光纤传感器在局部放电检测中的应用

光纤传感技术在电力设备监测与故障检修中的应用随着电力设备的不断更新换代以及对电力系统安全可靠性要求的不断提高，光纤传感技术作为一种先进的监测与检修手段被广泛应用于电力系统中。

光纤传感技术以其高精度、实时性强、易于安装等优点，在电力设备的监测与故障检修中发挥了不可忽视的作用。

一、光纤传感技术的工作原理及特点1.1 光纤传感技术的工作原理光纤传感技术利用光纤作为传感器，通过测量光纤中的光强、波长或相位的变化，来实现对目标物理量的实时监测。

其基本原理是利用传感光纤中的衍射、散射、光纤布拉格光栅等效应，通过光信号的变化来测量被监测目标的温度、压力、拉伸等物理量。

1.2 光纤传感技术的特点光纤传感技术具有以下特点：首先，光纤传感技术具有高精度和实时性强的优点。

传统的传感器在检测信号传输过程中可能会受到电磁噪声的干扰，导致测量结果的误差增加。

而光纤传感技术利用光信号传输，减少了电磁噪声的影响，提高了测量精度和实时监测的能力。

其次，光纤传感技术的安装维护相对简单。

传感光纤可以长时间使用，不受环境条件的限制，可以在多种工作环境下进行应用。

同时，光纤传感器的体积小、重量轻，相对于传统传感器更加便于安装和维护。

最后，光纤传感技术具有较高的可靠性和耐久性。

光纤传感器无电磁干扰，且不易受到潮湿、腐蚀等因素的影响。

在电力系统中，设备长期运行可能会面临各种极端条件的考验，而光纤传感技术能够在恶劣环境下保持较高的可靠性和稳定性。

二、光纤传感技术在电力设备监测中的应用2.1 电力设备温度监测电力设备在长时间工作过程中可能会因为过热而引起故障，对电力系统产生危害。

光纤传感技术可以实时监测电力设备的温度变化，及时发现设备温度过高的情况。

通过在电力设备周围布置光纤传感器，并利用光纤布拉格光栅的原理，可以实现对设备温度的测量。

一旦检测到设备温度异常，可以及时采取措施进行处理，避免进一步故障的发生。

2.2 电力设备拉力监测电力网中的导线、电缆等电力设备在运行过程中可能会遭受到外力的作用，导致设备的拉伸变形或断裂。

光纤传感技术在环境监测中的应用光纤传感技术是一种新兴的检测技术，它以光纤为传感器，利用光纤的各种特性，实现对不同环境参数的高精度、高灵敏度的检测和监测。

毫无疑问，光纤传感技术已经成为环境监测领域中的一个重要分支，它的应用范围也越来越广泛。

光纤传感技术在环境监测中的应用可以追溯到20世纪70年代初期。

随着光纤技术的不断发展和应用领域的拓宽，光纤传感领域不断涌现出各种新型光纤传感器，这些传感器不断完善和进步，已经成为了环境监测领域中的一种重要技术手段。

一、光纤传感器在环境监测中的应用光纤传感器是一种利用光纤作为传感元件的传感器，它们可以用于监测环境中的各种参数包括如下：1.温度：利用光纤传感技术可以实现高精度、高灵敏度的温度检测，这也是光纤传感技术在环境监测中的一大应用。

2.气体浓度：光纤传感技术可以利用纤芯的吸附效应，进行气体浓度的检测，因其高灵敏度和极低的检测限制，尤其适用于环境空气质量的监测。

3.水质污染：水质污染是环境中最常见的问题之一，利用光纤传感技术可以实现痕量污染物的监测，检测精度可以达到ppb甚至ppm级别。

4.振动：光纤传感技术可以实现高灵敏度的振动监测，可以用于地震监测、工业生产和交通运输等领域。

二、光纤传感技术的优势与进展在环境监测领域，光纤传感技术与传统的电学和机械传感技术相比具有以下优势：1.高灵敏度和高分辨率：光纤传感技术可以实现高灵敏度和高分辨率的检测，可以监测微小变化，精度更高。

