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沈畅,贾雅君,金之俭,江俊杰.基于MEMS光纤传感器的油浸式电流互感器在线监测技术[J].电测与仪表,2025,62(9):166-175.
Shen Chang,Jia Yajun,Jin Zhijian,Jiang Junjie.Online monitoring technology for oil-immersed current transformers based on MEMS fiber optic sensor[J].Electrical Measurement & Instrumentation,2025,62(9):166-175.
基于MEMS光纤传感器的油浸式电流互感器在线监测技术
Online monitoring technology for oil-immersed current transformers based on MEMS fiber optic sensor
DOI:10.19753/j.issn1001-1390.2025.09.019
中文关键词:  油浸式电流互感器  在线监测  多物理场仿真  MEMS光纤传感器
英文关键词:oil-immersed current transformer, online monitoring, multi-physics simulation, MEMS fiber optic sensor
基金项目:上海市青年科技英才扬帆计划资助(21YF1419300);上海交通大学新进青年教师启动计划(21X010500824)
           
作者中文名作者英文名单位
沈畅Shen Chang上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海市
贾雅君Jia Yajun上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海市
金之俭Jin Zhijian上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海市
江俊杰Jiang Junjie上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海市
摘要点击次数: 52
中文摘要:
      针对气相色谱法存在需定期取油样、监测不连续等不足,提出并研究了一种基于微机电系统(micro-electro-mechanical systems, MEMS)光纤传感技术的油浸式电流互感器在线监测新方案。文中介绍了一种集成了温度-压力和氢气-乙炔检测模块的MEMS光纤传感器。利用有限元仿真构建了油浸式电流互感器的电磁模型,通过对比安装传感器前后油浸式电流互感器的电磁分布和二次电流波形,说明了该方案的理论可行性。通过热-流耦合仿真研究了绝缘油的温度分布和流动特性,论证了取油口处传感器监测故障气体的有效性。最后,搭建了110 kV三相油浸式电流互感器MEMS光纤在线监测系统,通过现场实验验证了基于MEMS光纤传感器在线监测方案的有效性。该系统实现了110 kV三相电流互感器的油温、油压、氢气、乙炔参数的实时获取,成功监测到一起B相油中溶解氢气含量超标的事故,在早期故障监测和预防方面表现出巨大潜力。
英文摘要:
      A new on-line monitoring scheme of oil-immersed current transformer based on micro-electro-mechanical systems (MEMS) optical fiber sensing technology is proposed and studied in view of the shortcomings of gas chromatography, such as the need to take oil samples regularly and the discontinuity of monitoring. This paper introduces a MEMS fiber optic sensor which integrates temperature-pressure and hydrogen-acetylene detection modules. Through finite element simulation, an electromagnetic model of the oil-immersed current transformer is developed. The feasibility of scheme is demonstrated by comparing pre and post-sensor installation electromagnetic distributions and secondary current waveforms. Heat-flow coupling simulation analyzes insulation oil temperature distribution and flow characteristics, highlighting effective sensor monitoring of faulty gas at the oil inlet. The built MEMS optical fiber online monitoring system for 110kV three-phase oil-immersed current transformers is validated through field experiments, enabling real-time acquisition of oil temperature, pressure, hydrogen, and acetylene parameters. Successful detection of excessive dissolved hydrogen content in B-phase oil underscores its potential in early fault monitoring and prevention.
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