一種實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備故障隱患監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)設(shè)備的安全隱患一直以來都是必須高度重視的問題，諸如設(shè)備老化、接頭溫度異常升高、柜內(nèi)壓力增大，負(fù)載電流突變、設(shè)備表面局部放電閃絡(luò)甚至產(chǎn)生電弧等等，通常情況下子這些故障的發(fā)生早起都會有些異常征兆，準(zhǔn)確的捕捉這些異常征兆并提前預(yù)警，及時對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，就有可能有效地避免事故的發(fā)生。
[0003]目前，對電網(wǎng)設(shè)備表面和觸點(diǎn)溫度的監(jiān)測，有人工用紅外檢測儀進(jìn)行現(xiàn)場觀察記錄的方法和用無線測溫的方法，但是人工測溫?zé)o法做到實(shí)時，紅外測溫精度也滿足不了要求，而比較流行的無線測溫方法，與光纖測溫比較，除了抗干擾能力差以外，還需要考慮電池更換問題，或者用小電流互感器取能給測溫模塊供電，再將測溫得到的信號通過無線芯片無線傳輸給接收器，這種方案雖然實(shí)現(xiàn)了溫度信號的無線傳輸，但是由于電池供電需要定時更換電池，而且電池在夏季抗高溫能力較差，給電力部門的運(yùn)營帶來影響；而采用電流互感器取能，傳感頭體積較大，而且布放的位置對取電是否方便影響很大，缺乏普遍適應(yīng)性。還有一種采用聲表面波技術(shù)設(shè)計(jì)，根據(jù)溫度變化引起的聲表面波器件震蕩頻率變化來測量溫度。聲表面波器件的核心部件是聲表面波振蕩器，其無源的工作原理免除了供電問題，克服了有源無線測溫方法的問題。但該技術(shù)還處于早期發(fā)展階段，目前還存在著在強(qiáng)電場環(huán)境下抗干擾能力不強(qiáng)、穩(wěn)定性較差等問題，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
[0004]電力行業(yè)檢測局部放電的方法很多。目前比較流行的有紫外成像法、超聲波法和超高頻法等。這些檢測方法在不同的方面都有各自優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)踐中也都得到了一定程度的應(yīng)用，但同時也都存在著各自的問題。采用紫外成像法對局部放電進(jìn)行測量是目前比較先進(jìn)的方法，原理上也是采用紫外光探測，但價格居高不下，給推廣帶來了相當(dāng)難度；采用超高頻法來檢測局部放電是通過檢測設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的超高頻(300?3000MHz)電信號，來實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測和定位，其傳感器實(shí)際上是接收超高頻信號的天線。超高頻檢測法的優(yōu)點(diǎn)是能夠探測設(shè)備內(nèi)部絕緣的局部放電，但致命的弱點(diǎn)是高頻抗干擾能力差；采用超聲波法來檢測局部放電是通過檢測氣體放電中產(chǎn)生的超聲波，來實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測和定位，此方法精度可靠性都達(dá)不到要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供一種實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器，其結(jié)構(gòu)優(yōu)化、成本大幅減小、不易受到環(huán)境因素的干擾、檢測精度可靠性高。
[0006]—種實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器，包括依次連接的熒光傳感頭、多模光纖及檢測裝置，所述檢測裝置包括LED發(fā)射組件、中央處理器、光電探測器、光接收放大電路、觸發(fā)告警電路、RS485接口及為各個模塊供電的電源，光電探測器的光輸入端與多模光纖連接，光電轉(zhuǎn)換輸出端與光接收放大電路連接，LED發(fā)射組件、光接收放大電路、觸發(fā)告警電路、RS485接口分別與中央處理器連接，LED發(fā)射組件用于對準(zhǔn)多模光纖的入射口發(fā)射紫外光。
