BRPI0722229A2 - Dispositivo adaptador, e, uso de um dispositivo adaptador - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO ADAPTADOR, E, USO DE UM DISPOSITIVO ADAPTADOR”

Fundamentos da Invenção Campo da Invenção

A presente invenção trata de processos e sistemas para monitorar o estado de componentes distribuídos em uma pluralidade de locações espaciais, mais especificamente, porém, sem caráter exclusivo, a componentes de distribuição de energia elétrica. Em particular, a presente invenção refere-se à monitoração em tempo real e pela utilização de fibras ópticas, do estado e condição de componentes tais como elementos “ancilares”, por exemplo, elementos de proteção, usados em sistemas de distribuição de energia elétrica para assegurar a segurança do sistema. Especificamente, a presente invenção trata de um dispositivo para aplicação de um sistema de monitoramento de fibra óptica a um componente a ser monitorado.

Descrição da Técnica Correlata

Os sistemas de distribuição de energia elétrica compreendem redes de distribuição, por exemplo, redes de distribuição de alta tensão (HV).

O termo “alta tensão” está associado com tensões superiores a kV atingindo uma ou mais centenas de quilo volts.

As redes de distribuição de energia elétrica fazem uso de cabos que podem, por exemplo, ser aéreos ou subterrâneos, por exemplo, posicionados em túneis.

Além dos cabos, as redes de distribuição de energia elétrica podem compreender um número de diferentes elementos auxiliares que, em termos estritos, não desempenham um papel direto na distribuição da energia elétrica, sendo em vez disso usados para assegurar corretas condições de uso e segurança da linha de distribuição.

Entre os exemplos de elementos auxiliares estão os Limitadores de Tensão de Surto (SVLs) também conhecidos como Supressores de Surto (SAs) ou Limitadores de Tensão de Bainha (SVLs), sistemas monitores de pressão de óleo para cabos cheios de óleo, termômetros para verificar as bombas para água de refrigeração circulante e a temperatura da água de refrigeração propriamente dita.

O ambiente onde os cabos estão localizados pode ser crítico, devido a ser reentrante e/ou perigoso, como no caso de redes de alta tensão. Assim, a monitoração e a manutenção dos elementos auxiliares de um cabo de distribuição de energia elétrica podem ser incômodas e sem poder ser realizada com freqüência; Mesmo quando os elementos auxiliares não estão encerrados em caixas protetoras, a monitoração de suas condições operacionais pode implicar em longas inspeções e/ou na interrupção da distribuição da energia elétrica.

Isto na verdade apresenta grande inconveniência porque uma linha de distribuição de energia elétrica normalmente alimenta uma grande área e um numero substancial de usuários, que nunca estão prontos para aceitar uma interrupção de serviço.

Por conseguinte, há necessidade de elaborar uma solução para o problema de monitoração da operação correta de elementos auxiliares (como SVLs, sistemas de monitoração de pressão de óleo, termômetros) com o objetivo de poder efetuar sua substituição tão facilmente quanto possível quando sofrem pane.

No documento de pedido de patente japonês JP04-092523, um sensor detector para informações de contato é descrito, para detectar as informações de contato sem aplicação de qualquer força mecânica, Mecanismos de sombrear são previstos e operam pelas informações de contato entre dispositivos de ramais ópticos e espelhos previstos de múltiplas áreas de uma fibra óptica.

A requerente observou que os ditos mecanismos de sombrear são do tipo ativo, isto é, exigem uma fonte de energia externa para operar. Mais especificamente, nos exemplos uma fonte de alimentação de energia elétrica é fornecida. Nenhuma aplicação a cabos de energia elétrica é contemplada.

Na publicação de pedido de patente Japonês JP 2004309219, um sistema de medição de sensor é exposto, compreendendo uma pluralidade de sensores medidores de fibra para medir um número de quantidades físicas.

A requerente observou que os sensores são posicionados em série sobre uma fibra óptica principal, não sobre sua ramificação, por conseguinte a redução de intensidade em um deles diminui a intensidade de luz disponível nos sensores subseqüentes, dessa forma reduzindo a dinâmica de medição.

