Квази-распределенная радиофотонная система контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Иваненко Владимир Александрович

• Иваненко Владимир Александрович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Иваненко Владимир Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ И ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Основные вопросы контроля параметров

структурной целостности силовых трансформаторов

1.2 Волоконно-оптические методы контроля температуры

обмоток силовых трансформаторов

1.3 Волоконно-оптические датчики продольной деформации

для контроля радиальной геометрии обмоток

силовых трансформаторов

1.4 Волоконно-оптические датчики поперечной деформации

для контроля аксиальной геометрии обмоток

силовых трансформаторов

1.5 АВБС волнового и фазового типа. Достоинства и недостатки

1.6 Выводы по главе. Постановка задач дальнейших исследований

ГЛАВА 2. ДВУХКОМПОНЕНТНАЯ ВОЛНОВАЯ АДРЕСНАЯ ВОЛОКОННАЯ БРЭГГОВСКАЯ СТРУКТУРА С ФАЗОВЫМ СДВИГОМ КАК НОВЫЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ РАДИОФОТОННЫХ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

2.1 Математическая модель двухкомпонентной волновой

адресной волоконной брэгговской структуры с фазовым п-сдвигом

2.2 Моделирование спектральной характеристики

двухкомпонентной волновой адресной

волоконной брэгговской структуры

2.2.1 Изменение периода двухкомпонентной волновой адресной волоконной брэгговской структуры с фазовым п-сдвигом

2.2.2 Изменение величины наведенного показателя преломления двухкомпонентной волновой адресной волоконной брэгговской

структуры с фазовым п-сдвигом

2.2.3 Изменение величины фазового сдвига двухкомпонентной волновой адресной волоконной брэгговской структуры

2.2.4 Изменение длины однородных участков двухкомпонентной волновой адресной волоконной

брэгговской структуры с фазовым п- сдвигом

2.3 Математическое моделирование принципа работы волоконно- оптического датчика на основе двухкомпонентной волновой адресной волоконной брэгговской структуры

с фазовым п-сдвигом

2.4 Разработка структурных схем опроса нескольких датчиков на основе двухкомпонентной волновой адресной волоконной брэгговской структуры с фазовым п-сдвигом

и алгоритмов обработки информации

2.4.1 Квази-распределенная радиофотонная система мониторинга параметров деформаций на основе волоконно-оптических датчиков, использующих

двухкомпонентные волновые адресные волоконные брэгговские

структуры с фазовым п-сдвигом при работе на отражение

2.4.2 Квази-распределенная радиофотонная система мониторинга параметров деформации на основе волоконно-оптических датчиков, использующих двухкомпонентные волновые адресные волоконные брэгговские

структуры с фазовым п-сдвигом при работе на пропускание

2.5 Технологии изготовления двухкомпонентных волновых

адресных волоконных брэгговских структур с фазовым п-сдвигом

2.5.1 Метод поточечной записи фемтосекундным лазером

2.5.2 Метод последовательной записи

волоконных брэгговских решеток

2.5.3 Метод записи волоконных брэгговских решеток

с помощью механического натяжения оптического волокна

2.5.4 Практические результаты записи двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур

с фазовым п- сдвигом

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. КВАЗИ-РАСПРЕДЕЛЕННАЯ РАДИОФОТОННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ОСНОВЕ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ВОЛНОВЫХ АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ

СТРУКТУР С ФАЗОВЫМ СДВИГОМ

3.1 Квази-распределенные оптико-электронные и радиофотонные системы контроля температуры обмоток силовых трансформаторов

3.1.1 Метод измерения температуры обмоток в силовых трансформаторах с помощью точечного датчика

на основе волоконной брэгговской решетки

3.1.2 Система контроля внутренней температуры силового трансформатора с использованием датчиков

на основе волоконных брэгговских решеток

3.1.3 Непрерывный мониторинг температуры с использованием многоточечной волоконно-оптической системы

встроенной в силовой трансформатор

3.1.4 Распределенная система постоянного мониторинга температуры с помощью волоконно-оптических датчиков, погруженных в бак силового трансформатора

3.1.5 Измерение температуры точек перегрева и скорости спада температуры в силовом трансформаторе, погруженном в масло,

с помощью квази-распределенной измерительной системы

на основе ВБР

3.1.6 Радиофотонная система опроса матрицы двухкомпонентных адресных волоконных брэгговских структур

для измерения температуры

3.1.7 Выводы по разделу

3.2 Определение центральной длины волны двухкомпонентной волновой адресной волоконной брэгговской структуры

с фазовым сдвигом при режиме работы схемы на отражение

3.3 Компьютерное моделирования двухкомпонентной волновой адресной волоконной брэгговской структуры с фазовым сдвигом в задаче измерения температуры

обмоток силовых трансформаторов

3.4 Опрос нескольких двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом

в режиме работы на отражение и коллизии,

вызванные их взаимным положением

3.4.1 Опрос трех двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом

в режиме работы на отражение

3.4.2 Формирование коллизий

3.4.3 Решение коллизий при перекрытии адресных компонент

3.4.4 Выводы по разделу

3.5 Практические рекомендации по проектированию квази-распределенной радиофотонной системы контроля температуры обмоток силовых трансформаторов

3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4. КВАЗИ-РАСПРЕДЕЛЕННАЯ РАДИОФОТОННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИИ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ОСНОВЕ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ

ВОЛНОВЫХ АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ

СТРУКТУР С ФАЗОВЫМ СДВИГОМ

4.1 Волоконно-оптические методы и средства измерения

радиальной деформации обмоток силовых трансформаторов

4.2 Принцип работы датчика контроля радиальной геометрии обмотки при изгибной продольной деформации с помощью двухкомпонентных волновых адресных волоконных

брэгговских структур с фазовым сдвигом

4.3 Волоконно-оптические методы и средства измерения

аксиальной деформации обмоток силовых трансформаторов

4.4 Волоконно-оптический датчик контроля аксиальной деформации обмоток силовых трансформаторов на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных

брэгговских структур с фазовым сдвигом

4.5 Практические рекомендации по проектированию квази-распределенной радиофотонной системы

контроля геометрии обмоток силовых трансформаторов

4.5.1 Структурная схема КРРС контроля геометрии обмоток СТ

4.5.2 Конструкция и эскиз установки ВОД

4.5.3 Метрологическое обеспечение исследований

4.6 Выводы по главе

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Квази-распределенная радиофотонная система контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Силовые трансформаторы (СТ) играют жизненно важную роль в системах цифровой электроэнергетики, а именно в линиях передачи энергии от источника до центра потребления на обеих их сторонах, в пунктах сбора и распределения. Диагностика параметров структурной целостности СТ на месте дает множество преимуществ для обеспечения передачи электроэнергии с высокой надежностью в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61850, ГОСТ Р МЭК 60870, ГОСТ Р 51317 (МЭК 61000), ГОСТ Р 55191 (МЭК 60270). Невосприимчивость к электромагнитным помехам, высокая чувствительность, высокая изоляция, а также малые габариты волоконно-оптических датчиков (ВОД) делают их очень привлекательными для применения в мониторинге СТ. Среди основных параметров при мониторинге СТ выделяют уровень частичных разрядов, концентрацию растворенных газов, вибрацию, влажность, а также температуру и изменение геометрии обмоток, особенно в случаях мощных внешних (молния) и внутренних (короткое замыкание) воздействий.

Методы волоконно-оптической сенсорики предоставляют многочисленные возможности для квази-распредленного и точечного мониторинга параметров структурной целостности СТ. В то же время они являются относительно новой концепцией для исследователей и инженеров-электриков. Таким образом, все еще существует много пробелов в знаниях при распространении их из научных лабораторий до практических приложений.

Исследованиям волоконно-оптических сенсорных элементов, мало- и многосенсорных систем на их основе, а также принципам их опроса и обработки информации с учетом особенностей интеллектуальной энергетики посвящены труды российских ученых С.А. Васильева, И.О. Медведкова, А.Х. Султанова, И.Л. Виноградовой, А.В. Бурдина, В.А. Бурдина, М.В. Дашкова, С.А. Бабина, О.В. Иванова, А.С. Раевского, Т.И. Мурашкиной, А.В. Голени-щева-Кутузова, Охоткина Г.П. и др., ведущих исследований в НЦВО РАН, УГАТУ, ПГУТИ, НГУ, УФ ИРЭ РАН, ННГТУ им. Р.Е. Алексеева, ПГУ, КГЭУ, ЧГУ и др. Известны разработки зарубежных ученых E. Udd, J.P, Yao, I. Bennion, A. Loyassa, X. Chen, J. Wang, J. Capmany и др. Практические разработки фирм FiberSense, ПАО ПНППК, Инверсия-Сенсор и др. применяются для построения волоконных сенсорных систем различного назначения. Ежегодно ведущие научные общества проводят международные симпозиумы и конференции, посвященные данной проблематике. Среди самых значительных - симпозиумы РНТОРЭС, IEEE, OSA, SPIE, в том числе проходящие в КГЭУ, ПГУТИ, КНИТУ-КАИ, УУНиТ.

При этом общими остаются ряд нерешенных задач.

I. Стоимость системы мониторинга имеет решающее значение для всей системы электросети. Недавно разработанные ВОД с высокой чувствительностью должны соответствовать принципам проектирования с более низкой стоимостью, более простыми изготовлением и структурой, более дешевыми демодуляцией и мультиплексированием. Это важные факторы, который следует учитывать при практическом применении.

II. Следует отметить, что в энергетике главное надежность. Следует дополнительно изучить ВОД для повышения их надежности, особенно когда датчики устанавливаются внутри СТ, возможно со сложной химической средой или с обмотками, работающими при высокой температуре.

