振动检测装置、电力变压器振动检测系统和方法与流程

本技术涉及电气设备监测，特别是涉及一种振动检测装置以及电力变压器振动检测系统、方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、变压器是电力系统中的关键设备，在长时间持续运行的过程中，受到外部环境、负荷增加、部件老化、后期维护等因素的影响，其绝缘性能、内部电路性能、机械性能、运行性能会逐步下降，同时会引起各种故障，严重时甚至会引起电网故障，导致电力系统崩溃，造成巨大的经济损失，其稳定性直接影响到电网的稳定性。

2、在正常情况下，硅钢片的磁致伸缩会引起变压器铁心的振动，在负载电流的电磁力作用下，绕组会发生振动。变压器的振动频率集中在100 hz （赫兹）~ 600 hz之间，包含了很多共振倍频信息，频率在超过1000 hz后逐渐衰减到零。通过分析变压器表面的振动信号能够有效监测绕组的变形程度和铁心的状态，然而，目前的电力变压器振动检测方法仍然存在灵敏度不高，监测结果不准确的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种检测灵敏度更高的振动检测装置以及电力变压器振动检测方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种振动检测装置。所述装置包括：悬臂梁、配重块、壳体以及设置有光纤光栅的光纤；

3、所述光纤的一端附接于所述悬臂梁，另一端附接于所述壳体，所述配重块与所述壳体活动连接；

4、在所述壳体发生振动的情况下，所述悬臂梁受所述配重块的作用发生形变，形变传递至所述光纤，所述光纤的光纤光栅的折射率发生变化引起反射波长的偏移。

5、在其中一个实施例中，所述装置还包括铰链，所述配重块通过所述铰链与所述壳体活动连接。

6、上述振动检测装置，通过配重块和悬臂梁的设计，放大了振动信号，使得传感器壳体在振动的情况下，配重块在惯性力的作用下绕活动连接部件转动，使得光纤光栅能够捕捉微小的形变，改变折射率，进而检测到极低幅度的振动，以满足高精度和高灵敏度的振动监测需求，使得振动检测结果更为精确，并且，光纤信号传输不导电，不受电磁干扰影响，适用强电磁环境下的振动监测，保提高了测量结果的准确性和可靠性。

7、第二方面，本技术还提供了一种电力变压器振动检测系统。所述系统包括：包括如上述实施例所述的振动检测装置、控制器、激光器、光学干涉仪、载波调制器、光电转换器以及信号收集处理器；

8、所述控制器，用于控制所述激光器输出激光至所述振动检测装置；

9、所述振动检测装置，用于接收所述激光的光信号，采集并放大电力变压器的振动信号，将携带有放大后的振动信号的第一光信号传递至所述光学干涉仪和所述光电转换器；

10、所述光学干涉仪，用于从接收到的第一光信号中提取出振动信号的声波信息，并输出携带有声波信息的第二光信号至所述光电转换器；

11、所述载波调制器，用于对所述光学干涉仪中的压电管施加载波信号；

12、所述光电转换器，用于将所述振动检测装置传递的第一光信号和所述光学干涉仪输出的第二光信号分别转换为第一电压信号和第二电压信号，并将所述第一电压信号和所述第二电压信号传输至所述信号收集处理器；

13、所述信号收集处理器，用于确定所述第一电压信号和所述第二电压信号的电压差值，基于所述电压差值控制所述控制器调节所述激光器的输出波长，以保持所述振动检测装置的静态工作点。

14、在其中一个实施例中，所述系统还包括与所述振动检测装置连接的环形器，所述环形器用于将激光器输出的激光传输至所述振动检测装置，以及将所述振动传感器反射的第一光信号传输至光学干涉仪。