O pedido de patente publicado US n° 2004/0240769 descreve um sensor óptico a fibra óptica de condição de alarme distribuída com analisador de reflexão de transmissão de armazenamento. A requerente observou que ambos os detectores de transmissão e reflexão estão eletricamente conectados com o analisador de reflexão de transmissão de armazenamento.

Sumário da Invenção

A requerente enfrentou o problema de monitorar a alteração de uma quantidade física (e.g., temperatura, efeito magnético) em um conjunto de componentes distribuídos em diferentes locações espaciais, particularmente, embora sem caráter limitativo, um conjunto de elementos auxiliares (e.g., supressores de surtos) distribuídos em diferentes posições ao longo de uma rede de distribuição de energia elétrica.

A requerente observou que os ambientes críticos nos quais os componentes a serem monitorados estão localizados (e.g., cabos de alta tensão e/ou cabos de energia elétrica embutidos) implicaria na satisfação de um número de requisitos: - o sistema de monitoração deve ser passivo; - a posição (e, possivelmente, o momento) da ocorrência de alteração de uma quantidade física deve ser remotamente idêntica, sem necessidade de inspeção direta, que com freqüência mostra-se difícil ou mesmo impossível de ser realizada;

- o sistema de monitoração deve ser suscetível de reconhecer e identificar múltiplas alterações de uma quantidade física ocorrendo substancialmente ao mesmo tempo em diferentes posições;

- de preferência, o sistema de monitoração deve ser suscetível de reconhecer e identificar alterações de uma quantidade física indiferentemente à sua duração (a reação do sistema deve ser mais rápida que a duração do evento monitorado), todavia, o tempo de detecção pode ser mais longo que a duração do evento.

Na presente descrição e nas reivindicações, o termo “passivo” é proposto para um dispositivo ou componente que dispOensa uma fonte de energia dedicada para desempenho da função contemplada. Um dispositivo ou componente deste tipo pode ser ativado por um fenômeno físico gerado, e,g., um surto (brusca elevação transitória de corrente ou tensão em um circuito elétrico) ou pane ou alteração, sem necessidade de outros dispositivos alimentadores de energia, e.g., bateria. Especificamente, nem energia elétrica nem energia mecânica são necessárias. Na verdade, a presença de dispositivos (fonte) de alimentação local para o dispositivo ou componente monitor poderia dar origem aos mesmos problemas e dificuldades estabelecidos acima em relação com os dispositivos auxiliares.

Particularmente a requerente observou que dependendo da aplicação específica e da forma física dos componentes a serem monitorados, a aplicação de um sistema de monitoramento de fibra óptica no componente a ser monitorado pode apresentar alguns problemas. Especialmente, a requerente observou que os componentes a serem monitorados podem ter um formato irregular e assim podem não oferecer uma superfície uniforme adequada para receber os elementos ópticos do sistema de monitoramento de fibra óptica. Este é o caso, por exemplo, dos detentores de surtos que são genericamente munidos de superfícies externas irregulares que podem causar excessiva deformação de uma fibra óptica como parte do sistema de monitoramento de fibra óptica. Excessivo curvamento da fibra óptica que é afixada ao componente a ser monitorado, e.g., um detentor de surtos, pode induzir perdas por curvamento que colocam em risco a funcionalidade do sistema de monitoração como um todo.

A requerente assim enfrentou o problema para de maneira correta e segura aplicar um sistema de monitoramento de fibra óptica a um ou mais componentes a serem monitorados.

De acordo com um de seus aspectos, a presente invenção trata de um dispositivo adaptador para aplicar um sistema de monitoramento de fibra óptica a componentes a serem monitorados distribuídos em diferentes localizações espaciais, particularmente ainda que não de forma limitativa a dispositivos auxiliares de uma rede de distribuição de energia elétrica como detentores de surtos.

O dispositivo adaptador compreende um casco apropriado para circundar o componente a ser monitorado, o casco tendo uma superfície externa arredondada em tomo da qual uma primeira fibra óptica de um sistema de monitoramento de fibra óptica pode ser envolta.

A dita superfície externa pode de preferência compreender ranhuras para acomodar e manter em posição a fibra óptica a ser enrolada sobre o casco.

Pelo menos um membro retentor de fibra óptica pode ser previsto, apropriado para prevenir que a primeira fibra óptica se escape das ranhuras.

