变压器作为电能输送的核心设备之一，其安全稳定运行对电力系统的安全性和能源互联网的建设至关重要，因此，实现变压器状态透明化十分紧迫。变压器状态透明化是对变压器设备的运行状态参量进行全方位的监测，实时掌握变压器的健康状况，为准确掌握变压器的正常运行状态，及时发现异常状态并采取主动措施提供了新的可能。实现变压器状态透明化不仅可以弥补传统的定期按计划周期安排检修带来的检修过量或检修不足的问题，也提高了设备的可靠性。变压器状态透明化的关键瓶颈是高可靠性多参量无源传感技术。

针对这一问题，李成榕教授课题组基于光学传感技术实现了变压器内部压力、漏磁、流速、超声等多参量的有效感知：基于光纤光栅波长解调原理，从增敏材料、传感器结构等方面进行设计，研制出了一种灵敏度高、频带宽、响应快、动态范围广的光纤压力传感器，传感器灵敏度相较传统同类型传感器提高18倍，达到9.36×10-3 /MPa，传感器响应时间为2ms；通过材料参数和光路结构优化，消除了温度和光源功率波动等主要干扰因素的影响，研制出了一种基于法拉第磁光效应、漏磁感知灵敏度高、动态范围广的光学磁场传感器，测量范围为0.05T~1.7T，分辨率为1mT；提出面向高粘度液体的叶片式流体整流结构和水平交叉声道结构，结合频域互相关算法和数据插值，研制出了基于超声回波法的电力变压器内部油流速传感器，在保证时间分辨率的前提下显著降低了采样率，减少管道顶端气泡干扰及径向流速影响，响应时间≤9.6ms，流速测量误差≤2.8%；基于光纤光栅边缘滤波解调原理，通过参考光纤光栅与传感光纤光栅相配合，有效降低温度对光纤布拉格光栅的影响，研制出了基于光纤光栅的内置式变压器电弧放电宽频带、高灵敏度声信号传感器，频带范围为10kHz~60kHz，峰值灵敏度优于60dB(V/(m/s))。

图1.变压器多参量感知系统

课题组所设计研发的多参量传感器经过了试验验证，能够在油浸式变压器环境进行有效测量，即将在常州试验基地的110kV真型变压器、山东电科院220kV真型变压器、以及天津500kV滨海变电站和220kV鄱阳路变电站开展应用，解决了变压器透明化的技术瓶颈。

该研究工作得到了国家自然科学基金-智能电网联合基金、国家重点研发计划-电力高性能传感与异构网络连接技术研究、以及国网科技项目-面向电力变压器透明化的漏磁场及应力场感知关键技术研究等项目的资助。