В последнее время сообщалось о многих новых разработках в области ВОД для квази-распределенного контроля параметров структурной целостно-

сти СТ. Если основным и универсальным типом ВОД для указанных выше параметров мониторинга до 2015-2020 года считались волоконные решетки Брэгга, то далее на их позиции начинают активно заступать адресные волоконные брэгговские структуры (АВБС), разработанные в Казанской школе радио-фотоники КНИТУ-КАИ, чему свидетельствует ряд публикаций в высокорейтинговых журналах, выступлений на международных конференциях, защищенных докторских и кандидатских диссертаций, проведенных НИОКР с энергетическими предприятиями, и выполненных государственных заданий.

Общим преимуществом АВБС является возможность их мультиплексирования по адресным частотам и реализация радиофотонного опроса, что позволяет строить мало- и многосенсорные мультипараметрические сети с высокой точностью и низкой стоимостью измерений за счет замены оптоэлектрон-ных интеррогаторов на радиофотонные. АВБС делятся на два типа: волновые (2^-АВБС), состоящие из двух ВБР с разными центральными длинами волн, разнесенными на адресную радиочастоту, и фазовые (2п-АВБС), представляющие собой ВБР с двумя фазовыми п-сдвигами, также разнесенными на адресную радиочастоту.

С одной стороны, 2^-АВБС проще мультиплексируются в последовательность по топологии «точка-точка», оптимальная топология для 2п-АВБС - «параллельная шина». С другой стороны, 2п-АВБС позволяют получить более высокую разрешающую способность измерений в силу более узкой полосы пропускания окон прозрачности (десятки МГц), чем полоса пропускания ВБР 2^-АВБС (единицы ГГц). Поэтому одной из главных задач данной диссертации является создание нового типа АВБС, обладающей преимуществами обоих описанных типов структур. Таковым является двухкомпонентная волновая АВБС, в каждой из компонент которой сформирован фазовый п-сдвиг (2А/п-АВБС).

Для проверки работоспособности нового типа АВБС и проверки их преимуществ выберем решение задач измерения температуры обмоток СТ в режиме эксплуатации и задач изменения их геометрии в случае возникновения

короткого замыкания или удара молнии. По решению первой задачи, достаточно типовой, можно сравнить полученные результаты с аналогичными и верифицировать их преимущества. По решению второй будут получены новые результаты, не освещенные в литературе или не найденные автором при обзоре литературных и патентных источников.

Отмеченные выше обстоятельства обуславливают актуальность темы и постановку научно-технической задачи разработки двухкомпонентных волновых АВБС с фазовым п-сдвигом для контроля температуры и геометрии токовых шин обмоток СТ. Тематика и содержание работы соответствуют планам научных исследований, выполняемых КНИТУ-КАИ, в том числе в рамках программы «Приоритет-2030», и АО «НПО «Каскад», в рамках договоров на НИР и НИОКР.

Объект исследования - квази-распределенные волоконно-оптические и радиофотонные системы контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов.

Предмет исследования - квази-распределенные радиофотонные системы контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов и датчики для них на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом.

Цель исследования - улучшение метрологических и технико-экономических характеристик квази-распределенных радиофотонных систем контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов на основе использования в них двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэг-говских структур с фазовым сдвигом как новых чувствительных элементов и элементов мультиплексирования.

Научная задача исследования состоит в разработке методов анализа и принципов построения волоконно-оптических квази-распределенных многосенсорных систем контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов, который производится по изменению величин продольных и по-

перечных деформаций в сенсорах на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом, вызванных соответственно тепловым удлинением/укорочением обмоток при изменении их температуры в режимах штатной эксплуатации и изменением их радиальной и аксиальной геометрии под воздействием электромагнитных полей при аномальных режимах его работы, определяемых с помощью радиофотонных методов опроса сенсоров по параметрам сигналов биений между частотными компонентами указанных адресных волоконных брэгговских структур, полученных в оптическом диапазоне при реализации рефлектометрических и/или трансмиссионных режимов работы датчиков и измеренных в радиодиапазоне.

Для полного достижения цели работы и решения научной задачи диссертации сформулированы основные направления исследований:

1. Исследование существующих и перспективных методов и средств волоконно-оптической и радиофотонной сенсорики для мониторинга параметров силовых трансформаторов; определение путей их дальнейшего развития на основе использования в них двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым п-сдвигом как чувствительных элементов и элементов мультиплексирования.

2. Анализ оптомеханики двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом, построение их математической модели, исследование возможных конфигураций двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом, формирования их адресов, радиофотонных методов их интеррогации, методов записи в волокно. Проведение компьютерных и физических экспериментов для определения и верификации полученных аналитических выражений и измерительных характеристик.

3. Разработка принципов построения волоконно-оптических сенсоров и квази-распределенных радиофотонных систем на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом для контроля температуры обмоток, а также устройств их мультиплексирования и

интеррогации при объединении в многосенсорную пассивную оптическую сеть.

4. Разработка принципов построения волоконно-оптических сенсоров и квази-распределенных радиофотонных систем на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом для контроля радиальных деформаций обмоток и изменения их геометрии, а также устройств их мультиплексирования и интеррогации при объединении в многосенсорную пассивную оптическую сеть.

5. Разработка принципов построения волоконно-оптических сенсоров и квази-распределенных радиофотонных систем на основе двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым сдвигом для контроля аксиальных деформаций обмоток и их геометрии, а также устройств их мультиплексирования и интеррогации при объединении в многосенсорную пассивную оптическую сеть.

Методы исследования, достоверность, обоснованность результатов. При выполнении данной диссертационной работы применялись методы решения задач математической физики, оптомеханики оптического волокна с записанными в него двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэггов-ских структур с фазовым п-сдвигом, математические методы их моделирования и методы радиофотонной обработки спектральной информации с мультиплексированных датчиков, включая метод быстрого преобразования Фурье.

Обоснованность и достоверность результатов определяются использованием известных положений фундаментальных наук; корректностью используемых математических моделей и их адекватностью реальным физическим процессам; совпадением теоретических результатов с данными экспериментов и исследованиями других авторов; экспертизами ФИПС с признанием ряда технических решений патентами РФ. При решении задач использованы современные программные средства: МАТЬАВ, Mathcad, Ор^га^^, OptiSystem.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего

170 наименований, и приложения. Работа без приложения изложена на 186 страницах машинописного текста, включая 108 рисунков и 6 таблиц.

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, определены ее актуальность, цель, поставлены задачи исследований, определена научная новизна и практическая значимость, изложены методы исследований, достоверность, реализация и внедрение полученных результатов, приведены апробация и публикации, основные защищаемые положения, дана структура и краткое содержание диссертации.

В главе 1, разд. 1.1 представлены основные аспекты контроля структурной целостности СТ, определенные экономическими факторами, а также практикой их эксплуатации. Приведены сведения, обосновывающие актуальность контроля на практике Китая и США, рекомендованные ГОСТами РФ параметры контроля и требования к процедурам их проведения. Определена необходимость перехода к волоконно-оптическим технологиям, продиктованная преимуществами волоконно-оптических датчиков (ВОД) и возможностями их мультиплексирования и объединения в единую сенсорную сеть.

В разд. 1.2 обсуждены особенности построения ВОД температуры обмоток СТ. Температура обмоток является одним из основных параметров структурной целостности СТ и позволяет судить как о качестве протекающего процесса эксплуатации, так и о состоянии СТ в целом, включая возможность прогнозирования его срока службы или срока службы отдельных его элементов.

В разд. 1.3 и разд. 1.4 обсуждены особенности построения ВОД контроля радиальной и аксиальной геометрии обмоток СТ, как при нормальном режиме эксплуатации, так и при аномальном развитии событий - короткое замыкание, удар молнии и т.д. Отмечено малое количество публикаций, посвященное разработке таких типов датчиков как для радиального, так и аксиального изменения геометрии обмоток, хотя их использование может привести к предупреждению указанных выше аномальных режимов работы на ранней стадии их развития.

В разд. 1.5 подводятся итоги анализа применяемых в ВОД чувствительных элементов и приводятся сведения о наиболее развивающемся их классе -классе адресных волоконных брэгговских структур (АВБС). Дается оценка преимуществ и недостатков волновых и фазовых типов АВБС и ставится задача по их развитию и устранению соответственно. Для решения этой задачи предлагается новый тип АВБС на базе чувствительного элемента комбинированного типа - волнового и фазового. Также рассматриваются интеррогаторы АВБС и ставится задача выбора наиболее подходящего для АВБС комбинированного типа при объединении их в квази-распределенную сенсорную сеть. При этом рассматриваются как оптико-электронные, так и радиофотонные варианты их построения, работающие как на отражение, так и на пропускание.

В разд. 1.6 приведены выводы по главе и сформулированы объект, предмет, цель, основная научная задача и направления исследований диссертации.

В главе 2, разд. 2.1 разрабатывается математическая модель 2А/л-АВБС с использованием методов матриц передачи и связанных мод и показано формирование спектрального отклика структуры при работе на отражение.

В разд. 2.2 проведены исследования математической модели для различных случаев изменения параметров 2А/л-АВБС: периода, наведенного показателя преломления, длины однородных участков, величины фазовых сдвигов. Среди различных полученных результатов отмечаются главные - отсутствие изменений в величинах адресных частот при изменении параметров 2А/л-АВБС и возможность управления их величинами с помощью полученных аналитических выражений для реализации мультиплексирования в многосенсорных сетях.

В разд. 2.3 разрабатывается математическая модель опроса одной 2А/л-АВБС для режима работы на отражение и пропускание, что позволяет получить характеристики измерительного преобразования в случае ее продольной равномерной деформации. Показано, что при работе 2А/л-АВБС на пропускание требуется изменение параметров наведенного показателя преломления по сравнению с параметрами структуры, работающей на отражение,

с целью формирования незасвеченной спектральной характеристики излучения, прошедшего через нее.

В разд. 2.4 представлены разработанные структурные схемы для опроса нескольких 2А/л-АВБС в рефлектометрическом режиме работы и режиме работы на пропускание.

