一种应用于风电机组发电机电流测试的光纤传感系统的制作方法

1.本实用新型涉及风电机组电流监测领域，具体为一种应用于风电机组发电机电流测试的光纤传感系统。


背景技术：

2.作为风电机组的主要部件，发电机在日常工作中长期处于变工况的状态下，导致发电机出口端电流波动明显，因此必须对风电机组发电机进行连续实时监测，进而评价发电机当前时刻的运行状态，实现故障诊断和制定维修策略。目前最普遍的监测方法是采集发电机定子电流，利用定子电流谱进行发电机电流特征分析。常见的监测方案为采用柔性罗氏线圈或采用霍尔传感器。
3.但是以上两种监测方案均存在缺点，采用柔性罗氏线圈虽然适用性好、安装拆除方便，然而一方面大尺寸罗氏线圈成本极高，另一方面随着尺寸的增大，精度与抗干扰能力不佳；采用霍尔传感器虽然解决了精度的问题，但由于被测试电流幅值往往较大，长期采集容易造成传感器内部发热，转换电路板存在隐患。
4.基于此，有必要利用新型传感器，实现对发电机定子电流的监测。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种应用于风电机组发电机电流测试的光纤传感系统，解决了现有技术中存在的上述不足。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.本实用新型提供的一种应用于风电机组发电机电流测试的光纤传感系统，包括测试环和光纤解调仪，其中，所述测试环用于与被测电流产生电磁场，并产生偏振光信号；所述光纤解调仪用于向测试环提供光信号，并接收测试环回传的偏振光信号，并将回传的偏振光信号转换为电信号。
8.优选地，所述被测电流穿过测试环，且其安装方向与测试环的轴线互相平行。
9.优选地，所述测试环为圆环结构，包括外壳，所述外壳内置有光纤，所述光纤的一端置于外壳内形成闭环结构，所述光纤的另一端与光纤解调仪连接。
10.优选地，所述光纤解调仪连接有供电电源。
11.优选地，所述供电电源设置有直流电源高电平输出端、直流电源低电平输出端和直流电源高电平接地端，所述直流电源高电平输出端、直流电源低电平输出端和直流电源高电平接地端分别与光纤解调仪上设置的直流电源高电平接入端、直流电源低电平接入端和直流电源高电平接地端连接。
12.优选地，所述供电电源上设有显示屏，用以显示直流电源的工作状态。
13.优选地，所述光纤解调仪连接有上位机，所述上位机用于显示光纤解调仪传输的电信号。
14.优选地，所述被测电流的安装方向与测试环的轴线互相平行；所述测试环为圆环
结构，包括外壳，所述外壳内置有光纤，所述光纤的一端置于外壳内形成闭环结构，所述光纤的另一端与光纤解调仪连接。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型提供的一种应用于风电机组发电机电流测试的光纤传感系统，采用测试环和光纤解调仪组成光纤传感系统，利用法拉第效应，信号通过光纤传输，传输无电磁噪音的干扰，波形畸变小，传输损耗小；法拉第效应的响应速度快，配合高精度解调仪可实现精度较高的测量；利用光的磁光效应测量电流，彻底抛弃的电磁式铁芯绕组的结构，没有故障电流下的饱和漏电，测量也无磁滞效应，运行过程中不会发热，解决了现有的发电机电流监测方法中存在的成本高、精度与抗干扰能力不佳或安全性差的缺陷。
附图说明
17.图1为光纤传感系统主视图；
18.图2为测试环主视图；
19.图3为测试环侧视图；
20.图4为光纤解调仪左视图；
21.图5为光纤解调仪后视图；
22.图6为光纤解调仪右视图；
