局部放電（簡(jiǎn)稱局放）是危害高壓電力設(shè)備安全運(yùn)行的重要因素，其發(fā)生時(shí)伴隨有電信號(hào)、光信號(hào)、超聲信號(hào)及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。在這些現(xiàn)象中超聲信號(hào)具有高時(shí)效性、易于檢測(cè)及抗電磁干擾等特點(diǎn)，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。對(duì)局放超聲信號(hào)的檢測(cè)方法逐步由傳統(tǒng)的外置壓電陶瓷檢測(cè)法轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)置的光纖聲波傳感器檢測(cè)法。在眾多的光纖聲波傳感器中，非本征光纖法布里-珀羅（Extrinsic Fiber Fabry-Perot Interferometer, EFPI）傳感器由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而獲得國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的高度關(guān)注。

能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)局放點(diǎn)準(zhǔn)確定位是局放超聲信號(hào)檢測(cè)的一大優(yōu)勢(shì)，相比于傳統(tǒng)的PZT傳感器對(duì)局放點(diǎn)定位不同，EFPI傳感器能夠直接安裝于電力變壓器內(nèi)部檢測(cè)局放超聲信號(hào)，并通過(guò)合理布置傳感器位置實(shí)現(xiàn)局放點(diǎn)定位，定位所用的傳感器數(shù)量少且精度高，EFPI傳感器的布置方式主要有多點(diǎn)分布式和單點(diǎn)陣列式兩種。

1 多點(diǎn)分布式局放點(diǎn)定位研究

多點(diǎn)分布式的定位方法是將EFPI傳感器分布安裝在變壓器內(nèi)部的三維空間中，一般最少采用四支EFPI傳感器，布置方法示意圖如圖1所示。

圖1 多點(diǎn)分布式布置方法示意圖

當(dāng)EFPI傳感器分布安裝時(shí)，一般采用到達(dá)時(shí)差法（Time Difference of Arrival, TDOA）進(jìn)行定位計(jì)算。該計(jì)算方法簡(jiǎn)單且精度高，但該方法需要在變壓器內(nèi)多點(diǎn)安裝，增加了變壓器設(shè)計(jì)制造難度。變壓器高低壓繞組傳感器安裝點(diǎn)如圖2所示，其中一共四組八支傳感器，由此可見(jiàn)這種方法大大增加了變壓器的設(shè)計(jì)與制造難度。

圖2 EFPI傳感器安裝位置示意圖

2 單點(diǎn)陣列式局放點(diǎn)定位研究

相比于多點(diǎn)分布式的安裝方式，單點(diǎn)陣列式則具有便于安裝和使用的優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)物圖如圖3所示。

圖3 方形平面陣列EFPI傳感器實(shí)物圖

圖3中四支EFPI傳感器膜片處于同一水平面上，且每?jī)芍鞲衅鏖g相隔90°，這種單點(diǎn)陣列式的方式雖然便于安裝和使用，但定位精度較低，需要對(duì)傳感器的排列方式和定位算法進(jìn)行優(yōu)化才能滿足檢測(cè)需求。將四支傳感器膜片水平高度進(jìn)行調(diào)整后形成的空間三維排列如圖4所示。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，利用空間三維排列的EFPI傳感器對(duì)不同方向的超聲信號(hào)測(cè)向精度誤差小于4°。

圖4 三維陣列EFPI傳感器示意圖

本文編自2022年第5期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“非本征光纖法-珀傳感器局部放電檢測(cè)研究進(jìn)展”，作者為陳起超、張偉超 等。本文第一作者為陳起超，1988年生，博士研究生，研究方向?yàn)楦邏弘娏υO(shè)備絕緣檢測(cè)。通訊作者為張偉超，1984年生，博士，副教授，研究方向?yàn)楣饫w傳感及高壓絕緣檢測(cè)。本課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、黑龍江省普通高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金和國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司科技項(xiàng)目的資助。