В разд. 2.5 рассмотрены методы и оборудование для записи 2А/л-АВБС в оптическом волокне. Основной акцент сделан на запись с помощью ультрафиолетового аргонового лазера НИИ ПРЭФЖС КНИТУ-КАИ комплексным методом фазовой маски, прецизионного перемещения и натяжения волокна.

В разд. 2.6 представлены выводы по главе, подтверждающие решение второй поставленной задачи исследований.

В главе 3 будет разработана КРСС контроля температуры обмоток СТ на основе предложенной в работе 2А/л>АВБС для решения третьей задачи исследования: разработка принципов построения ВОД и КРРС на основе 2А/л>АВБС для контроля температуры обмоток СТ, а также устройств мультиплексирования ВОД и их радиофотонной интеррогации при объединении в многосенсорную пассивную оптическую сеть.

Для предварительной оценки характеристик таких КРСС в разд. 3.1 проведен анализ существующих КРОЭС и КРСС контроля температуры обмоток СТ. Выбраны лучшие варианты построения их структур, которые в купе с характеристиками 2А/л>АВБС могут улучшить характеристики существующих сенсорных систем.

В разд. 3.2 представлена математическая модель определения сдвига центральной длины волны 2А/л>АВБС при использовании радиофотонного ин-террогатора при работе ВОД на отражение.

В разд. 3.3 представлены результаты компьютерного моделирования применения 2А/л>АВБС в задачах измерения температуры обмоток СТ. Использовалось программное обеспечение OptiWave Grating и Optiwave System, которое позволило получить результаты измерений с высоким уровнем корреляции к разработанной в разд. 3.2 модели.

В разд. 3.4 рассмотрены коллизии при совпадении адресных частот для сенсорной системы из нескольких 2А/п-АВБС, которые могут возникнуть при их равенстве частотному расстоянию между любыми компонентами нескольких ВОД при изменении температуры. Предложены варианты их учета или устранения, и оценена их комплексность в сравнении с аналогичными ситуациями при использовании двух- и трехкомпонентных АВБС.

В разд. 3.5 представлены практические рекомендации, разработанные для проектирования ВОД, принципа размещения датчиков для обеспечения резервирования измерений, радиофотонного интеррогатора и КРСС контроля температуры обмоток СТ на основе 2А/п-АВБС в целом.

В разд. 3.6 представлены выводы по главе, подтверждающие решение третьей поставленной задачи исследований.

В главе 4, разд. 4.1 рассмотрены основные конструктивные особенности, необходимые требования к диапазону измерений и их точности в системах контроля радиальной геометрии, а также оценена возможность построения ВОД на базе одной ВБР.

Полученные требования и варианты конструкций можно использовать для построения ВОД контроля продольной деформации по радиальной геометрии обмотки на базе 2А/п-АВБС. Принцип работы такого датчика будет рассмотрен в разд. 4.2, как датчика изгиба.

В разд. 4.3 будут проанализированы вопросы построения датчиков поляризационного типа поперечной нагрузки для построения датчика аксиальных сил. Рассмотрим основные конструктивные особенности, необходимые требования к диапазону измерений и их точности, а также оценим возможность построения ВОД аксиальных сил на базе одного или двух типов АВБС, одна из которых - 2А/п-АВБС, с учетом обязательной для таких измерений компенсации температуры.

Особенности построения ВОД поперечной нагрузки требуют их создания на базе ВБР с фазовым п-сдвигом, что хорошо согласуется со структурой 2А/п-АВБС, применение которой будет рассмотрено в разд. 4.4. Результаты ее

применения оцениваются как перспективные с точки зрения улучшения как диапазона, так и точности измерений.

Разд. 4.5 посвящен разработке практических рекомендации по проектированию КРСС контроля геометрии обмоток СТ на основе 2А/п-АВБС и вариантов ее реализации при учете продольных и поперечных деформаций. Особое внимание будет уделено построению РФИ с учетом особенностей работы 2А/п-АВБС на пропускание при контроле аксиальных деформаций, так и на отражение при контроле радиальных деформаций.

В разд. 4.6 приведены выводы по главе, подтверждающие решение четвертой и пятой задач исследования.

В заключении приведены научные и практические результаты работы в целом.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем.

Выявлены новые резервы улучшения метрологических и технико-экономических характеристик квази-распределенных радиофотонных сенсорных систем контроля продольных и поперечных деформаций, основанные на применении в них двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэггов-ских структур с фазовым п-сдвигом как новых чувствительных элементов и элементов адресного мультиплексирования.

Разработана математическая модель и исследованы оптомеханика и конфигурации двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым п-сдвигом, их спектральное описание, принципы формирования их адресов, алгоритмы радиофотонных методов их интеррогации и методов записи в волокно, позволившие говорить о создании нового типа адресного волоконно-оптического датчика, отличающегося от известных простотой изготовления и мультиплексирования, а также обеспечением высокой разрешающей способности измерений при работе как на пропускание, так и на отражение.

Впервые разработана математическая модель и получены аналитические выражения, позволяющие осуществлять процесс контроля температуры в

обмотках силовых трансформаторов и изменения их радиальной геометрии по функции изменения величины продольной деформации на линейных и изогнутых участках с встроенными в них двухкомпонентными волновыми адресными волоконными брэгговскими структурами с фазовым п-сдвигом.

Впервые разработана математическая модель и получены аналитические выражения, позволяющие осуществлять процесс контроля изменения аксиальной геометрии обмоток силовых трансформаторов по функции изменения величины поперечной деформации, вызванной изменением силы их расширения/сжатия, на участках с встроенными в них двухкомпонентными волновыми адресными волоконными брэгговскими структурами с фазовым п-сдвигом.

Практическая ценность работы заключается в разработке нового типа волоконно-оптических датчиков - двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структур с фазовым п-сдвигом и квази-распределенных радиофотонных систем на их основе, решающих задачи контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками с учетом преимуществ радиофотонной интеррогации. Новизна полученных технических решений подтверждена патентами на изобретение РФ.

Обеспечена абсолютная погрешность измерения продольных деформаций на уровне ±0,01 пм и поперечных деформации на уровне ±0,01 Н, что на порядок превышает требуемые. Использование полученных решений позволяет в 2-3 раза снизить стоимость сенсорной сети за счет применения новых 2А/п-АВБС и радиофотонных средств их опроса и мультиплексирования.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены в ООО НПК «Сенсорика», использованы при выполнении госзадания Минобрнауки по программам «Фократ» и «Приоритет-2030», а также в других областях научно-исследовательской и образовательной деятельности КНИТУ-КАИ, что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 20-й Всероссийской молодежной научной школе-семинаре «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники» (г. Ульяновск, 2017), 6-ой Всероссийской конференции по волоконной оптике (г. Пермь, 2017), XV и XVI международной НТК «Оптические технологии в телекоммуникациях» (г. Казань, 2017, г. Уфа, 2018), XI Всероссийской научно-технической конференции (НТК) «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике» (г. Чебоксары, 2018), НПК «Ядерные технологии: от исследований к внедрению» (г. Нижний Новгород, 2018), Х международной НТК молодых ученых, аспирантов и студентов «Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы» (г. Казань, 2023), XV Международной НТК «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем» (г. Чебоксары, 2023).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 19 научных работы, в том числе три статьи в журналах, включенных в перечень ВАК по специальности 2.2.8 (две К2 и одна К3), две статьи в журналах, цитируемых в базе данных РИНЦ, пять патентов РФ, девять работ в сборниках докладов и материалов международных и всероссийских конференций.

Диссертация соответствует паспорту специальности 2.2.8 «Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды» по пунктам:

1. «Научное обоснование новых и совершенствование существующих методов, аппаратных средств и технологий контроля, диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды, способствующее повышению надёжности изделий и экологической безопасности окружающей среды» (научно обоснованы принципы построения двухкомпонентных волновых адресных волоконных брэгговских структурах с фазовым п-сдвигом и исследованы методы контроля преобразования в них продольных и поперечных деформаций для разработки на их основе научно обоснованных принципов по-

строения квази-распределенных радиофотонных систем (КРРС) контроля температуры и геометрии обмоток силовых трансформаторов, необходимых для повышения надежности эксплуатации последних).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иваненко Владимир Александрович, 2023 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Guoming MA, Wang Yuan, Qin Weiqi, Hongyang Zhou, Yan Chao, Ju Yiguang Optical sensors for power transformer monitoring: A review // High Voltage. - 2021. - № 6(3). - p. 367-386.

2. Bengtsson C. Status and trends in transformer monitoring // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1996. - № 11(3). - p. 1379-1384.

3. Samimi M.H., Ilkhechi H.D. Survey of different sensors employed for the power transformer monitoring // IET Science, Measurement & Technology. - 2019. - № 14(1). - p. 1-8.

4. Dong W., Ye. Q.: Utility of renewable energy in China's low-carbon transition // Brookings URL: https://www.brookings.edu/articles/utility-of-renewable-energy-in-chinas-low-carbon-transition/ (Accessed: 22 December 2022).

5. Hoffman P., Bryan W. Large power transformers and the US electric grid, Report of US Department of Energy // Energy.Gov URL: https://www.energy.gov/ceser/articles/large-power-transformers-and-us-electric-grid-report-update-april-2014 (Accessed: 25 February 2022).

6. Li S., Li J. Condition monitoring and diagnosis of power equipment: review and prospective // High Voltage. - 2017. - № 2(2). - p. 82-91.

7. Jahromi A., Piercy R., Cress S., et al. An approach to power transformer asset management using health index // IEEE Electrical Insulation Magazine. -2009. - № 25(2). - p. 20-34.

8. Oommen T., Prevost T.A. Cellulose insulation in oil-filled power transformers: Part II maintaining insulation integrity and life // IEEE Electrical Insulation Magazine. - 2006. - № 22(2). - p. 5-14.

9. Lundgaard L.E., Hansen W., Linhjell D., et al. Aging of oil-impregnated paper in power transformers // IEEE Transactions on Power Delivery. - 2004. - № 19(1). - p. 230-239.