2.长距离传输：由于光纤传感器可以实现长距离、远距离的监测和传输，可以大大降低监测成本，节约系统部署成本。

3.抗干扰能力强：传统的电学传感技术易受电磁干扰和磁场影响，而光纤传感技术抗干扰能力强，在复杂环境中的应用更加优越。

近年来，光纤传感技术在环境监测领域中不断提高了自身的技术水平，研究人员围绕着光纤传感技术的理论基础和技术方法进行了大量研究和探索，促进了该技术在环境监测中的应用。

近年来的研究进展包括：1.新型光纤传感器的设计和开发：研究人员不断设计新型的光纤传感器，以满足不同应用领域的需求，如快速检测、大范围监测等。

光纤传感技术在无损检测中的应用光纤传感技术是一种基于光学原理的新型传感技术，具有高灵敏度、高精度、实时性高、抗干扰能力强等特点，已经在各个领域得到了广泛的应用。

其中，光纤传感技术在无损检测领域中的应用尤为突出，本文将针对其应用做进一步探讨。

一、光纤传感技术在无损检测中的优势传统的无损检测技术主要包括超声波检测、射线检测、涡流检测等，这些技术虽然有着一定的应用价值，但是它们存在许多缺点。

例如，超声波检测易受材料表面状态影响，而射线检测存在较高的辐射风险，涡流检测也有着许多局限性。

相比之下，光纤传感技术具有以下几个优势：1. 高精度光纤传感技术使用光学原理，可以实时地监测光信号的变化，因此其精度非常高。

同时，由于光纤传感器的特性，可以将信号传输距离延长至数千米，极大地提高了检测的精度。

2. 抗干扰能力强在无损检测中，有许多外部干扰因素，如温度、压力、湿度等，这些因素往往会对检测结果产生影响。

而光纤传感技术可以通过适当的设计解决这些干扰问题，使检测结果更加准确可靠。

3. 数据实时可视化光纤传感技术可以将检测数据实时传输到计算机系统中，并通过图像、视频等形式进行展示。

这种数据可视化的方式可以使检测结果更加直观，便于进行分析和判断。

二、光纤传感技术在无损检测中的应用案例1. 基于光纤传感技术的压力容器检测压力容器是化工、石油、天然气等行业生产中应用最多的一种容器，检测其性能稳定性及安全性显得十分必要。

传统的压力容器检测方法主要是利用超声波检测技术，但这种方式存在许多诸如侵入性、检测范围受限等局限性。

而基于光纤传感技术的压力容器检测方法可以实现无侵入、传感器分布广泛、检测范围宽、精度高等优点，具有很大的优势。

2. 基于光纤传感技术的牙科设备检测牙科设备中存在着一些复杂的构件，如轴承、齿轮、电机等，这些构件的运转状态对设备的正常工作和使用寿命有着至关重要的影响。

传统的检测手段存在着检测时间长、检测精度低、难以区分异响等问题。

局部放电测量的基本知识邱昌容徐阳西安交大科技园博源电气有限责任公司序言局部放电,PD,是表征高压电气设备绝缘性能的重要参数～也是发生绝缘故障的有效先兆信息。

通过局部放电的检测,特别是在线监测～将为避免事故的发生和实行状态检修创造条件。

因此PD在线监测已引起广泛的关注。

为了让用户基本上了解有关PD的机理～测量技术～测试结果的分析、判断～以及本公司生产的PD在线监测系统。

针对用户关心的问题～编写这本小册子。

目录一、什么是PD～如何产生...................................................................... .........1 二、为什么要测量局部放电, .................................................................... .1三、有哪些测量局部放电的方法 (3)四、有哪些PD表征参数...................................................................... .............5 五、什么是局部放电谱图 ..................................................................... .. (7)六、视在放电电荷如何定量...................................................................... .....9 七、为什么要对变压器局部放电进行在线监测 (10)八、 PD在线监测的关键技术是什么 ....................................................... 11 九、 BYT-II系统的工作原理及其特点是什么 . (15)十、如何进行绝缘诊断 ..................................................................... .. (18)一、什么是PD～如何产生局部放电是指在绝缘系统中～只有局部区域发生放电～而没有击穿～即放电没有贯穿施加电压的导体之间。

