高灵敏度全光纤内腔式光热变压器油溶解气分析技术研究

基本信息
批准号:61705028
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:毛雪峰
学科分类:
依托单位:重庆邮电大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郝宏刚,胡章芳,王艳,鲍合章,孙林,乐聪聪,曾林全
关键词:
空心光子晶体光纤内腔可调谐光纤激光器光热光谱变压器监测光纤光热干涉测量
结项摘要

Dissolved Gas-in-oil Analysis (DGA) is the most effective mean for diagnosing transformer failures. A novel all-fiber photothermal (PT) DGA monitoring scheme is proposed in this project. A high power output broadband tunable erbium doped fiber laser combined with hollow-core photonic bandgap fiber intra-cavity and fiber Fabry-Perot PT interferometer based on Phase Generated Carrier (PGC) demodulation are applied in the new PT DGA monitoring system. The new integration of these advanced techniques results in a significant improvement of the performances of the PA DAG monitor system. A sub-ppb level detectable concentration limit for C2H2 and sub-ppm level detectable limits for CH4, CO, CO2 and H2O gases are expected. As the gas sensing unit is an all-fiber detector, the system is immune from electromagnetic and mechanical vibration interference. To take the advantages of ultra-sensitive for failure gases, a further investigation of correlation between transformer failures and dissolved gas concentration is also presented. The results of the study will provide a clear theoretical model and experimental data for transformer’s early fault evolution. Thence a new transformer’s early diagnosis and infancy fault warning guide rule is expectantly established.

为实现变压器早期故障诊断,进一步提高变压器油溶解气分析(DGA)的检测灵敏度成为必要,急需对光声DGA技术进行结构和机理上的深入探索和创新。本项目提出一种创新的全光纤内腔式光热DGA检测技术方案,采用高功率可调谐光纤激光器作为光源,结合空心光子晶体带隙光纤(HC-PBF)有源内腔,集成基于相位生产载波解调的高灵敏度光纤FP光热传感器构成新型的变压器DGA光热检测系统。通过对HC-PBF内腔光热光谱气体感测机理研究,揭示光热现象引起的HC-PBF相位调制机制,完成HC-PBF内腔光纤激光器结构的优化设计;对HC-PBF复合腔结构的光纤光热传感器中存在的偏振和相位衰落、多模干涉等问题进行研究,获得稳定的信号解调方式和优化的传感器结构,最终实现具有抗机械振动干扰、电磁免疫能力的多故障特征气体的高灵敏度测量,为变压器故障的早期预警提供新的理论和技术支撑,为电网安全运行提供有力保障。

项目摘要

为实现变压器早期故障诊断,进一步提高变压器油溶解气分析(DGA)的检测灵敏度成为必要,急需对光声DGA技术进行结构和机理上的深入探索和创新。采用高功率近红外可调谐光纤激光器作激发光源,设计、研制适用于光声探测的高灵敏度光纤F-P腔式声波传感器用于光声信号检测,结合激光腔内置式微型光声池和多种气体成分光声信号分析方法,研制出能够对乙炔、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等多种变压器故障气体进行高灵敏度、高分辨率测量的新型光纤光声光谱气体探测器。气体的检测灵敏度可达到ppm(part per million)和ppb(part per billion)数量级,最终实现具有抗机械振动干扰、电磁免疫能力的多故障特征气体的高灵敏度测量,为变压器故障的早期预警提供新的理论和技术支撑,为电网安全运行提供有力保障。实验过程发现该系统也可以对氨气、氨气与高浓度二氧化碳和水汽混合气体进行高灵敏度检测,对氨气的检测灵敏度达到亚ppb量级,因氨气是区分正常人和肾功能衰竭患者的特种气体,所以该项研究也可以应用于医学诊断和治疗监测,特别是肾功能衰竭患者血液透析过程的无创、实时监测。本项目共发表相关研究论文5篇,申请专利3项,培养硕士研究生4人,完成了项目计划的研究内容,实现了项目预期的目标和成果。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
3

气载放射性碘采样测量方法研究进展

气载放射性碘采样测量方法研究进展

DOI:
发表时间:2020
4

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
5

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2022)09-2956-07
发表时间:2022

毛雪峰的其他基金

相似国自然基金

1

近红外激光光声变压器油溶解气分析技术研究

批准号:51277021
批准年份:2012
负责人:于清旭
学科分类:E0704
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

基于空心光子晶体光纤的变压器油中溶解气体光学腔衰减振荡检测方法研究

批准号:51677070
批准年份:2016
负责人:马国明
学科分类:E0705
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
3

基于有源内腔的复合镀膜式光纤SPR生物传感技术研究

批准号:61775161
批准年份:2017
负责人:刘琨
学科分类:F0503
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
4

新型全光腔内负反馈单频光纤激光器抑噪技术研究

批准号:61805260
批准年份:2018
负责人:应康
学科分类:F0502
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目