23.图7为供电电源的结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.实施例：请参阅图1-7，本实用新型提供的一种应用于风电机组发电机电流测试的光纤传感系统，应用于风电机组发电机电流测试；具体包括测试环1、光纤2、光纤解调仪3、供电电源4、供电线路5、信号传输线路6以及监测分析上位机7；其中，测试环1通过光纤2 连接光纤解调仪3；所述光纤解调仪3通过供电线路5连接供电电源4；同时，通过信号传输线路6连接监测分析上位机7。
26.所述测试环1为圆形结构，直径尺寸为180mm，分为外壳与内部光纤两部分，外壳为工程塑料，开设光纤孔8，起到保护内部光纤的作用；测试环内部为完整光纤2，光纤2一端由光纤孔8穿入测试环中形成闭环(所述被测电流的安装方向与测试环的轴线互相平行)，另一端接入光纤解调仪3，根据法拉第效应，被测电流水平穿过测试环时，会在垂直于电流方向产生磁场，光纤内偏振光通过磁场时，平面偏振光的偏振面就会随着平行于光线方向的磁场发生旋转，根据旋转角度及方向解调后即可以反映被测电流大小，用以实现电流监测。
27.所述光纤解调仪3用以发出光信号、接受返回的光信号以及将光信号转换为电信号，上开设光纤孔9，用以接受光纤2；另设有光纤指示灯10，用以指示光纤传输信号是否通畅，灯亮则表明信号畅通；设有测试开关11，测试开关11按下后，光纤解调仪开始发送、接受光信号，同时光纤指示灯10亮起。
28.所述光纤解调仪3上设有直流电源高电平接入端12，直流电源低电平接入端13，第一直流电源高电平接地端14，用以接入直流电源；另设有电源指示灯15，电源开关16。电源开关16打开后，电源指示灯15亮起。
29.所述光纤解调仪3上设有信号传输端口17，用以将解调仪转换的电信号经过信号传输线路传输入监测分析上位机7，经过转换后，输出电信号为0-20ma，8ma对应交流电流幅值0 点，0ma对应测量电流反向最大幅值，20ma对应测量电流正向最大幅值。
30.所述供电电源4用以为光纤解调仪3提供电力供应，上设有直流电源高电平输出端18，直流电源低电平输出端19，第二直流电源高电平接地端20，分别通过供电线路5连接所述光纤解调仪3直流电源高电平接入端12，直流电源低电平接入端13，第一直流电源高电平接地端14。
31.所述供电电源4上设有显示屏21，用以显示直流电源工作状态，另设有电源开关22，按下开关22后，直流电源启动。
32.本实用新型的工作原理是：
33.当需要使用发电机电流测试光纤传感系统监测发电机电流时，首先将供电电源4直流电源高电平输出端18，直流电源低电平输出端19，第二直流电源高电平接地端20，分别通过供电线路5连接所述光纤解调仪3直流电源高电平接入端12，直流电源低电平接入端13，第一直流电源高电平接地端14；将被测线缆穿过测试环1，将光纤2与光纤解调仪的光纤孔 8连接；将光纤解调仪3上信号传输端口17与监测分析上位机7连接。之后打开直流供电电源4电源开关16，电源指示灯15亮起；打开测试开关11，测试开关11按下后，光纤解调仪开始发送、接受光信号，光纤指示灯10亮起；被测电流中交变电流会在测试环1所处空间产生磁场，根据法拉第效应，光纤2中的偏振光在磁场影响下，振动方向将发生偏转，偏转后的光经光纤2返回传入光纤解调仪3中，经过解调，信号转换后以电信号传入监测分析上位机7，并在监测分析上位机7上显示，实现电流监测。
34.本技术涉及的光纤传感系统采用法拉第效应，信号通过光纤传输，传输无电磁噪音的干扰，波形畸变小，传输损耗小；法拉第效应的响应速度快，配合高精度解调仪可实现精度较高的测量；利用光的磁光效应测量电流，彻底抛弃的电磁式铁芯绕组的结构，没有故障电流下的饱和漏电，测量也无磁滞效应，运行过程中不会发热。现场电机测试结果，电机转速1750rpm，定子额定电流1020a，测试单相电流有效值为1015a，误差约0.5％。