一、非电量检测法局部放电发生时常伴有光声热等现象的发生对此局部放电检测技术中也相应出现了光测法声测法红外热测法等非电量检测方法较之电检测法非电量检测方法具有抗电磁干扰能力强与试样电容无关等优点。

非电量检测法包括声测法、光测法、化学检测法1声测法介质中发生局部放电时其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发效果就像一个小爆炸此时放电源如同一个声源向外发出声波由于放电持续时间很短所发射的声波频谱很宽可达到数MHz要有效检测声信号并将其转化为电信号传感器的选择是关键常用的声传感器有用于气体中的电容麦克风condensermicrophone电介体麦克electretsmicrophone 和动态麦克风dynamicmicrophone用于液体中类似于声纳的所谓水中听诊器hydrophone 用于固体中的测震仪accelerometer和声发射acousticem issi on传感器在声-电传感器中工作频带和灵敏度是两个最为重要的指标若传感器工作频带过窄脉冲相应时间过长容易造成信号混叠故必须保证传感器，一定的工作频带而在宽频传感器中要求传感器，几何尺寸必须小于声波波长但是减小传感器体积会导致传感器测量面积减小进而降低测试灵敏度反之若为了增大灵敏度而增大传感器几何尺寸又会导致传感器工作频带减小实际设计中往往结合现场条件折中考虑这两方面的要求较之电测法声测法在复杂设备放电源定位方面有独到的优点但是由于声波在传播途径中衰减畸变严重声测法基本不能反映放电量的大小这使得实际中一般不独立使用声测法而将声测法和电测法结合起来使用2光测法近年来采用光测法在局部放电特征及介质老化，机理等方面的研究做了大量工作但是由于传感器必须侵入设备且设备透光性能不好或者根本不能透光光测法只能测试表面放电和电晕放电故在现场中光测法基本上没有直接应用近年来随着光纤技术的发展将光纤技术和声测法相结合提出了声-光测法该方法采用光纤传感器局部放电产生的声波压迫使得光纤性质改变导致光纤输出信号改变从而可以测得放电国外在电力变压器和GIS设备中均有相关应用[18]BlackBurn等人将光纤传感器伸入到变压器内部测量局放当变压器内部发生局部放电时超声波在油中传播这种机械压力波挤压光纤引起光纤变形导致光折射率和光纤长度的变化从而光波将被调制通过适当的解调器即可测量出超声波可实现放电定位。