[0007]進(jìn)一步的，所述LED發(fā)射組件包括分布在多模光纖的上下兩側(cè)的第一 LED、第二LED及與第一 LED、第二 LED連接的LED發(fā)射驅(qū)動電路。
[0008]進(jìn)一步的，第一 LED、第二 LED對準(zhǔn)多模光纖發(fā)射紫外光的入射角〈60度。
[0009]進(jìn)一步的，中央處理器用于控制LED發(fā)射驅(qū)動電路驅(qū)動第一 LED、第二 LED的發(fā)光時間和強(qiáng)度，根據(jù)光接收放大電路傳送的電信號計(jì)算溫度值，通過Modbus協(xié)議經(jīng)RS485接口與中央控制室通信。
[0010]本實(shí)用新型將紫外光監(jiān)測與熒光溫度傳感器合二為一，采用了有源和無源相結(jié)合的技術(shù)手段，在同一傳感器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了紫外光與溫度的不同探測功能，同時通過發(fā)出自檢光脈沖，可達(dá)到光纖自檢(自測試)的目的，與現(xiàn)有通過價格昂貴的紫外成像儀以及溫度傳感器相比，結(jié)構(gòu)緊湊，同時成本大幅減小，低成本高性價比使得大規(guī)模推廣電網(wǎng)在線局放監(jiān)測應(yīng)用成為可能。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:10—熒光傳感頭，20—多模光纖，30—檢測裝置，31—第一 LED，32—第二LED，33—LED發(fā)射驅(qū)動電路，34 —中央處理器，35—光電探測器，36—光接收放大電路，37—觸發(fā)告警電路，38—RS485接口，39 —電源，40—中央控制室。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0014]圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，所述多功能光纖傳感器包括熒光傳感頭10、多模光纖20及檢測裝置30，熒光傳感頭10通過光纖20與檢測裝置30連接，熒光傳感頭10是根據(jù)其熒光衰減期隨溫度變化而變化的原理制成，同時將紫外光變換成可見光傳到多模光纖20內(nèi)。
[0015]檢測裝置30包括LED發(fā)射組件、中央處理器34、光電探測器35、光接收放大電路36、觸發(fā)告警電路37、RS485接口 38及為各個模塊供電的電源39，光電探測器35的光輸入端與多模光纖20連接，光電轉(zhuǎn)換輸出端與光接收放大電路36連接，LED發(fā)射組件、光接收放大電路36、觸發(fā)告警電路37、RS485接口 38分別與中央處理器34連接。
[0016]所述LED發(fā)射組件為雙LED發(fā)射單元，包括第一 LED31、第二 LED32及與第一LED31、第二 LED32連接的LED發(fā)射驅(qū)動電路33，第一 LED31、第二 LED32分布在多模光纖20的上下兩側(cè)，對準(zhǔn)多模光纖20的入射口發(fā)射紫外光，入射角〈60度，紫外光進(jìn)入多模光纖20后到達(dá)熒光傳感頭10后反射回來被光電探測器35探測接收以進(jìn)行溫度的檢測。采用雙LED光源發(fā)射是為了保證足夠的激發(fā)強(qiáng)度以激發(fā)熒光粉，從而增加測溫精度和可靠性。
[0017]本實(shí)用新型光纖傳感器安裝在開放空間，例如母線室或其他容易產(chǎn)生放電的地方，多模光纖20安裝間隔最大可以達(dá)到5米。熒光傳感頭10感光部分安裝在10mm孔中，面向要保護(hù)的部分，用自攻螺絲固定。
[0018]多模光纖20通過標(biāo)準(zhǔn)ST接頭或SMA905接頭接入光電探測器35，并安裝在儀表控制室內(nèi)。設(shè)備局部放電過程中，伴隨有發(fā)光輻射現(xiàn)象，其輻射光譜包括可見光、紅外線、紫外線，當(dāng)熒光傳感頭10接收到紫外光時，通過多模光纖20傳送至光電探測器35。
[0019]光電探測器35接收到多模光纖20傳來的光信號以后，轉(zhuǎn)變成電信號并經(jīng)過光接收放大電路36作放大處理，當(dāng)信號超過一定閾值(默認(rèn)是2.5V，也可以由中央處理器34設(shè)置)，中央處理器34控制觸發(fā)告警電路37觸發(fā)告警輸出；觸發(fā)告警電路37的輸出端可與繼電器保護(hù)開關(guān)連接，以控制繼電器保護(hù)開關(guān)作相應(yīng)保護(hù)動作。