10. Wang M., Vandermaar A.J., Srivastava K.D. Review of condition assessment of power transformers in service // IEEE Electrical Insulation Magazine.

- 2002. - № 18(6). - p. 12-25.

11. Chu D., Lux A. On-line monitoring of power transformers and components: A review of key parameters // Proceedings: Electrical Insulation Conference and Electrical Manufacturing and Coil Winding Conference. -Cincinnati, OH, USA: IEEE, 1999. - p. 669-675.

12. ГОСТ Р 52719-2007. Трансформаторы силовые. - М.: Стандартинформ, 2007. - 46 с.

13. ГОСТ Р 55016-2012. Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ. - М.: Стандартинформ, 2014. -27 с.

14. ГОСТ Р 54827-2011. Трансформаторы сухие. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2013. - 39 с.

15. ГОСТ Р 59239-2020 Трансформаторы силовые. Метот измерения частотных характеристик - М.: Стандартинформ, 2021. - 49 с.

16. ГОСТ Р 30830-2002 Трансформаторы силовые и реакторы. Общие положения. - М.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2021. - 31 с.

17. ГОСТ Р 55188-2012 Трансформаторы силовые. Стойкость к коротким замыканиям - М.: Стандартинформ, 2014. - 31 с.

18. ГОСТ Р 54419-2011 Трансформаторы силовые. Часть 12. Руководство по нагрузке сухого трансформатора - М.: Стандартинформ, 2014.

- 28 с.

19. ГОСТ Р 56738-2015 Трансформаторы силовые и реакторы. - М.: Стандартинформ, 2016. - 81 с.

20. ГОСТ 3484.2-98 (МЭК 76-2-93). Трансформаторы силовые. Допустимые превышения температуры и методы испытания на нагрев. -Минск: Госстандарт Республики Беларусь, 2005. - 53.

21. Li C.R., Ma G.M., Qi B., et al. Condition monitoring and diagnosis of high-voltage equipment in China-recent progress // IEEE Electrical Insulation Magazine. - 2013. - № 29(5). - p. 71-78.

22. Chen W., Wang J., Wan F., et al. Review of optical fibre sensors for electrical equipment characteristic state parameters detection // High Voltage. -2019. - № 4(4). - p. 271-281.

23. Zhou H.Y. Ma G.M., Wang Y., et al. Optical Sensing in Condition Monitoring of Gas Insulated Apparatus: A Review // High Voltage. - 2019.- № 4(4).

- p. 259-270.

24. Ma G.M., Zhou H.Y. Shi C., et al. Distributed partial discharge detection in a power transformer based on phase-shifted FBG // IEEE Sensors Journal. - 2018.

- № 18(7). - p. 2788-2795.

25. Hodgkinson J., Tatam R.P. Optical gas sensing: A review // Measurement Science and Technology. - 2012. - № 24(1). - P. 95.

26. Shavrin I., Novotny S., Shevchenko A., et al. Gas refractometry using a hollow-core photonic bandgap fiber in a Mach-Zehnder-type interferometer // Applied Physics Letters. - 2012. - № 100(5). - p. 1-4.

27. Мисбахов, Р. Ш. Радиофотонные адресные сенсорные системы на трехкомпонентных волоконных брэгговских структурах и их применение для решения задач интеллектуальной энергетики : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание доктора технических наук / Мисбахов Ринат Шаукатович ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2020. — 601 c.

28. Маскевич, К. В. Волоконно-оптические технологии диагностического мониторинга как основа концепции "Smartgridsplus" / К. В. Маскевич, О. Г. Морозов, И. И. Нуреев [и др.] // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике : материалы XI всероссийской научно-технической конференции , Чебоксары, 08 июня 2018 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 2018. - С. 308-312.

29. Нуреев, И. И. Волоконно-оптическая парадигма развития умной энергетики / И. И. Нуреев, О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов [и др.] // Нигматуллинские чтения - 2018 : Международная научная конференция. Тезисы докладов, Казань, 09-12 октября 2018 года. Том II. - Казань: Академия наук Республики Татарстан, 2018. - С. 19-23.

30. Maskevich, K. V. Fiber optic technologies for diagnostic monitoring of digital energy grids based on 'smart grids plus' concept / K. V. Maskevich, R. S. Misbakhov, O. G. Morozov // 2018 International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2018, Sochi, 09-16 сентября 2018 года. - Sochi, 2018. - P. 8501617.

31. Маскевич, К.В. Волоконно-оптическая парадигма диагностического мониторинга цифровой энергетики. Основа концепции "SMARTGRIDS PLUS" / К. В. Маскевич, Р. Ш. Мисбахов, О. Г. Морозов [и др.] // Фотон-экспресс. -2018. - № 4(148). - С. 18-25.

32. Maskevich, K. V. Point and quasi-distributed monitoring of digital electric power grids based on addressable fiber optic technologies / K. V. Maskevich, R. S. Misbakhov, O. G. Morozov [et al.] // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, Ufa, 20-22 ноября 2018 года. Vol. 11146. - Ufa: SPIE, 2019. - P. 111461R. - DOI 10.1117/12.2527561. - EDN SPJMEJ.

33. Misbakhov, R. S. Address fiber optical sensor for relative humidity measuring in a switchgear / R. S. Misbakhov, A. N. Vasev, A. Z. Sakhabutdinov [et al.] // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering : Optical Technologies for Telecommunications 2019, Kazan, 19-21 ноября 2019

года. Vol. 11516. - Kazan: SPIE, 2020. - P. 1151612. - DOI 10.1117/12.2566525.

- EDN ASMANZ.

34. Agliullin, T. A. Mathematical modeling of the optical response from addressed fiber Bragg structure based on Lorentz function / T. A. Agliullin, R. R. Gubaidullin, O. G. Morozov, A. Z. Sakhabutdinov // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering : Optical Technologies for Telecommunications 2019, Kazan, 19-21 ноября 2019 года. Vol. 11516. - Kazan: SPIE, 2020. - P. 1151614. - DOI 10.1117/12.2556726. - EDN HSXNRD.

35. Gubaidullin, R. R. Mathematical modeling of optical response of address fiber Bragg structure using Gauss function / R. R. Gubaidullin, T. A. Agliullin, O. G. Morozov, A. Z. Sahabutdinov // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering : Optical Technologies for Telecommunications 2019, Kazan, 19-21 ноября 2019 года. Vol. 11516. - Kazan: SPIE, 2020. - P. 1151615.

- DOI 10.1117/12.2557598. - EDN PNWXAA.

36. Agliullin, T. Addressed fiber bragg structures in load-sensing wheel hub bearings / T. Agliullin, R. Gubaidullin, A. Sakhabutdinov [et al.] // Sensors. - 2020.

- Vol. 20, No. 21. - P. 1-14. - DOI 10.3390/s20216191. - EDN QYOOUD.

37. Morozov, O. Multi-addressed fiber bragg structures for microwave-photonic sensor systems / O. Morozov, A. Sakhabutdinov, A. Kuznetsov [et al.] // Sensors. - 2020. - Vol. 20, No. 9. - P. 2693. - DOI 10.3390/s20092693. - EDN FZPWRS.

38. Agliullin, T. A. Addressed FBG-structures for tire strain measurement / T. A. Agliullin, R. R. Gubaidullin, O. G. Morozov [et al.] // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, Ufa, 20-22 ноября 2018 года. Vol. 11146. - Ufa: SPIE, 2019. - P. 111461E. - DOI 10.1117/12.2523849. - EDN MYOLGN.

39. Морозов, О. Г. Трехкомпонентные адресные волоконные брэгговские структуры - новый элемент радиофотонных многосенсорных сетей / О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов, И. И. Нуреев [и др.] // Фотон-

экспресс. - 2021. - № 6(174). - С. 166-167. - 001 10.24412/2308-6920-2021-6166-167. - БЭК отомаБ.

40. Губайдуллин, Р. Р. Моделирование многоадресной волоконной брэгговской структуры с помощью Гаусс подобной функции / Р. Р. Губайдуллин, О. Г. Морозов // Фотон-экспресс. - 2021. - № 6(174). - С. 363364. - Э01 10.24412/2308-6920-2021-6-363-364. - БЭК Р^ГСУ.

41. Аглиуллин, Т. А. Многоадресные волоконные брэгговские структуры в радиофотонных сенсорных системах / Т. А. Аглиуллин, В. И. Анфиногентов, Р. Ш. Мисбахов [и др.] // Труды учебных заведений связи. -2020. - Т. 6, № 1. - С. 6-13. - Э01 10.31854/1813-324Х-2020-6-1-6-13. - БЭК 0БО1ХК.

42. Салихова, М. А. Радиофотонная система сбора информащи о положении пациента в инвалидной коляске на основе адресных линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с двумя фазовыми тс-сдвигами / М. А. Салихова, О. А. Степущенко, Р. А. Эшпай [и др.] // Научно-технический вестник Поволжья. - 2020. - № 5. - С. 34-37. - БЭК УОБКХа.

43. Аглиуллин, Т. А. Управление Тонкой Структурой Трёхкомпонентных Адресных Брэгговских Измерительных Преобразователей, Последовательно Записанных В Оптическое Волокно Квазираспределённой Радиофотонной Сенсорной Системы / Т. А. Аглиуллин, Р. Р. Губайдуллин, А. А. Кузнецов [и др.] // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2020. - № 4(48). - С. 72-81. - 001 10.25686/2306-2819.2020.4.72. - БЭК МБ^ЭТ/.

44. Мисбахов, Р. Ш. Адресный волоконно-оптический датчик для измерения относительной влажности в комплектных распределительных устройствах / Р. Ш. Мисбахов, А. Н. Васев, А. Ж. Сахабутдинов [и др.] // Радиостроение. - 2020. - № 1. - С. 1-16. - Э01 10.36027Мепв.0120.0000157. -БЭК УиЖБВ.

