光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测中的应用探究

摘要：目前电力工业的快速发展，油浸式电力变压器作为电力系统的关键设备，其运行状态的监测与故障预警显得尤为重要。光纤传感技术以其高精度、抗电磁干扰、长距离传输等特性，在油浸式电力变压器的状态监测中展现出巨大潜力。基于此，本文分析光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测中的应用价值、应用原理及具体实施策略，为电力系统的安全稳定运行提供助力。

关键词：光纤传感技术；油浸式电力变压器；状态监测；温度监测；故障预警

油浸式电力变压器作为电网中的核心设备，由于变压器内部结构的复杂性及运行环境的特殊性，传统的监测手段难以全面地反映其实际状态。光纤传感技术以其高精度、抗电磁干扰、长距离传输以及实时监测与故障预警等独特优势，为变压器的安全运行提供强的保障。目前技术快速发展，光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测领域的应用前景将广阔。

1光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测中的应用价值

光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测领域的应用，展现出其独特的优势，提升监测的精确性，还为变压器的安全运行提供强的保障。光纤传感技术实时监测变压器内部的温度、压力等关键参数，且测量误差极小，高精度的监测能力使得光纤传感技术可捕捉到变压器内部温度的微小波动或压力的微妙调整，对于发现潜在故障、预防重大事故的发生具有至关重要的作用。凭借持续、高精度的监测，工作人员可准确地分析变压器的运行状态，做出更为科学的决策。传统的电子传感器在此环境下容易受到干扰，导致监测数据不准确。而光纤传感技术则采用光信号进行传输，不受电磁干扰的影响，即使在电磁环境恶劣的情况下，光纤传感技术也能提供准确、可靠的监测数据。此特性使得光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测中具有独特的优势，为监测结果的准确性提供保障。光纤传感技术还具有长距离传输的能力，将监测数据实时传输至远程监控中心，此特性使得工作人员可在远离变压器的地方进行实时监测分析，大大提高工作效率，工作人员可分析变压器的运行状态，发现并处理潜在问题[1]。

2光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测中的应用原理

2.1温度监测

温度是反映变压器运行状态的重要参数，光纤传感技术可测量光在光纤中的传输时间、相位变化或荧光强度等参数来间接测量温度。在油浸式电力变压器中，可将光纤传感器直接浸入变压器油中或固定在变压器绕组、铁芯等关键部位，实时监测其温度变化。当温度发生变化时，光纤中的光信号会随之发生变化，凭借光电探测器将光信号转化为电信号，并经过信号处理后得到温度值。

2.2局部放电监测

局部放电是变压器内部绝缘故障的重要表现，光纤传感技术可测量光在光纤中的散射或反射信号来检测局部放电现象。在油浸式电力变压器中，可将光纤传感器布置在变压器内部的绕组、绝缘层等关键部位，实时监测其局部放电情况。当发生局部放电时，会产生超声波、电磁波等信号，此类信号会与光纤中的光信号发生相互作用，导致光信号的变化。光电探测器将光信号转化为电信号，并经过信号处理后，可得到局部放电的强度、位置等信息。

2.3油中溶解气体监测

油中溶解气体是反映变压器内部故障状态的重要指标。光纤传感技术可测量光在光纤中的吸收或荧光信号，以检测油中溶解气体的浓度。在油浸式电力变压器中，可将光纤传感器浸入变压器油中，实时监测其油中溶解气体的浓度变化。当变压器内部发生故障时，会产生特定的气体，氢气、甲烷、乙烷等气体会溶解在变压器油中。光纤传感器可敏感地捕捉到此类气体的存在，并借助光信号的变化来反映其浓度变化[2]。

2.4绕组变形监测

绕组变形是变压器内部故障的常见原因，光纤传感技术可测量光在光纤中的光损耗、相位变化，以检测绕组的变形情况。在油浸式电力变压器中，可将光纤传感器缠绕在绕组上或固定在绕组附近的关键部位，实时监测其变形情况。当绕组发生变形时，会导致光纤中的光信号发生变化，光电探测器将光信号转化为电信号，并经过信号处理后，可得到绕组变形的程度、位置等信息。

3光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测中的具体实施策略

3.1选择合适的传感器类型

按照油浸式电力变压器的实际需求和监测目标，选择合适的传感器类型至关重要。在选择传感器时，应综合考虑其测量精度、响应速度、稳定性、抗干扰能力等因素。例如：对于温度监测，可选择基于荧光效应或拉曼散射效应的光纤温度传感器；对于局部放电监测，可选择基于超声波检测或电磁波检测的光纤传感器；对于油中溶解气体监测，可选择基于吸收光谱或荧光光谱的光纤气体传感器等。

3.2优化传感器布置方案

传感器的布置方案直接影响到监测结果。在制定布置方案时，应充分考虑变压器的内部结构、运行环境以及潜在故障点等因素。例如：对于温度监测，可将传感器布置在变压器绕组、铁芯等关键部位；对于局部放电监测，可将传感器布置在绕组、绝缘层等易发生放电的区域；对于油中溶解气体监测，可将传感器浸入变压器油中或固定在油箱内壁等位置。在此基础上，还应考虑传感器的数量及分布密度，以保证监测结果的准确性。

3.3建立数据处理与分析系统

光纤传感技术产生的数据量庞大且复杂，需要建立专门的数据处理与分析系统来提取有用信息并做出准确判断。数据处理与分析系统应具备数据采集、存储、处理、分析和预警等功能。例如：可建立数学模型对监测数据进行处理分析，以提取出变压器内部的温度分布、局部放电强度、油中溶解气体浓度等关键信息；还可设置预警阈值，当监测数据超过阈值时自动发出预警信号，为维修决策提供支持[3]。

4结语

综上所述，光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测中具有巨大的潜力。选择合适的传感器类型、优化传感器布置方案、建立数据处理与分析系统、加强人员培训与技术交流可充分发挥光纤传感技术的优势，实现对油浸式电力变压器运行状态的准确监测及故障预警，为电力系统的安全稳定运行贡献更多力量。

参考文献：

[1] 杨志，黄雯利，赵丽娟.光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测应用的研究进展[J].高压电器， 2023， 59（6）：137-146.

[2] 李贤良，唐毅博，詹江杨，等.光纤光栅传感器在变压器多参量智能监测中的应用研究[J].电力系统保护与控制， 2023， 51（6）：154-160.

[3]佘金鑫，王红亮. 光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测应用的研究进展[J]. 百科论坛电子杂志，2021（6）：2721.