电力装备数字化、智能化对于推动新型电力系统高质量发展、保障能源战略实施起到关键作用。大型电力变压器作为国家能源战略实施的关键设备之一，其安全稳定运行是保障电能可靠传输和能源安全的关键。油流速作为变压器电弧故障的特征参量，可以有效反应电弧故障的严重程度。因此对油流速的准确监测，实现变压器内部透明化，有效阻断电弧放电向爆燃故障发展非常重要。然而，变压器常用的流速监测装置为机械式继电器，通过设定固定阈值（通常为1～1.5m/s）实现设备保护。然而受外部短路电流因素影响，瓦斯保护误动的事故频发。同时，受故障点位置因素影响，油流速可能未达到设定阈值时，变压器绝缘结构已经发生击穿。因此，传统的机械式保护无法满足变压器电弧故障监测需求，亟需开展适用于变压器电弧故障监测的智能化流速传感系统研究。

齐波教授课题组针对变压器电弧故障流速智能化监测领域的研究空白，深入分析适用于变压器内部复杂环境的监测技术，基于激光多普勒效应，揭示变压器油中示踪粒子类型、形貌与油流速的跟随特性及散射光强关系，通过优化斐索等厚干涉光路结构，成功研制了适用于变压器油高粘滞、低流速、弱散射、宽范围的光学流速传感器，最大测量误差为3.7%，测量分辨率较传统机械式流量计提升1个数量级。传感器在110kV变压器上开展了应用测试，实测获得了不同故障程度下变压器油流速的变化规律，结果表明油流速传感器比机械式保护更早发出预警信号，并且油中含有大量气泡时，传感器测量性能稳定。本研究成果为变压器油流速智能化监测提供了一种新的技术手段，可减少变压器因电弧放电产生燃爆故障的概率，为实现电力变压器健康状态透明化、数字化、智能化感知提供了关键技术支撑。

▲图一 光学流速传感器性能指标及现场实测

2025年3月，该研究工作的成果“An Oil Flow Velocity In Situ Sensor for Power Transformers Based on Laser Doppler Effect”发表在传感领域国际顶级SCI期刊IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上，论文的通讯作者是918博天堂系统全国重点实验室齐波教授，918博天堂系统全国重点实验室是论文唯一通讯单位。

该研究工作得到了国家重点研发计划“特高压变压器高能电弧放电故障防爆技术及装备（2023YFB2407000）”资助。

Reference：B. Qi, K. Zhu, C. Wang, M. Huang, S. Yang and C. Li, "An Oil Flow Velocity In Situ Sensor for Power Transformers Based on Laser Doppler Effect," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 74, pp. 1-8, 2025, Art no. 9002908, doi: 10.1109/TIM.2025.3551565.

初审：李美琪

复审：张洪

终审：彭跃辉