光纤传感器在工业检测中的应用工业成果的质量和可靠性对于企业来说是至关重要的，而对于检测来说是必要的保障。

根据不同的检测需求，各种不同类型的传感器在工业检测中被广泛应用。

其中光纤传感器是一种既灵活又可靠的传感器技术，可应用于各种类型的工业检测。

本文将详细介绍光纤传感器在工业检测中的应用。

I. 什么是光纤传感器？光纤传感器是测量实体物理或化学量的一种传感器。

它利用光导纤维作为传感元件，并通过光纤材料和光纤连接器连接到光学仪器上。

与传统的电气传感器不同，光纤传感器具有抗电磁干扰，防火和抗腐蚀等优点，因此它更适合在各种极端环境中使用。

光纤传感器可被用来测量温度、压力、应变、振动、水平、形状和流量等多种实体物理量。

II. 1. 温度测量光纤温度传感器可以测量温度范围从-180° C到2000° C，在高温和超低温条件下保持稳定的测量精度。

因为光纤传感器是无电连接，所以它可以在高压环境中操作而不会发生火花，这在爆炸性环境中非常重要。

在核电站、化工生产、制造业和航空航天应用中，光纤传感器的温度测量功能非常受欢迎。

2. 静力测量通过利用光纤压力传感器，工程师可以测量水下机器人、潜水艇、海洋平台和其他深海设备的静力压力。

光纤传感器可以在水下、高压、高温或电磁干扰等不稳定环境中稳定地进行测量。

此外，通过光纤压力传感器可以测量气体压力、油气库压力和热力发电压力。

3. 振动检测振动是一种普遍存在于机械设备中的信号，因此振动检测是一种非常重要的工业检测方式。

光纤传感器的高精度测量和信号稳定性，使得它在振动监测和故障诊断方面受到广泛的应用。

通过将光纤传感器连接到机器设备中，许多机器故障可以被快速检测出来，并能及时进行维修，从而更好地保护设备和人员的安全。

4. 压力测量在工业制造和化学生产环境中，需要测量从低压到中高压的不同压力范围。

通过光纤压力传感器可以精准地测量这些压力变化。

光纤传感器的高精度、防火和抗腐蚀等特点，使得它可以很好地应用于油气和化学品生产场合。

局部放电非本征法珀光纤传感检测技术述评司文荣;傅晨钊;黄华;郭森;沈晓峰;高勤践;陆忠心【期刊名称】《高压电器》【年(卷),期】2018(54)11【摘要】电工设备局部放电(partial discharge,PD)检测主要有脉冲电流法、射频(高频)法、暂态对地电压法、特高频法、化学检测法、光检测法和超声波法。

其中,基于光纤传感技术的检测方法具有安全、绝缘和抗电磁干扰等优点,适合设计成预埋式或侵入式传感器安装在电工设备内部或外部壳体上,进行PD在线监测或带电检测,具有发展前景。

文中首先对基于光纤传感技术的PD测量方法、原理参数和优缺点进行了概述,主要介绍了PD光纤非本征法珀(extrinsic Fabry-Perot interferometer,EFPI)超声波传感检测技术,详述了基于光纤EFPI传感检测PD超声波信号的技术原理、传感器性能试验和研究进展,分析了研制该光纤EFPI超声波传感器的关键参数和应用问题,并预期了其发展趋势。

【总页数】13页(P20-32)【关键词】局部放电;光纤传感器;超声波检测;非本征法珀;综述【作者】司文荣;傅晨钊;黄华;郭森;沈晓峰;高勤践;陆忠心【作者单位】国网上海电科院;国网上海市电力公司;国网上海青浦供电公司;国网上海崇明供电公司;国网上海长兴供电公司【正文语种】中文【中图分类】TM406【相关文献】1.基于光纤法珀传感器的局部放电测试系统2.蓝宝石光纤空气隙非本征型法布里-珀罗高温传感器复用技术研究3.固体介质声耦合光纤法珀传感器局部放电检测方法4.基于多孔式敏感膜片的MEMS光纤珐珀传感器及其局部放电检测5.基于可调谐激光器的局部放电光纤法珀传感器因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

光纤传感技术在智能电网中的应用研究随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对电力的需求日益增长，同时对电力供应的可靠性、安全性和质量也提出了更高的要求。

智能电网作为未来电网的发展方向，能够实现电网的智能化监测、控制和管理，提高电网的运行效率和稳定性。

光纤传感技术作为一种先进的检测技术，具有抗电磁干扰、高精度、高灵敏度、分布式测量等优点，在智能电网中得到了广泛的应用。

一、光纤传感技术概述光纤传感技术是基于光在光纤中传输时，光的特性（如强度、相位、波长、偏振态等）会受到外界物理量（如温度、应变、压力、电流等）的影响，通过检测光的变化来获取外界物理量的信息。