45. Морозов, О. Г. Адресные волоконные брэгговские структуры в квазираспределённых радиофотонных сенсорных системах / О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, № 4. - С. 535-543. -DOI 10.18287/2412-6179-2019-43-4-535-543. - EDN LCBRFX.

46. Сахабутдинов, А. Ж. Радиофотонный дифференциальный акселерометр на двух адресных волоконных брэгговских решетках / А. Ж. Сахабутдинов, В. В. Пуртов, О. Г. Морозов [и др.] // Фотон-экспресс. - 2019. -№ 5(157). - С. 7-15. - EDN UQNFZW.

47. Аглиуллин, Т. А. Система измерения деформации колесного подшипника на основе волоконно-оптических адресных структур / Т. А. Аглиуллин, Р. Р. Губайдуллин, А. Ж. Сахабутдинов, О. Г. Морозов // Фотон -экспресс. - 2019. - № 6(158). - С. 87-88. - DOI 10.24411/2308-6920-2019-16040. - EDN HJDVBP.

48. Мисбахов, Р. Ш. Адресный волоконно-оптический датчик акустического обнаружения частичного разряда в комплектных распределительных устройствах / Р. Ш. Мисбахов, А. Н. Васев, А. Ж. Сахабутдинов [и др.] // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2019. - Т. 15, № 3. - С. 101-110. - DOI 10.17122/1999-5458-2019-153-101-110. - EDN WSGXSD.

49. Сахабутдинов, А. Ж. Процедура опроса сдвоенных адресных волоконных брэгговских структур как датчиков радиофотонной малосенсорной системы / А. Ж. Сахабутдинов, О. Г. Морозов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2018. - Т. 21, № 3. - С. 101-109. - EDN VCFEIA.

50. Кузнецов, А. А. Мультипликативный волоконно-оптический датчик износа и температуры щеток электрических машин : специальность 05.11.13 «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Кузнецов Артём Анатольевич ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный

исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2016. — 159 с.

51. Артемьев, В. И. Волоконно-оптическая многосенсорная система контроля износа и усилия прижима токоприемников электроподвижного состава на основе адресных волоконных брэгговских структур : специальность 05.11.13 «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Артемьев Вадим Игоревич. ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2019. — 153 с.

52. Виноградов, В. Ю. Аэроакустическая картография на срезе сопла как метод неразрушающего контроля состояния рабочих лопаток турбомашин при их холодной прокрутке : специальность 05.11.13 «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» : Диссертация на соискание доктора технических наук / Виноградов Василий Юрьевич ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». - Казань, 2019. - 445 с.

53. Мисбахов, Р. Ш. Волоконно-оптическая многосенсорная система для контроля температуры коммутационных и токоведущих элементов энергетических объектов на основе Брэгговских решеток с двумя симметричными фазовыми сдвигами : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Мисбахов Рустам Шаукатович ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2017. — 174 с.

54. Васёв, А. Н. Волоконно-оптическая многосенсорная система контроля интенсивности частичных разрядов и уровня относительной влажности в комплектных распределительных устройствах на основе адресных волоконных брэгговских решеток : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на

соискание кандидата технических наук / Васёв Алексей Николаевич ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2019. — 185 c.

55. Zhao, T.: Monitoring Principle and Method of Transformer Internal Temperature Based on the FBG Temperature Sensing. Chongqing University, Chongqing (2008) (in Chinese).

56. Sarathi R., Amalanathan A., Prakash S., et al. Investigation on thermally aged natural ester oil for real time monitoring and analysis of transformer insulation // High Voltage.- 2008. - № 23(1). - p. 252-260.

57. Saha T.K., Purkait P. Investigations of temperature effects on the dielectric response measurements of transformer oil-paper insulation system // IEEE Transactions on Power Delivery. - 2008. - № 23(1). - p. 252-260.

58. Liao R. J., Yang L.J., Zheng H.B., et al. Reviews on oil-paper insulation thermal aging in power transformers // Transactions of China Electrotechnical Society. - 2012. - №27(5). - p. 1-12.

59. IEEE Guide for Loading Mineral-OilImmersed Transformers // IEEE Xplore URL: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=8684643 (Accessed: 15 February 2023).

60. Loading Guide for Oilimmersed Power Transformers // International Electrotechnical Commission URL: https://www.saiglobal.com/pdftemp/previews/ osh/iec/iec60000/60300/iec60354%7Bed2.0%7Den_d.img.pdf (Accessed: 18 February 2023).

61. Wu Q.L., Deng Y.R., W Zhang, et al. Design and implementation of substation equipment dynamic capacity-increase system // Electric Power Construction. - 2015. - № 36(05). - p. 66-71.

62. Wang H.Y. Research on Temperature Measurement of Oil Immersed Transformer Windings Based on Fluorescent Optical Fiber Sensing // Journal of Xi'an University. - 2018. - № 21(02). - p. 23-27.

63. Mcnutt W.J., Mciver J.C., Leibinger G.E., et al. Direct measurement of transformer winding hot sport temperature // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. - 1984. - № 103(6). - p. 1155-1162.

64. Norton E.T., Wickersheim K.A., Sun M.H. Improved Fiberoptic Temperature Measurement System for Monitoring Winding Temperatures in Medium and Large Transformers // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1987.

- №2. - p. 831-835.

65. Lundquist T., Knuth W. Finally fiber optic sensing of power transformer 'Hotspots' is paying off. In: Condition Monitoring and Diagnosis // CMD 2008. International Conference on. - 2008. - p. 819-824.

66. Wang C., Lian Z.L., Cheng L., et al. Fluorescence fiber temperature monitoring system reserach used for above 500kv ultra high voltage level oil-immersed transformers // Electr. Eng. - 2017. - №6. - p. 99-103.

67. Stokes A.D., Hammon T.E. Optical Fibre Bragg Grating temperature sensor measurements in an electrical power transformer using a temperature compensated optical fibre bragg grating as a reference // Optical Fiber Sensors. -1996. - №3. - p. 566-569.

68. Kim M., Lee J.H., Koo J.Y., et al.: A study on internal temperature monitoring system for power transformer using optical Fiber Bragg Grating sensors // In: Electrical Insulating Materials 2008 (ISEIM 2008). International Symposium on 2008, IEEE. - 2008. - p. 163-166.

69. Ribeiro A.L., Eira N., Sousa J., et al. Multipoint fiber-optic hot-spot sensing network integrated into high power transformer for continuous monitoring // IEEE Sensors Journal. - 2008. - № 8(7). - p. 1264-1267.

70. Zhang X., Huang R., Huang W., et al. Real-time temperature monitoring system using FBG sensors on an oil-immersed power transformer // High. Volt. Eng.

- 2014. - № 40(2). - p. 253-259.

71. Deng J., Wang L., Nie D., Zhou J., Pi B., Wang, S. Development of oil-immersed transformers with built-in fiber bragg grating sensors // Proc. CS EE. -2013. - № 33(24). - p. 160-167.

72. Deng J.G., Nie D.X., Pi B.X., et al. Hot-spot temperature and temperature decay rate measurement in the oil immersed power transformer through FBG based quasi-distributed sensing system // Microwave and Optical Technology Letters. -2017. - № 59(2). - p. 472-475.

73. Сахабутдинов, А. Ж. Радиофотонные сенсорные системы на адресных волоконных брэгговских структурах и их применение для решения практических задач : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание доктора технических наук / Сахабутдинов, Айрат Жавдатович. ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2018. — 504 c.

74. Boiarski A., Pilate G., Fink T., et al. Temperature measurements in power plant equipment using distributed fiber optic sensing // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1995. - № 10(4). - p. 1771-1778.

75. Zhang Z.Y. He P., Liu Y.P., et al. Method for measuring transformer winding temperature based on ROTDR // high voltage apparatus. - 2018. - № 54(11). - p. 200-205.

76. Liu Y., Tian Y., Fan X., et al. A feasibility study of transformer winding temperature and strain detection based on distributed optical fibre sensors // Sensors. - 2018. - № 18(11). - p. 1-13.

77. Li, J.J.: Distributed Optical Fiber Sensor Technology and Utilizations in Smart Grid. Huazhong University of Science & Technology, Hubei (2011) (in Chinese).

78. Lu P., Byerly K., Buric M., et al. Distributed fiber-optic sensor for realtime monitoring of energized transformer cores // Micro-and Nanotechnology Sensors, Systems, and Applications IX, International Society for Optics and Photonics 2017. - 2017. - №10194. - p. 1-14.

79. Xu, Wei An optical temperature sensor based on the upconversion luminescence from Tm3+/Yb3+ codoped oxyfluoride glass ceramic / Wei Xu,

Xiaoyang Gao, Longjiang Zheng // Sensors and Actuators B:Chemical. - 2012. № 173. p. 250-253.

80. Патент США № US 4703175 A Fiber-optic sensor with two different wavelengths of light traveling together through the sensor head / Michael M. Salour; опубл. 27.10.1987.

81. Pinet, Eric Temperature fiber-optic point sensors: Commercial technologies and industrial applications / Eric Pinet, Sebastien Ellyson, Frederic Borne // MIDEM Conference 2010. - p. 31-43.

82. АО «ЛЛС» : официальный сайт. - Санкт Петербург, 2016. - URL: https://lenlasers.ru (дата обращения: 22.09.2022).

83. Bi J., Chang W., Xu Y., et al. Online Frequency Response Analysis Based on Magnetic Coupling to Detect Winding Deformations in Transformers // High Voltage. - 2019. - № 5(3). - p. 343-349.

84. Secue J.R., Mombello E. Sweep frequency response analysis (SFRA) for the assessment of winding displacements and deformation in power transformers // Electric Power Systems Research. - 2008. - № 78. - p. 1119-1128.

85. Academic library - free online college e textbooks : сайт. - URL: https://ebrary.net/202389/engineering/failure_modes (дата обращения: 08.11.2022).