O dispositivo adaptador pode compreender uma sede interna adaptada para acomodar e manter próxima ao componente a ser monitorado uma segunda fibra óptica do sistema de monitoração à fibra óptica.

Um elemento preensor de cabo de fibras ópticas de preferência pode ser previsto para ancorar uma extremidade livre da segunda fibra óptica ao dito casco.

Dito casco pode compreender pelo menos uma primeira e uma segunda metade de casco, adaptadas em uso para abarcar entre si o componente a ser monitorado.

Pelo menos um membro de amarração pode ser previsto para efetuar a junção das primeira e segunda metades de casco entre si.

O dito pelo menos um membro de amarração pode consistir de uma cinta adesiva ou, de preferência, de pelo menos um suporte.

O dispositivo adaptador pode compreender uma coberta externa apropriada em uso para cobrir externamente a superfície exposta do dito casco. A coberta externa pode compreender pelo menos primeira e segunda metades de coberta, próprias para em uso abarcar entre si o casco.

O dispositivo adaptador pode ser usado em associação com os componentes a serem monitorados como os supressores de surto para as linhas de distribuição de energia elétrica.

Outro aspecto da presente invenção refere-se ao emprego de

um dispositivo adaptador deste tipo em um sistema para monitorar uma pluralidade de componentes distribuídos em diferentes sítios espaciais, o sistema compreendendo

- pelo menos um trajeto de fibra óptica;

- uma fonte de radiação óptica apropriada para injetar uma

radiação óptica em pelo menos um trajeto de fibra óptica;

- pelo menos uma primeira e pelo menos uma segundo ramificação óptica se bifurcando de pelo menos um trajeto de fibra óptica e adaptada para projetar respectivas porções da dita radiação óptica, as primeira e segunda ramificações ópticas sendo adaptados para ser operativamente associadas com respectivos componentes a ser monitorados, nas quais;

- a primeira ramificação óptica compreende um primeiro refletor óptico e é adaptado para refletir a porção de radiação óptica vazada,

salvo se o respectivo componente pelo menos parcialmente se romper;

- a segunda ramificação óptica compreende;

- pelo menos um atuador óptico passivo apropriado para ser operativamente acoplado com o respectivo componente a ser monitorado, e tendo uma atenuação suscetível de variar em resposta a uma alteração nas condições operacionais do do respectivo componente monitorado quando acoplado de maneira operativa com o mesmo; e

- um segundo refletor óptico;

- um receptor óptico adaptado para detectar radiação retro

pelos ditos primeiro e segundo ramais ópticos.

Para os fins da presente descrição e das reivindicações

- por “sensor óptico” uma fonte de radiação óptica adaptada

projetar através de uma fibra ótica; entre os exemplos de fontes ópticas estão os lasers e aparelhos OTDR.

- por “receptor óptico” um dispositivo detectando um sinal óptico, convertendo o mesmo em sinal elétrico e processando o sinal elétrico

conforme requerido para aplicação adicional, entre exemplos de receptores

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ópticos estão os aparelhos OTDR e Analisadores de Espectro Optico (OSAs).

- por “atenuador óptico” entende-se um dispositivo adaptado para alterar a intensidade de uma radiação óptica transmitida através de uma fibra óptica; um caso especial de atenuador óptico é um obturador óptico, que

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refletida,

entende-se:

para é um dispositivo apropriado quer para substancialmente deter a irradiação óptica quer para permitir a passagem da radiação óptica, para os fins da presente invenção, um dispositivo deste tipo é ativado por um fenômeno físico externo relacionado com a quantidade física, a alteração da qual é monitorada.

- por “divisor” ou “acoplador direcional” entende-se um dispositivo de acoplamento óptico para separadamente acoplar ou dividir sinais ópticos (em uma perda de acoplamento conhecida) em uma linha de transmissão.

