液-固复合绝缘局放声发射光纤传感检测技术研究
电磁干扰和灵敏度低是传统声测法局部放电检测需解决的关键技术问题。本文研制适用于液-固复合绝缘局放声发射信号检测的高灵敏度光纤法-珀传感器，优化传感器设计方法。实验分析光纤传感器局放检测信号特点，探究光纤传感器工作点稳定技术，分析电力设备液体绝缘中声压级分布特点，提出光纤传感器在电力设备液体介质的布置方案。 设计本征型和非本征型的局放声发射信号检测光纤法-珀传感器，并对圆筒耦合声波方式的本征光纤法-珀传感器（IFPI）和膜片耦合声波方式的非本征光纤法-珀传感器（EFPI）的频响特性进行仿真分析，结果表明圆筒耦合声波方式的IFPI传感器适用于低频振动信号检测，而膜片式EFPI传感器适用于局放高频声发射信号检测。根据多光束干涉原理，分析光束发散、反射面倾斜和反射率对法-珀传感器光谱可见度影响。依据弹性力学理论，研究非本征法-珀传感器频响特性和静压灵敏度关系，提出非本征法-珀传感器膜片设计基本原则。设计具有不同特性参数的 EFPI传感器，研究多种非本征法-珀传感器封装结构，选取光纤插芯和尾纤方式制备的 EFPI传感器因绝缘油粘滞阻尼作用，具有展宽的一阶固有频率高增益响应区。 提出采用波长可调谐分布式反馈（DFB）激光器为工作光源，以模糊PID为核心算法的静态工作点反馈补偿方法，显著提高光纤法-珀传感器正交工作点的稳定性。设计并实现具有工作点锁定功能的解调系统，在3-43oC连续变温环境下工作点变化小于0.8％。 构建电声联合局放检测系统，研究不同特性参数 EFPI传感器局放检测灵敏度，分析 EFPI传感器局放灵敏度与传感器频响带宽和膜片静压灵敏度关系，研究 EFPI传感器检测灵敏度随干涉光谱可见度和静态工作点位置的变化特性。根据PZT和EFPI不同电极模型下局放声信号检测的频谱特征，提出 EFPI传感器频率设计优化原则。探讨了局放声波频域能量均方值和局放量大小关系。 采用声耦合场有限元方法通过建立同尺度3D模型来仿真分析电缆终端和油浸变压器内液体绝缘声场分布规律。固体介质虽会造成声波反射和衰减，但其附近液体介质有较强声压分布，可利用该特性提高局放声信号检测灵敏度，据此提出电缆终端和油浸变压器内部光纤超声波传感器布置方案。
局放检测;声测法;光纤超声波传感;工作点稳定;声场分布
哈尔滨理工大学
博士
电气工程
赵洪
2015
中文
TM855;TP212.9
136
2016-01-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）