根据传感原理的不同，光纤传感技术可以分为多种类型，如光纤光栅传感技术、分布式光纤传感技术、光纤干涉传感技术等。

光纤光栅传感技术是利用光纤光栅对温度、应变等物理量的敏感特性进行测量。

当外界物理量发生变化时，光纤光栅的周期和折射率会发生改变，从而导致反射光的波长发生变化，通过测量反射光波长的变化即可得到外界物理量的信息。

分布式光纤传感技术是通过测量光纤中光的散射信号来获取沿光纤分布的温度、应变等信息。

常见的分布式光纤传感技术有基于瑞利散射的光时域反射技术（OTDR）、基于布里渊散射的布里渊光时域分析技术（BOTDA）和基于拉曼散射的拉曼光时域反射技术（ROTDR）等。

光纤干涉传感技术是利用光的干涉原理来测量外界物理量。

当外界物理量作用于光纤干涉仪时，会导致干涉条纹的移动或变化，通过检测干涉条纹的变化即可得到外界物理量的信息。

二、光纤传感技术在智能电网中的应用（一）电力设备状态监测在智能电网中，电力设备的安全稳定运行至关重要。

光纤传感技术可以用于电力设备的状态监测，如变压器、开关柜、电缆等。

对于变压器，光纤光栅传感器可以安装在变压器的绕组、铁芯等部位，实时监测温度、应变等参数，及时发现变压器的过热、绕组变形等故障。

分布式光纤测温系统可以对变压器内部的温度分布进行监测，为变压器的运行控制和故障诊断提供依据。

分布式光纤传感器在电力系统中的应用随着电力系统的不断发展和智能化的推进，传感器技术作为电力系统中的重要组成部分，发挥着越来越关键的作用。

其中，分布式光纤传感器作为一种新型的传感器技术，具有很大的潜力和广阔的应用前景。

本文将重点介绍分布式光纤传感器在电力系统中的应用。

分布式光纤传感器在电力系统中可以用于实时监测电力设备的温度。

在电力输电过程中，电力设备的温度是一个关键参数，过高的温度可能导致设备的损坏甚至发生火灾。

传统的温度监测方法往往需要安装多个传感器，而分布式光纤传感器可以通过在电力设备周围布设光纤，实现对温度的全方位、实时的监测。

通过分析光纤中的光信号的变化，可以准确地判断电力设备是否存在温度异常情况，并及时采取措施进行处理，确保电力系统的安全运行。

分布式光纤传感器还可以用于检测电力设备的振动。

在电力系统中，电力设备的振动情况是一个重要的指标，可以反映设备的运行状态和健康状况。

传统的振动监测方法往往需要安装多个振动传感器，而分布式光纤传感器可以通过测量光纤中的光信号的强度和相位变化，实现对电力设备振动的监测。

通过对振动信号的分析，可以及时判断设备是否存在异常振动，从而提前采取措施进行维修或更换，避免设备故障和事故的发生。

分布式光纤传感器在电力系统中还可以用于检测电力设备周围的湿度和气体浓度。

湿度和气体浓度是影响电力设备运行和绝缘性能的重要因素。

传统的湿度和气体浓度监测方法往往需要安装多个传感器，而分布式光纤传感器可以通过在电力设备周围布设光纤，实现对湿度和气体浓度的实时监测。

通过分析光纤中的光信号的变化，可以准确地判断电力设备周围的湿度和气体浓度是否超过了安全范围，并及时采取措施进行处理，避免设备的故障和事故的发生。

分布式光纤传感器还可以用于电力系统中的故障检测和定位。

在电力系统中，故障的检测和定位是非常重要的，可以帮助运维人员及时判断故障位置并采取措施进行修复。

传统的故障检测和定位方法往往需要安装多个传感器，而分布式光纤传感器可以通过在电力系统中布设光纤，实现对电力设备的全方位、实时的故障检测和定位。