86. Bagheri M., Naderi M.S., Blackburn T., Phung T. Frequency response analysis and short-circuit impedance measurement in detection of winding deformation within power transformers // IEEE Electrical Insulation Magazine. -2013. - № 29. - p. 33-40.

87. Zhang H., Yang B., Xu W., Wang S., Wang G., Huangfu Y., Zhang J. Dynamic Deformation Analysis of Power Transformer Windings in Short-Circuit Fault by FEM // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. - 2014. - № 24. - p. 1-4.

88. Melo A., Benetti D., de Lacerda L., et al. Static and Dynamic Evaluation of a Winding Deformation FBG Sensor for Power Transformer Applications // Sensors. - 2019. - № 19(22). - p. 1-15.

89. Chen W.G.; Liu J.; Wang Y.Y., et al. The Measuring Method for Internal Temperature of Power Transformer Based on FBG Sensors // In Proceedings of the 2008 International Conference on High Voltage Engineering and Application, Chongqing, China, 9-12 November 2008. - 2008. - p. 672-676.

90. Ribeiro A.B.L., Eira N.F., Sousa J.M., Guerreiro P.T., Salcedo J.R. Multipoint Fiber-Optic Hot-Spot Sensing Network Integrated Into High Power Transformer for Continuous Monitoring // IEEE Sensors Journal. - 2008. - № 8. -p. 1264-1267.

91. Zhang X., Huang R., Huang W., Yao S., Hou D., Zheng M. Real-time temperature monitoring system using FBG sensors on an oil-immersed power transformer // High Voltage Engineering. - 2014. - № 40. - p. 253-259.

92. Jiang Y., Liu S., Xiao L., Li W. Fiber Bragg grating sensors for temperature monitoring in oil-immersed transformers // In Proceedings of the 2016 15th International Conference on Optical Communications and Networks (ICOCN). - Hangzhou, China: 24-27 September 2016. - С. 1-3.

93. Wagreich, R.B. Effects of diametric load on fibre Bragg gratings fabricated in low birefringent fibre / R.B. Wagreich, W.A. Atia, H. Singh, et al. // Electron. Lett. - 1996. - № 32. - p. 1223-1224.

94. Lawrence C.M., Nelson D.V., Udd E. Measurement of transverse strains with fiber Bragg gratings // Proc. SPIE. - 1997. - №. 3042. - P. 218.

95. Патент № US5399854A United States, G01D5/353. Embedded optical sensor capable of strain and temperature measurement using a single diffraction grating : № US08/207,993 : заявл. 03.08.1994 : опубл. 21.08.1995 / James R. Dunphy, Gerald Meltz, Mauro Varasi, Antonello Vannucci, Mario Signorazzi, Pietro Ferraro, Sabato I. Imparato, Claudio Voto - 16 с.

96. Stepanov D.Yu., Canning J., Brodzeli Z. High-resolution measurements of fibre Bragg grating transmission spectra // European Conference on Optical Communication. - 1998. - p. 407-409.

97. Морозов, О. Г. Поляризационный волоконно-оптический датчик контроля силы сжатия обмоток трансформатора с радиофотонным адресным

опросом / О. Г. Морозов, Р. Ш. Мисбахов, Р. Ш. Мисбахов [и др.] // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2022. - № 4(56). - С. 38-50. - DOI 10.25686/2306-2819.2022.4.38. - EDN HFOBVF.

98. Kung, P. Online detection of windings distortion in power transformers by direct vibration measurement using a thin fiber optics sensor / P. Kung, R. Idsinga, J.B. Fu et al. // IEEE Electrical Insulation Conference (EIC). - 2016. - p. 576-578.

99. Kung P., Wang L., Comanici M.I. A comprehensive condition monitoring solution for the transformer // IEEE XXth International Conference on Electrical Machines. - 2012. - p. 1520-1525.

100. Патент № US9453771B2 United States, G01L1/246. Fiber-grating sensors having longitudinal-strain-inducing jackets and sensor systems and structures including such sensors : № US14/262,137 : заявл. 25.04.2014 : опубл. 27.09.2016 / Eric Udd - 15 с.

101. Kong F., Li W., Yao J. Transverse load sensing based on a dual-frequency optoelectronic oscillator // Optics Letters. - 2013. - №. 38. - p. 2611-2613.

102. Fu, H. Transversal loading sensor based on tunable beat frequency of a dual-wavelength fiber laser / H. Fu, X. Shu, C. Mou, et al. // IEEE Photonics Technology Letters. - 2009. - № 21(14). - p. 987-989.

103. Мисбахов, Рус. Ш. Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей / Рус. Ш. Мисбахов, Рин. Ш. Мисбахов, О. Г. Морозов и др.// Инженерный вестник Дона. 2017. № 3 (46). С. 24.

104. Agliullin T., Il'In G., Kuznetsov A., et al. Addressed Fiber Bragg Structures: Principles and Applications Overview // Fiber. - 2022. - p. 1-20.

105. Морозов, О. Г. Адресные волоконные брэгговские структуры в квазираспределённых радиофотонных сенсорных системах / О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, № 4. - С. 535-543. -DOI 10.18287/2412-6179-2019-43-4-535-543. - EDN LCBRFX.

106. Morozov, O. G. Modelling and record technologies of address fiber Bragg structures based on gratings with two symmetrical pi-phase shifts / O. G. Morozov, A. Zh. Sakhabutdinov, I. I. Nureev, R. Sh. Misbakhov // Сборник трудов ИТНТ-2019, Самара, 21-24 мая 2019 года. Vol. 1. - Самара: Новая техника, 2019. - p. 11-15. - EDN ZCUIBF.

107. Gubaidullin, R.R. Application of Gaussian Function for Modeling Two-Frequency Radiation from Addressed FBG / R. R. Gubaidullin, T. A. Agliullin, I. I. Nureev [et al.] // 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, Moscow, 19-20 марта 2020 года. - Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020. - P. 9078587. - DOI 10.1109/IEEECONF48371.2020.9078587. - EDN GBUWBL.

108. Agliullin T., Il'In G., Kuznetsov A., Misbakhov R., et al. Overview of addressed fiber Bragg structures' development // Photonics. - 2023. - № 10(2). - p. 1-21.

109. Алюшина, С.Г. Волоконные решетки Брэгга с фазированной структурой в распределенных информационно-измерительных системах / С.Г. Алюшина, О.Г. морозов и др. // Нелинейный мир. - 2011. - Т. 9. - № 8. - С. 522-528.

110. Морозов, О.Г. Модуляционные методы измерений в оптических биосенсорах рефрактометрического типа на основе волоконных решеток Брэгга с фазовым сдвигом / О.Г. Морозов и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2010. - № 3. - С. 3-13.

111. Садыков, И.Р. Волоконно-оптический рефрактометрический датчик / И.Р. Садыков, О.Г. Морозов и др. // Труды МАИ. - 2012. - № 61. - С. 18.

112. Oliveira Silva S.F. de. Fiber Bragg grating based structures for sensing and filtering. - Porto University. - 2007. - 157 с.

113. Морозов, О.Г. Вопросы применения концепции программно-определяемых сетей для систем внутрискважинной волоконно-оптической

телеметрии / О.Г. Морозов, И.И. Нуреев и др. // Нелинейный мир. - 2014. - Т. 12, № 10. - С. 83-90.

114. Dong, X. Bend measurement with chirp of fiber Bragg grating / X. Dong // Smart materials and structures. - 2001. - №. 10. - p. 1111-1113.

115. Li, J. Fabrication of Dual-Wavelength Fiber Bragg Grating with a Longitudinal Stretch / J. Li, Z. Dong-sheng, Z. Wei-gang [et. al.] // Front. Phys. China. - 2006. - V. 22. - №. 1. - p. 108-111.

116. Burgmeier J., Waltermann C., Flachenecker G., Schade W. Point-by-point inscription of phase-shifted fiber Bragg gratings with electro-optic amplitude modulated femtosecond laser pulses // Optics Letters. - 2014. - №39. - p. 540-543.

117. Chehura, E. A simple method for fabricating phase-shifted fibre Bragg gratings with flexible choice of centre wavelength / E. Chehura, S. W. James, R. P. Tatam / Proc. of SPIE. - 2009. - V. 7503. - P. 750379.

118. Susana Ferreira de Oliveira Silva Fibre bragg grating based structures for optical sensing and filtering / Master's thesis. - 2007. - Porto. - 2007. - p. 162.

119. Куприянов, В. Г. Маломодовые методы зондирования волоконно-оптических датчиков на основе решеток Брэгга с фазовым п-сдвигом системах охраны периметра : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Куприянов, Владимир Геннадьевич. ; Казан. техн. ун-т им. А.Н. Туполева. — Казань, 2014. — 186 c.

120. Эшпай, Р. А. Радиофотонные системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске на основе линейно -чирпированных волоконных брэгговских решеток с фазовыми сдвигами : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Эшпай, Роберт Александрович ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2021. — 149 c.

121. Fink T. Ultrasonic Detection Using asonic Detection Using п-Phase-Shifted Fiber Bragg Gratings. - 11 изд. - Lincoln: Paper 44, university of Lincoln, Nebraska, 2012. - P. 51.

122. Khan, S.S.A., Islam, M.S. Determination of the best apodization function and grating length of linearly chirped fiber bragg grating for dispersion compensation // Journal of Communication. - 2012. - № 7(11). - p. 840-846.

123. El-Gammal H.M., El-Badawy ES.A., Rizk M.R.M. et al. A new hybrid FBG with a п-shift for temperature sensing in overhead high voltage transmission lines // Optical and Quantum Electronics. - 2020. - №53. - p. 1-24.

124. Hammon T.E., Stokes A.D. Optical fibre bragg grating temperature sensor measurements in an electrical power transformer using a temperature compensated optical fibre bragg grating as a reference // in Optical Fiber Sensors, (Optica Publishing Group, 1996). - 1996. - p. 566-569.

