【正文】 溫度狀況進(jìn)行檢測(cè)，而且取得了較好的效果。 利用半導(dǎo)體材料的光吸收與溫度的關(guān)系，可以制成半導(dǎo)體透射式和反射式光纖溫度傳感器。這些類型的光纖傳感技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，傳感器的形式也種類繁多，就目前來看用于電力變壓器內(nèi)部溫度測(cè)量的光纖傳感系統(tǒng)還不是太多。由于在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)確定繞組熱點(diǎn)具有很高的準(zhǔn)確性， 本研究介紹的變壓器在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過傳感器采集不同點(diǎn)的油溫，經(jīng)上位機(jī)智能系統(tǒng)的分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器油的熱點(diǎn)溫度。過去一般采用間接的模擬測(cè)量方法，準(zhǔn)確性差，而且不及時(shí)。 背景和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，國(guó)內(nèi)外油浸式變壓器在線監(jiān)測(cè)的范圍很廣，主要包括：( 1) 利用光纖傳感器監(jiān)測(cè)變壓器的過熱故障, 并通過計(jì)算實(shí)時(shí)顯示變壓器各熱點(diǎn)的運(yùn)行溫度；( 2) 監(jiān)測(cè)油中可燃?xì)怏w總量；( 3) 在線監(jiān)測(cè)局部放電, 包括電氣局部放電、聲音局部放電、超高頻局部放電、靜態(tài)局部放電；( 4) 在線監(jiān)測(cè)套管的功率因數(shù)和電容；( 5) 在線監(jiān)測(cè)油中濕度、溫度、酸度；( 6) 在線監(jiān)測(cè)負(fù)載電流；( 7) 在線監(jiān)測(cè)繞組頂部和底部油溫；( 8) 在線監(jiān)測(cè)鐵心接地故障和繞組缺陷；( 9) 在線監(jiān)測(cè)儲(chǔ)油柜的油位, 通過安裝傳感器提供油滲漏信息；( 10) 在線監(jiān)測(cè)冷卻裝置的功能及運(yùn)行情況。從變壓器絕緣運(yùn)行壽命看，一般認(rèn)為應(yīng)遵循六度法則：變壓器繞組年平均溫度為98攝氏度，每上升或降低6攝氏度，則變壓器壽命降低一半或延長(zhǎng)一倍。經(jīng)過一段時(shí)間后，繞組、鐵心和油的溫度上升達(dá)到穩(wěn)定。也就是說，在變壓器運(yùn)行時(shí)，在鐵心、繞組和鋼結(jié)構(gòu)件中均要產(chǎn)生損耗，這些損耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃堪l(fā)散到周圍介質(zhì)中去，從而引起變壓器發(fā)熱和溫度升高。因此有必要對(duì)電力變壓器的繞組溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，防止變壓器過熱以保證變壓器安全運(yùn)行和延長(zhǎng)其設(shè)備壽命。若繞組最熱點(diǎn)的溫度過低，則變壓器的能力就沒有得到充分利用，減低了經(jīng)濟(jì)效益。大部分變壓器的壽命終結(jié)是因?yàn)槠鋯适Я藨?yīng)有的絕緣能力，而影響絕緣能力的最主要因素是變壓器運(yùn)行時(shí)的繞組溫度。變壓器過熱故障是常見的多發(fā)性故障，它對(duì)變壓器的安全運(yùn)行和使用壽命具有嚴(yán)重威脅。電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸變電能的高壓電氣設(shè)備，擔(dān)負(fù)著電壓、電流的轉(zhuǎn)換及功率傳輸?shù)娜蝿?wù)，其性能的好壞直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)橐坏┨馗邏弘娋W(wǎng)的樞紐電力變壓器出現(xiàn)故障，其帶來的損失將是500 kV等超高壓變壓器的 3~4 倍甚至更高。以一套三相500 kV ，360 MVA的大型變壓器為例，若發(fā)生絕緣故障，其維修費(fèi)用當(dāng)在數(shù)百萬元，停電一天的直接電量損失（按 1 kWh ）達(dá)280萬元，若計(jì)入間接損失和社會(huì)損失，那么它給整個(gè)社會(huì)造成的損失將更大。電力變壓器是電網(wǎng)中能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)暮诵?，是?guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)和千家萬戶能量來源的必經(jīng)之路。在電網(wǎng)規(guī)模如此大，電壓等級(jí)如此高的情況下，一旦發(fā)生大面積的停電事故，將給國(guó)家造成巨大損失，給人民帶來巨大不便，電力系統(tǒng)的可靠性問題就顯得尤為重要。國(guó)家電網(wǎng)公司先后出臺(tái)了《國(guó)家電網(wǎng)公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》、《關(guān)于開展電網(wǎng)運(yùn)行管理控制技術(shù)研究和推廣應(yīng)用的實(shí)施意見》，將變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)、高壓輸變電主設(shè)備安全運(yùn)行技術(shù)作為重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，以便為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)提供必要的技術(shù)支持和保障。 Single chip microputer目錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ第一章 緒 論 1 本論文的背景和意義 1 本論文的主要方法和研究進(jìn)展 1 本論文的主要內(nèi)容 1 本論文的結(jié)構(gòu)安排 1第二章 各章題序及標(biāo)題小2號(hào)黑體 2 各節(jié)點(diǎn)一級(jí)題序及標(biāo)題小3號(hào)黑體 2 各節(jié)的二級(jí)題序及標(biāo)題4號(hào)黑體 2 頁眉、頁腳說明 2 段落、字體說明 2 公式、插圖和插表說明 2結(jié)論 136參考文獻(xiàn)（References） 138致謝 150附 錄 1 標(biāo)題 8附 錄 2 標(biāo)題 9第一章 緒論伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)行水平也在不斷提高，各級(jí)調(diào)度中心要求更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況，提高變電站的可控性，進(jìn)而要求更多地采用遠(yuǎn)方集中控制、操作、反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以減少人為誤操作的可能性，提高運(yùn)行的可靠性。 