[0020]中央處理器34用于控制LED發(fā)射驅(qū)動電路33，驅(qū)動第一 LED31、第二 LED32的光時間和強(qiáng)度，中央處理器34還用于根據(jù)光接收放大電路36傳送的電信號計(jì)算溫度值，并通過Modbus協(xié)議經(jīng)RS485接口 48與中央控制室40通信，進(jìn)行相應(yīng)事件記錄及數(shù)據(jù)存儲，監(jiān)測點(diǎn)溫度和放電光能數(shù)據(jù)都可以通過顯示在中央控制室40的顯示器上，同時可根據(jù)設(shè)定的預(yù)警和報警值進(jìn)行聲光報警或者界面顯示報警。
[0021]本實(shí)用新型將紫外光監(jiān)測與熒光溫度傳感器合二為一，采用了有源和無源相結(jié)合的技術(shù)手段，在同一傳感器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了紫外光與溫度的不同探測功能，同時通過發(fā)出自檢光脈沖，可達(dá)到光纖自檢(自測試)的目的，與現(xiàn)有通過價格昂貴的紫外成像儀以及溫度傳感器相比，結(jié)構(gòu)緊湊，同時成本大幅減小，低成本高性價比使得大規(guī)模推廣電網(wǎng)在線局放監(jiān)測應(yīng)用成為可能。
[0022]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器，其特征在于:包括依次連接的熒光傳感頭(10)、多模光纖(20)及檢測裝置(30)，所述檢測裝置(30)包括LED發(fā)射組件、中央處理器(34)、光電探測器(35)、光接收放大電路(36)、觸發(fā)告警電路(37)、RS485接口(38)及為各個模塊供電的電源(39)，光電探測器(35)的光輸入端與多模光纖(20)連接，光電轉(zhuǎn)換輸出端與光接收放大電路(36)連接，LED發(fā)射組件、光接收放大電路(36)、觸發(fā)告警電路(37)、RS485接口(38)分別與中央處理器(34)連接，LED發(fā)射組件用于對準(zhǔn)多模光纖(20)的入射口發(fā)射紫外光。2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器，其特征在于:所述LED發(fā)射組件包括分布在多模光纖(20)的上下兩側(cè)的第一 LED(31)、第二LED(32)及與第一 LED(31)、第二 LED(32)連接的LED發(fā)射驅(qū)動電路(33)。3.如權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器，其特征在于:第一 LED(31)、第二 LED(32)對準(zhǔn)多模光纖(20)發(fā)射紫外光的入射角〈60度。4.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器，其特征在于:中央處理器(34)用于控制LED發(fā)射驅(qū)動電路(33)驅(qū)動第一 LED (31)、第二 LED (32)的發(fā)光時間和強(qiáng)度，根據(jù)光接收放大電路(36)傳送的電信號計(jì)算溫度值，通過Modbus協(xié)議經(jīng)RS485接口 (48)與中央控制室(40)通信。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種實(shí)現(xiàn)溫度測量以及微紫外光探測的多功能光纖傳感器，包括依次連接的熒光傳感頭、多模光纖及檢測裝置，檢測裝置包括LED發(fā)射組件、中央處理器、光電探測器、光接收放大電路、觸發(fā)告警電路、RS485接口及為各個模塊供電的電源，光電探測器的光輸入端與多模光纖連接，光電轉(zhuǎn)換輸出端與光接收放大電路連接，LED發(fā)射組件、光接收放大電路、觸發(fā)告警電路、RS485接口分別與中央處理器連接，LED發(fā)射組件用于對準(zhǔn)多模光纖的入射口發(fā)射紫外光。本實(shí)用新型將紫外光監(jiān)測與熒光溫度傳感器合二為一，在同一傳感器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了紫外光與溫度的不同探測功能，結(jié)構(gòu)緊湊，且成本大幅減小，使大規(guī)模推廣電網(wǎng)局放在線監(jiān)測應(yīng)用成為可能。
【IPC分類】G01D5/353, G01D21/02
【公開號】CN205079779
【申請?zhí)枴緾N201520859557
【發(fā)明人】陳建林
【申請人】陳建林
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月30日