125. Kim M., Lee J.-H., Koo J.-Y., Song M. A study on internal temperature monitoring system for power transformer using optical fiber Bragg grating sensors // 2008 International Symposium on Electrical Insulating Materials (ISEIM 2008), Yokkaichi, Japan. - 2008. - p. 163-166.

126. Lobo Ribeiro A. B. , Eira N. F. , Sousa J. M., Guerreiro P. T., Salcedo J. R. Multipoint Fiber-Optic Hot-Spot Sensing Network Integrated Into High Power Transformer for Continuous Monitoring // IEEE Sensors Journal. - 2008. - № 8(7). - p. 1264-1267.

127. Badar M., LuP., Wang Q., Boyer T., Chen K. P., Ohodnicki P. R. RealTime Optical Fiber-Based Distributed Temperature Monitoring of Insulation Oil-Immersed Commercial Distribution Power Transformer // IEEE Sensors Journal. -2021. - № 21(3). - p. 3013-3019.

128. Lu P., Buric M.P. , Byerly K., et al. Real-time monitoring of temperature rises of energized transformer cores with distributed optical fiber sensors // IEEE Transactions on Power Delivery. - 2019. - № 34(4). - p. 1588-1598.

129. Deng, J.-G., Nie, D.-X., Pi, B.-X., Xia, L. and Wei, L. Hot-spot temperature and temperature decay rate measurement in the oil immersed power

transformer through FBG based quasi-distributed sensing system // Microw. Opt. Technol. Lett. - 2017. - № 59. - p. 472-475.

130. Кувшинов, Н. Е. Модернизированный калориметрический метод и установка для бесконтактного контроля параметров СВЧ-нагрева материалов с использованием волоконно-оптических технологий : специальность 2.2.8. «Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Кувшинов, Никита Евгеньевич. ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ». — Казань, 2022. — 239 c.

131. Sakhabutdinov A.J. Radio-Photon Sensor Systems Based on Address Fiber Bragg Structures and their Application for Solving Practical Problems. D.Sc. Thesis. Kazan: Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev-KAI Publ., 2018. (in Russ.)

132. Сахбиев, Т.Р. Оптический векторный анализатор спектра на основе разбалансированной амплитудно-фазовой модуляции / Т.Р. Сахбиев, О.Г. Морозов, Л.М. Фасхутдинов, А.Ж. Сахабутдинов, И.И. Нуреев // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. - 2018. - Т. 9. - № 4. -С. 106 - 112.

133. Mohammed N.A., Ali T.A., Aly M.H. Performance optimization of apodized FBG-based temperature sensors in single and quasi-distributed DWDM system with new and diferent apodization profles // AIP Advances. - 2013. - № 3(12). - p. 122125-122125.

134. El-Gammal H.M., Fayed H.A., El-Aziz A.A., Aly M.H. Performance analysis and comparative study of uniform, apodized and pi-phase shifted FBGs for array of high performance temperature sensors // Optoelectronics and Advanced Materials - Rapid Communications. - 2015. - № 9(9-10). - p. 1251-1259.

135. Liu Y., He S., Sun L., Xie Y., Zhao S., Qin J., Wan, X. Transformer winding Deformation Detection Analysis and Typical Cases // Proceedings of the

2016 IEEE International Conference on High-Voltage Engineering and Applications (ICHVE), Piscataway, NJ, USA, 18-22 September 2016. - 2016. - p. 7.

136. Gao S., Liu Y., Li H., Sun L., Liu H., Rao Q., Fan X. Transformer Winding Deformation Detection Based on BOTDR and ROTDR // Sensors . - 2020. - № 20. - p. 2062.

137. Hanbo Z., Yuquan L., Xiaohui W., Wei W., Zhenyu W., Yingbiao S., Lun M., Xiaogang L. Low-voltage Impedance Diagnosis Method of Transformer Winding Deformation and Case Study // RPR Insul-Mate. - 2016. - № 49. - p. 6670.

138. Liu Y., Ji S., Yang F., Cui Y., Zhu L., Rao Z., Ke C., Yang X. A study of the sweep frequency impedance method and its application in the detection of internal winding short circuit faults in power transformers // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2015. - № 22. - p. 2046-2056.

139. Yunpeng L., Huaihao C., Huan H., Zhongyuan Z. A transformer winding deformation pattern recognition method based on sparse representation of frequency response curve // Journal of Electronic Measurement and Instrument. - 2018. - № 55. - p. 14-21.

140. Ning Z., Yongli Z., Li L. Impedance-based frequency response analysis for diagnosing transformer winding deformation // Journal of Electronic Measurement and Instrument. - 2016. - № 53. - p. 36-42.

141. Wang F., Zhang J., Jin Z., Li Q. Application of Multi-fractal Spectrum to Analysis the Vibration Signal of Power Transformer for the Detection of Winding Deformation // Advanced Materials Research. - 2011. - № 276. - p. 584-589.

142. Shi Y., Ji S., Zhang F., Ren F., Zhu L., Lv L. Multi-Frequency Acoustic Signal Under Short-Circuit Transient and Its Application on the Condition Monitoring of Transformer Winding // IEEE Trans. Power Deliv. - 2019. - № 34. -p. 1666-1673.

143. Naiqiu S., Can Z., Fang H., Qisheng L., Lingwei Z. Study on ultrasonic measurement device for transformer winding deformation // In Proceedings of the 2002 International Conference on Power System Technology Proceedings (Cat.

No.02EX572). - Piscataway, NJ, USA: 13-17 October 2002. - № 3. - C. 14011404.

144. Culshaw B., Kersey A., Light J. Fiber-optic sensing: A historical perspective // Journal of Lightwave Technology. - 2008. - № 26. - p. 1064-1078.

145. Zhang H.J., Wang S.H., Wang, S. Cumulative Deformation Analysis of Transformer Winding under Short-Circuit Fault Using 3-D FEM // In Proceedings of the 2015 IEEE International Conference on Applied Superconductivity and Electromagnetic Devices (ASEMD). - Shanghai, China: 20-23 November 2015. -p. 370-371.

146. Zhang H. et al. Dynamic Deformation Analysis of Power Transformer Windings in Short-Circuit Fault by FEM // In IEEE Transactions on Applied Superconductivity. - 2014. - № 3. - p. 1-4.

147. Liu Y., Yin J., Tian Y., Fan, X. Design and Performance Test of Transformer Winding Optical Fibre Composite Wire Based on Raman Scattering // Sensors. - 2019. - № 19. - p. 2171.

148. Ge J., James A. E., Xu L., Y. Chen, Kwok K. W. and Fok M. P. Bidirectional Soft Silicone Curvature Sensor Based on Off-Centered Embedded Fiber Bragg Grating // In IEEE Photonics Technology Letters. - 2016. - № 20. - p. 2237-2240.

149. A. P. Boresi and R. J. Schmidt, Advanced Mechanics of Materials. - №. 5. - New York, NY, USA: Wiley. - 1993. - p. 6-7.

150. Liu Y., Li L., Zhao L. et al. Research on a new fiber-optic axial pressure sensor of transformer winding based on fiber Bragg grating // Photonic Sens . - 2016. - № 7. - p. 365-371.

151. Fonseca W. D. S., Lima D. D. S., Lima A. K. F., Soeiro N. S., and Nunes M. V. A. Analysis of electromagnetic-mechanical stresses on the winding of a transformer under inrush currents conditions // International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. - 2016. - № 50(4). - p. 511-512.

152. Marinescu A., Opran G., Teodorescu M., Dinu I., Tascau L. Fibre optic based clamping force monitoring system for power transformers // In Proceeding of

13th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment. - Brasov, Romania: 2012. - C. 282-283.

153. Chen Z. F., Zhou C. H., Xu L. Y., Liu W., and Xu Z. B. On-line monitoring method of transformer winding deformation based on optical fiber stress sensing technology // Electric Age. - 2014. - № 8. - p. 74-76.

154. Wen Q. Z., ZhuJ. H., Li G. N., HuangJ. B., and Yu C. The experimental study and structural design of fiber grating pressure sensor for pressure sensitivity enhancement // Wuhan University Journal of Natural Sciences. - 2012. - № 58(2). - p. 411-413.

155. J. Huang, "Development and application of fiber Bragg grating pressure sensors," M.S. dissertation, Wuhan University of Technology, Wuhan, China, 2013.

156. Sun A., Qiao X. G., Jia Z. A., Guo T., and Chen C. Y. Strain response of a special cantilever-based fibre Bragg grating // Journal of Optoelectronics Laser. -2004. - № 15(2). - p. 153-154.

157. Guo T., Zhao Q. D., Liu L. H., Huang G. L., Xue L. F., Li G. Y., et al. Light intensity-referred and temperature-insensitive fiber Bragg grating dynamic pressure sensor // Acta Optica Sinica. - 2007. - № 27(2). - p. 208-209.

158. Le Blanc M., Vohra S.T., Tsai T.E. et al. Transverse load sensing by use of pi-phase-shifted fiber Bragg gratings // Optics Letters. - 1999. - № 24. - p. 10911093.

159. Gao L., Chen L., Huang L. et al. Simultaneous measurement of strain and load using a fiber laser sensor // IEEE Sensors Journal. - 2012. - № 12. - p. 15131517.

160. Yiping Wang, Ming Wang, Xiaoqin Huang, Ming Wang. Fiber optic transverse load sensor based on polarization properties of n-phase-shifted fiber Bragg grating // Optics Communications. - 2015. - № 1. - p. 152-156.

161. Yiping Wang, Ming Wang, Xiaoqin Huang. Simultaneous strain and temperature measurement with a single fiber Bragg grating based on the polarization properties analysis // Optics Communications. - 2012. - № 7. - p. 1834-1837.

162. Matos C. J. S. de, Torres P., Valente L. C. G., Margulis W., Stubbe R. Fiber Bragg grating (FBG) characterization and shaping by local pressure // Journal of Lightwave Technology. - 2001. - № 8. - p. 1206-1211.