Online monitoring。 Will eventually be a plex system is deposed into relatively simple, is advantageous to the we use part of the hardware and software implementation. Second, clear the principles of system implemented on the basis of the system of optical fiber part such as sampling and the software behind the operation, according to the design pleted test rig, is researched.Keyword: Winding hot spot temperature。關(guān)鍵詞：繞組熱點(diǎn)溫度；光纖光柵；在線監(jiān)測(cè)；分布式光纖傳感器；單片機(jī)Power transformer online monitoring and diagnosisAbstractAlong with the rapid development of economy in our country, the level of power grid operation in our country are also constantly improve, power system of power transformer is one of the most important and most expensive equipment, its reliability is directly related to the power grid is safe, efficient and economic operation. Most of the end of the transformer life because it lost its insulating ability, is the most important factors which affect the ability of the insulation transformer winding temperature at runtime. If transformer winding at runtime the hot spot temperature is too low, the ability of the transformer is underutilized, reduced economic efficiency, and the hot spot temperature is too high, will not only affect the service life of the transformer, will also pose a threat to the safe operation of the transformer. Power transformer internal belong to high voltage and strong electromagnetic environment, for the transformer winding temperature monitoring, fiber Bragg grating sensing technology pared with the traditional electrical sensor technology has inparable advantages, particularly suitable for power transformer internal plex electromagnetic environment.Application of distributed fiber optic sensor system are studied in this paper, mainly including two aspects. First of all, analyzed deeply and in detail the principle of distributed optical fiber temperature sensor system。其次對(duì)系統(tǒng)的每一部分都以物理公式的推導(dǎo)為基礎(chǔ)，以變使系統(tǒng)各部分的構(gòu)建達(dá)到最優(yōu)化；最終將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為較為簡(jiǎn)單的、有利于我們用軟硬件實(shí)現(xiàn)的部分。本論文研究分布式光纖傳感器的應(yīng)用系統(tǒng)，主要包括兩方面。如果變壓器運(yùn)行時(shí)的繞組最熱點(diǎn)溫度過低，則變壓器的能力就沒有得到充分利用，減低了經(jīng)濟(jì)效益，而熱點(diǎn)溫度過高，不僅會(huì)影響變壓器使用壽命，還將對(duì)變壓器安全運(yùn)行造成威脅。電力變壓器溫度的在線監(jiān)測(cè)與診斷摘要伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)行水平也在不斷提高，電力變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的、最昂貴的設(shè)備之一，它的可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)是否安全、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。大部分變壓器壽命的終結(jié)是因?yàn)槠鋯适Я藨?yīng)有的絕緣能力，而影響絕緣能力的最主要因素是變壓器運(yùn)行時(shí)的繞組溫度。電力變壓器內(nèi)部屬于高電壓、強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境，對(duì)于變壓器繞組溫度的監(jiān)測(cè)，光纖光柵傳感技術(shù)與傳統(tǒng)的電信號(hào)傳感技術(shù)相比具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)，尤其是適于電力變壓器內(nèi)部的復(fù)雜電磁環(huán)境。