15、在其中一个实施例中，所述光学干涉仪包括迈克尔逊干涉仪。

16、在其中一个实施例中，所述迈克尔干涉仪包括耦合器、信号臂、参考臂、压电管以及法拉第镜；

17、所述第一光信号通过所述环形器导向至所述耦合器，所述耦合器将所述第一光信号划分为信号光和参考光，所述信号光进入所述信号臂，所述参考光进入参考臂，所述信号光在所述信号臂中经过所述压电管并反射，与所述参考臂中的参考光在所述耦合器处合并发生干涉，所述耦合器将发生干涉以后的光信号传输至所述光电转换器；

18、所述压电管，用于在所述载波调制器的作用下产生正弦周期振动，消除由所述迈克尔逊干涉仪的初始相移引起的信号衰落；

19、所述法拉第镜，用于将所述信号臂中的信号光以及所述参考臂中的参考光反射至所述耦合器。

20、在其中一个实施例中，所述压电管施加的正弦电压信号为高频正弦电压信号。

21、在其中一个实施例中，所述信号收集处理器，还用于基于所述电压差值，确定因振动引起的波长偏移，根据所述波长偏移，确定振动幅度和振动频率。

22、在其中一个实施例中，所述信号收集处理器，还用于基于所述振动幅度和所述振动频率确定振动模式，将识别出的振动模式与已知故障模式进行比对，确定电力变压器的运行状态和潜在故障。

23、第三方面，本技术还提供了一种电力变压器振动检测方法。所述方法包括；

24、获取光电转换器发送的第一电压信号和第二电压信号，第一电压信号基于上述振动检测装置生成的第一光信号得到，第二电压信号基于光学干涉仪生成的第二光信号得到，所述第二光信号由所述光学干涉仪提取所述第一光信号中的声波信息得到；

25、确定第一电压信号和所述第二电压信号的电压差值；

26、基于所述电压差值，确定因振动引起的波长偏移；

27、根据所述波长偏移，确定振动幅度和振动频率。

28、第四方面，本技术还提供了一种电力变压器振动检测装置。所述装置包括:

29、数据获取模块，用于获取光电转换器发送的第一电压信号和第二电压信号，第一电压信号基于振动检测装置生成的第一光信号得到，第二电压信号基于光学干涉仪生成的第二光信号得到，所述第二光信号由所述光学干涉仪提取所述第一光信号中的声波信息得到；

30、电压差值确定模块，用于确定第一电压信号和所述第二电压信号的电压差值；

31、偏移确定模块，用于基于所述电压差值，确定因振动引起的波长偏移。

32、振动信息确定模块，用于根据所述波长偏移，确定振动幅度和振动频率。

33、第五方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电力变压器振动检测方法实施例中的步骤。

34、第六方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电力变压器振动检测方法实施例中的步骤。

35、第七方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述电力变压器振动检测方法实施例中的步骤。

36、上述电力变压器振动检测系统、方法、装置、计算机设备和存储介质，控制器发出指令控制激光器发射特定波长的激光，确保了整个系统的同步与协调工作，为振动检测提供稳定的光源基础，振动检测装置接收到激光后，通过悬臂梁结构和配重块设计放大振动信号，利用光纤布拉格光栅的特性，将电力变压器的微小振动转化为光信号的变化，增强了检测灵敏度，放大后的振动信号以第一光信号的形式被送至光学干涉仪和光电转换器，光学干涉仪从第一光信号中提取振动的声波信息，进一步细化和纯净振动信号，得到第二光信号并将其发送给光电转换器，载波调制器施加的载波信号提高了信号处理的稳定性和精度，信号收集处理器通过分析经光电转换器对第一光信号和第二光信号转换后得到的第一电压信号和第二电压信号，确定电压差值，并将电压差值实时反馈给控制器，以调节激光器的输出波长，确保传感器始终处于最佳工作点，这一闭环反馈机制保证了检测系统的长期稳定性和准确性，即使在环境变化或长期运行中也能维持高性能。上述方案通过高度自动化的控制流程，实现了对电力变压器振动的高灵敏度监测，能够及时发现潜在故障，为电力设备的维护与管理提供科学依据，提高了电网运行的安全性能。