163. ППФ волноводные // Микран : сайт. - URL: https://www.micran.ru/ upload/iblock/ed9/Полосно-пропускающие фильтры.pdf (дата обращения: 27.03.2023).

164. Полосно-пропускающие СВЧ-фильтры производства HПФ «Микран» // Компоненты и технологии : сайт. - URL: https://kit-e.ru/svch/polosno-propuskayushhie-svch-filtry-proizvodstva-npf-mikran/ (дата обращения: 27.03.2023).

165. Керамические фильтры СВЧ // Digital Technology : сайт. - URL: https://digteh.ru/Sxemoteh/filtr/Ceramic/ (дата обращения: 27.03.2023).

166. Аглиуллин, Т. А. Система контроля тангенциальной деформации подшипников транспортных средств на основе адресных волоконных брэгговских структур : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание кандидата технических наук / Аглиуллин Тимур Артурович. ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.И Туполева - КАИ».. — Казань, 2021. — 165 c.

167. Кузнецов, А. А. Методы и средства радиофотонного векторного анализа на основе сверхузкополосного пакета дискретных частот как нового типа зондирующего излучения : специальность 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» : Диссертация на соискание доктора технических наук / Кузнецов Артём Анатольевич. ; ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. АЛ. Туполева - КАИ».. — Казань, 2021. — 304 c.

168. Патент № US8763476B2 United States, G01L1/242. Clamping force sensor assembly for monitoring transformer degradation : № US14/015,232 : заявл. 30.08.2013 : опубл. 01.07.2014 / David J. Woodcock - 10 с.

169. Kringlebotn JT, Loh WH, Laming RI. Polarimetrie Er(3+)-doped fiber distributed-feedback laser sensor for differential pressure and force measurements // Optics Letters. - 1996. - № 22. - p. 1869-1871.

170. Bal H.K., Dragomir N.M., Sidiroglou F., Wade S.A., Baxter G.W., Collins S.F. Response of some pi-phase-shifted Bragg gratings to elevated pressure // Proc. SPIE 7753, 21st International Conference on Optical Fiber Sensors. -Ottawa, Canada: 18 May 2011.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ)

На правах рукописи /

ИВАНЕНКО ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

КВАЗИ-РАСПРЕДЕЛЕННАЯ РАДИОФОТОННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ГЕОМЕТРИИ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ОСНОВЕ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ВОЛНОВЫХ АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ СТРУКТУР С ФАЗОВЫМ СДВИГОМ

Специальность 2.2.8 - «Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПРИЛОЖЕНИЕ

Научный руководитель, доктор технических наук, доцент Кузнецов Артем Анатольевич

Казань 2023

УТВЕРЖДАЮ

генеральный директор О ООО НЙК «Сенсорика» Л.Д. Ибрагимов 1ЛША 2023 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертац соискателя степени кандидата техн Иваненко Владимира Александр"

Комиссия в составе:

Ибрагимов Л.Д. (генеральный директор) - председатель комиссии;

Степанов А.А. (руководитель проектов4» - зам. председателя комиссии;

Ахметзянов Ж. Ф. (инженер программист, к. ф.-м. н.) - член комиссии;

Вайман М.И. (инженер конструктор 1 кат.) - член комиссии, составила настоящий акт о том, что при выполнении ряда инициативных работ совместно с кафедрой радиофотоники и микроволновых технологий и НИИ прикладной электродинамики, фотоники и живых систем КНИТУ-КАИ использовались следующие результаты диссертационной работы Иваненко В.А.:

1) прототип измерительной системы контроля геометрии и температуры обмоток сило-

вых трансформаторов на основе адресных волоконно-оптических структур комбинированного типа, позволяющий улучшить некоторые характеристики существующих измерительных систем;

2) новые подходы к построению измерительного преобразования, где информационный

сигнал формируется непосредственно датчиком как в отраженном, так и проходящем спектре;

3)методика компенсации влияния внешней температуры на датчик;

4) механизмы влияния параметров структуры комбинированных адресных волоконных

брэгговских структур на форму их спектральных откликов.

Комиссия отмечает, что результаты диссертационной работы Иваненко В.А. имеют высокую практическую значимость и использовались в аван-проектах, включающих концептуальные проработки приборов контроля геометрии и температуры обмоток силовых трансформаторов. ^ уП

Председатель комиссии: Заместитель председателя комиссии: Члены комиссии:

/П

¿у

Л.Д. Ибрагимов А.А. Степанов Ж.Ф. Ахметзянов М.И. Вайман

УТВЕРЖДАЮ

И.о. проректора по НиИД

АКТ

В.М. Бабушкин

ХКНИТУ-КАИ

2д.т.н., доцент

■Ц_2023 г.

о внедрении результатов диссертационной работы соискателя КНИТУ-КАИ

Комиссия в составе:

- Надеев А.Ф. - директор ИРЭФ-ЦТ, профессор каф. РТС, д.ф.-м.н. - председатель комиссии;

- Файзуллин P.P. - председатель НТС ИРЭФ-ЦТ, зав. каф. НТвЭ, профессор, д.т.н. - зам. председателя комиссии;

- Морозов О. Г. - зав. каф. РФМТ, профессор, д.т.н. - член комиссии;

- Нуреев И.И. - профессор каф. РФМТ, доцент, д.т.н. - член комиссии,

составила настоящий акт о том, что в период с 2020 г. по настоящее время в

научно-исследовательский процесс КРЭФ-ЦТ и Ш1И ПРЭФЖС КНИТУ-КАИ внедрены следующие разработки, в которых используются результаты диссертационной работы Иваненко В.А.:

- математические модели и экспериментальные образцы систем контроля температуры и геометрии материалов на основе адресных волоконных брэггов-ских структур комбинированного типа и компонентов таких систем - в рамках НИР, выполняемых НИИ ПРЭФЖС по государственному заданию Минобрнауки России КНИТУ-КАИ на проведение научных исследований в 2020-2022 годах (программа «Фократ», Соглашение № 075-03-2020-051 (fzsu-2020-0020));

- практические рекомендации по созданию новых технологий изготовления чувствительных элементов на основе адресных волоконных брэгговских структур комбинированного типа - в рамках НИР, выполняемых кафедрой РФМТ при финансовой поддержке Минобрнауки РФ по программе «Приоритет-2030».

- алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее однозначно определять величину продольной и поперечной деформации

Иваненко Владимира Александровича:

комбинированных адресных волоконных брэгговских структур - в рамках НИР, выполняемых НИИ ПРЭФЖС по договору РФ2 (ООО «Сиреп-ЦТ»);

- практические рекомендации по созданию волоконно-оптических систем контроля деформации и температуры материалов на основе комбинированных адресных волоконных брэгговских структур с радиофотонным методом мультиплексирования и опроса датчиков - в рамках инициативных научно-исследовательских работ кафедры РФМТ по техническим предложениям АО «КПКБ» (Казань), АО ИРЗ (Ижевск).

Комиссия отмечает, что результаты диссертационной работы Иваненко В.А. широко использовались и используются при выполнении инициативных и аван-проектных научно-исследовательских работ по техническим предложениям АО

«КПКБ», ООО «ИРЗ ТЭК».

11редседатель комиссии Заместитель председателя комиссии

Надеев А.Ф.

лГЛ Чг

Файзуллин Р.Р.

Члены комиссии

Морозов О.Г.

УТВЕРЖДАЮ

Нрорязстор по ОД ! ' ' чСНИТУ-КАИ к.э.н.

—-

Р.Е.Моисеев /г :> ¿лн>хл 2023 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы соискателя КНИТУ-КАИ

Иваненко Владимира Александровича

Комиссия в составе:

- Надеев А.Ф. - директор ИРЭФ-ЦТ, заведующий кафедрой РТС, д.ф.-м.н., профессор - председатель комиссии;

- Шахтурин Д.В. - председатель УМК ИРЭФ-ЦТ, заведующий кафедрой РИИТ, доцент, к.т.н. - зам. председателя комиссии;

- Файзуллин P.P. - заведующий кафедрой НтВЭ, профессор, д.т.н. -член комиссии;

- Самигуллин P.P. - доцент кафедры РФМТ, доцент, к.т.н. - член комиссии,

составила настоящий акт о том, что в период с 2020 г. по настоящее время в учебный процесс кафедры радиофотоники и микроволновых технологий по направлениям подготовки бакалавров и магистров: 11.03.01 и 11.04.01 - «Радиотехника» внедрены следующие учебно-методические разработки, в которых используются результаты диссертационной работы Иваненко Владимира Александровича, выполненной по специальности 2.2.8 -«Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды»:

виртуальный лабораторный практикум для дисциплин «Волоконно-оптические сенсорные системы» и «Компьютерные технологии

моделирования волоконно-оптических систем» в части моделирования волоконно-оптических фильтров и чувствительных элементов в волоконно-оптических телекоммуникационных и измерительных сетях и системах, а также для дисциплин «Радиофотонные сенсорные системы» и «Метрологическое обеспечение радиофотонных и квантовых измерений» в части применения методов радиофотонного опроса волоконно-оптических датчиков;

- виртуальный лабораторный практикум для дисциплин «Нелинейная волоконная оптика и радиофотоника», «Современные проблемы радиофотонных и квантовых систем», в части основ нелинейных и линейных преобразований электромагнитного излучения в оптическом волокне и их применения в измерительных устройствах и системах.

Перечисленные учебно-методические разработки внедрены в учебный процесс по профилю бакалавров «Радиофотонные и квантовые системы», а также в магистерской программе «Физика и техника волоконно-оптических систем».

Комиссия отмечает, что результаты диссертационной работы Иваненко В.А. широко использовались и будут использоваться при выполнении выпускных квалификационных работ бакал^ров и магистров.

11редседатель комиссии Заместитель председателя комиссии

Надеев А.Ф.

Члены комиссии

Шахтурин Д.В. Файзуллин Р.Р. Самигуллин Р.Р