)行狀況、分辨其故障類(lèi)型，為故障變壓器的檢修以及性能評(píng)估提供了重要依據(jù)。光聲光譜技術(shù)作為一種高靈敏度、高分辨率、大動(dòng)態(tài)范圍的氣體定量分析方法，可以應(yīng)用在油中溶解氣體的在線監(jiān)測(cè)中。針對(duì)現(xiàn)有基于光聲光譜原理的油溶解氣體分析裝置

2、的缺點(diǎn)，本文提出了用光纖聲波傳感器作為探測(cè)光聲信號(hào)的麥克風(fēng)、可調(diào)諧光纖激光器結(jié)合光纖放大器作為光源的方案，設(shè)計(jì)出全光纖近紅外光聲光譜儀，并將其應(yīng)用于變壓器油中溶解氣體在線分析。
　　在近紅外光聲光譜DGA在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，光纖聲波傳感器是其核心部件，是文中研究的重點(diǎn)。光纖聲波傳感系統(tǒng)中的核心是信號(hào)解調(diào)的方法和傳感器的探頭。本文對(duì)光纖聲波傳感系統(tǒng)中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的、深入的研究。由于聲波傳感器被用于變壓器油溶解氣的光聲光譜檢

3、測(cè)中，所以要求傳感器具有高靈敏度、高分辨率的特點(diǎn)，而且外形和尺寸要適合共振式光聲池。提出采用膜片式光纖非本征法布里-珀羅(EFPI)結(jié)構(gòu)的傳感器探頭，并給出了探頭的設(shè)計(jì)方案。在信號(hào)的解調(diào)方法方面，針對(duì)EFPI結(jié)構(gòu)的光纖聲波傳感器具有的普遍問(wèn)題——腔長(zhǎng)受溫度的影響引起工作點(diǎn)的漂移，提出兩種方案解決工作點(diǎn)的漂移。一種是利用波長(zhǎng)調(diào)諧穩(wěn)定EFPI傳感器的工作點(diǎn)，使用有限帶寬的分布反饋式(DFB)半導(dǎo)體激光器針對(duì)滿足腔長(zhǎng)條件的FFPI傳感器，實(shí)現(xiàn)

4、了在腔長(zhǎng)較大范圍變化時(shí)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。另一種方案是基于相位生成載波(PGC)原理的光纖EFPI聲波傳感器，通過(guò)對(duì)PGC解調(diào)算法進(jìn)行改進(jìn)，使得基于PGC解調(diào)的光纖EFPI傳感器具有良好的穩(wěn)定性和諧波抑制比。
　　以全光纖近紅外光聲光譜儀和頂空脫氣的油氣分離單元為核心，研制出變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置。全光纖近紅外光聲光譜儀采用的光源為可調(diào)諧摻鉺光纖激光器，激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍到達(dá)了90nm(1520nm～1610nm)，激光經(jīng)摻鉺