首先，深入細(xì)致地分析研究了分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)的原理；分析目前世界上光纖測(cè)溫的先進(jìn)技術(shù)以及科研成果，采用基于拉曼散射的反斯托克斯和斯托克斯光的光強(qiáng)比較技術(shù)，從空間和溫度分辨率入手，結(jié)合實(shí)際情況制定本系統(tǒng)的可行方法。其次，在系統(tǒng)原理明確的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的光纖采樣及后面的軟件運(yùn)算等部分，依據(jù)設(shè)計(jì)方案完成了試驗(yàn)裝置，進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 Analysis of the current optical fiber temperature measurement in the world advanced technology and scientific research, based on the anti stokes Raman scattering and stokes light intensity is more technology, from the perspective of the space resolution and temperature, bined with the actual situation make the feasible method of this system. Secondly the system each part based on the physical formula is derived, with variable to optimize the system each part of the building。 Fiber Bragg grating。Distributed optical fiber sensor。同時(shí)在簡(jiǎn)化系統(tǒng)，信息共享，減少電纜，減少占地面積，降低造價(jià)等方面變電站已改變了運(yùn)行的面貌，變電站自動(dòng)化己轉(zhuǎn)向了實(shí)用化階段。截至 2005年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量已超過5 億千瓦，預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó)人均裝機(jī)容量將達(dá)到 ，總裝機(jī)容量也將超過10 億千瓦。電力變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的、最昂貴的設(shè)備之一，它的可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)是否安全、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。如果一臺(tái)大型電力變壓器在系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)發(fā)生事故，則可能導(dǎo)致大面積停電，其檢修期一般要半年以上，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)隨著特高壓項(xiàng)目的起動(dòng)建設(shè)，對(duì)變壓器工作可靠性的要求更高。變壓器本身也是電力系統(tǒng)中最昂貴設(shè)備之一，單以其本身價(jià)格計(jì)算，進(jìn)口的250 MVA/500 kV變壓器平均約133 萬美元/臺(tái)，國(guó)產(chǎn)同規(guī)格的也可達(dá)到1000 萬元/臺(tái)。由于變壓器采用封閉式結(jié)構(gòu)，散熱效果差，熱積累大，并長(zhǎng)期處于高電壓、大電流和滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，直接導(dǎo)致熱量集結(jié)加劇、溫度升高，威脅電氣絕緣性能。長(zhǎng)期研究表明，大型電力變壓器的運(yùn)行可靠性在很大程度取決于其絕緣狀態(tài)。變壓器繞組最熱點(diǎn)的絕緣會(huì)因?yàn)檫^熱而老化。熱點(diǎn)溫度如超過允許限值，不僅會(huì)影響變壓器使用壽命，還將對(duì)變壓器安全運(yùn)行造成威脅。變壓器運(yùn)行時(shí)，有一部分電磁能量將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。隨著繞組及鐵心溫度的升高，它們與周圍的變壓器油通過散熱器將熱量傳遞給外部冷卻介質(zhì)。一般來講，由于產(chǎn)生的損耗不同，變壓器內(nèi)部各部分的溫度也不同，繞組最高，其次為鐵心和變壓器油。所以，變壓器溫度在線監(jiān)測(cè)對(duì)保證安全和延長(zhǎng)設(shè)備壽命都有重要意義。在線監(jiān)測(cè)變壓器油溫和繞組熱點(diǎn)溫度對(duì)早期診斷變壓器故障十分重要， 但是因變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 影響其安全運(yùn)行的因素較多， 使得在線監(jiān)測(cè)的難度很大。因此，準(zhǔn)確測(cè)量油溫(尤其是其熱點(diǎn)溫度)就顯得十分重要。光纖傳感技術(shù)種類很多，根據(jù)被外界信號(hào)調(diào)制的光波的物理特征參量的變化情況，可以將光波的調(diào)制分為光強(qiáng)度調(diào)制、光頻率調(diào)制、光波長(zhǎng)調(diào)制、光相位調(diào)制和偏振調(diào)制等五種類型。 國(guó)外對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究，始于60年代，但直到 70~80 年代，隨著傳感器、計(jì)算機(jī)、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，設(shè)備在線診斷技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。半導(dǎo)體材料的吸收波長(zhǎng)隨著溫度的增加而向長(zhǎng)波長(zhǎng)位移，選擇適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體光源，使其光譜范圍正好在吸收區(qū)域，這樣透過半導(dǎo)體材料的光強(qiáng)隨溫度的增加而減少，而從半導(dǎo)體材料反射回來的光強(qiáng)隨溫度的增加而增加，利用光探測(cè)器檢測(cè)出光強(qiáng)的大小進(jìn)而檢測(cè)出溫度。國(guó)內(nèi)有學(xué)者用砷化鎵半導(dǎo)體晶片做敏感元件