- por “acoplamento” entende-se a transferência de energia de uma fibra óptica para outra ou uma ramificação da mesma em um divisor;

- por “refletor Fresnel” entende-se a reflexão de radiação óptica predita pelas equações Fresnel descrevendo o comportamento de luz ao se propagar através de meios de diferentes índices de refração, para vidro comum, o coeficiente de refração é de cerca de 4%; uma reflexão deste tipo ocorre, como um exemplo, na extremidade de uma fibra óptica (quer clivável quer rompida) quando o ângulo entre as extremidades da fibra (correspondente à direção de propagação dos fótons dentro da fibra e a superfície extrema da fibra é inferior ao ângulo crítico óptico. Quando luz se propaga de um meio denso para um meio menos denso, tal como de vidro para o ar, a Lei de Snell não pode ser usada para calcular o ângulo refratado quando valor seno resolvido é mais alto que 1; neste ponto, a luz é refletida no meio incidente, um efeito conhecido como reflexão interna. Antes do raio de luz se refletir internamente por completo, a luz se refrata ao ângulo crítico; se propaga diretamente ao longo da superfície entre os dois meios de refração, sem uma alteração em fases como em outras formas de fenômenos ópticos;

- por “refletor’ entende-se um dispositivo adaptado para transmitir uma porção de radiação óptica de retomo para a fonte originária (como um espelho); um exemplo de refletor é uma superfície resultante de um corte substancialmente perpendicular (80-90°) ao eixo geométrico longitudinal de uma fibra óptica, a dita superfície opcionalmente coberta por um material refletor, p.ex. ouro; tipicamente é porção de um ‘rabo de porco’ refletivo (um ‘rabo de porco’ é um segmento terminal de uma fibra óptica tendo uma extremidade livre desconectada) outro exemplo de refletor é uma treliça de fibras.

- por “radiação óptica retro refletida” entende-se que a porção de radiação óptica que, após ter sido refletida pelo refletor, se propaga de retomo no sentido do receptor óptico, a radiação óptica retro refletida tem características que são típicas de uma radiação óptica, e as características que podem ser conferidas a radiação óptica pelo atenuador óptico e/ou o refletor; exemplos de características da radiação óptica retro refletida são a intensidade (em função do tempo), o estado de polarização, o comprimento de onda, o espectro de radiação, a freqüência de comutação entre dois valores discretos de intensidade, o retardo de propagação de onde a radiação óptica retro refletida é refletida volta para o receptor óptico.

Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações que se seguem, exceto onde de outro modo indicado todos os numerais expressando valores, quantidades, porcentagens, e assim por diante, devem ser entendidos como sendo modificados em todas as instâncias pelo termo “cerca de”. Também todas as faixas incluem qualquer combinação dos pontos máximo e mínimo expostos e incluem quaisquer gamas intermediárias nas mesmas, que podem ou não ser especificamente enumeradas aqui.

Descrição Sucinta dos Desenhos

Os aspectos característicos e vantagens da presente invenção se evidenciarão da leitura da descrição que se segue de algumas de suas modalidades, apresentadas a título de exemplos típicos e não limitativos, que se reporta aos desenhos anexos, de acordo com os quais:

A figura 1 mostra, em seção transversal, um cabo usado em sistemas de distribuição de energia elétrica de alta tensão, um cenário onde a presente invenção pode ser utilmente aplicada;

A figura 2 mostra, de forma esquemática, um sistema de monitoração, aplicado a um sistema de distribuição de energia elétrica para monitorar os SVLs que o protegem, no qual um dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção pode ser explorado;

As figuras 3A-3D são diagramas de diferentes padrões de radiações ópticas retro refletidas que podem ser detectadas por um receptor óptico do sistema de monitoração da figura 2 adaptado para identificar diferentes mudanças de estado de um componente monitorado.

As figuras 4A, 4B e 4C são vistas estilizadas de um SVL e de um dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção para montagem sobre o SVL fibras ópticas do sistema de monitoração da figura 2.

A figura 5 é uma vista em perspectiva de outra modalidade de um dispositivo para montagem de fibras ópticas SVL do sistema de monitoração da figura 2 sobre um SVL.

As figuras 6A a 6F são vistas diferentes de um dos dois meio cascos do dispositivo da figura 6.

As figuras 7A e 7B mostram vistas diferentes de um suporte para a disposição conjunta dos dois meio cascos do dispositivo.

As figuras 8A e 8B mostram vistas diferentes de um elemento de preensão de cabo para ancorar uma extremidade da fibra óptica da segunda ramificação óptica do sistema de monitoração da figura 2 para um dos dois meio cascos do dispositivo.

As figuras 9A e 9B são vistas diferentes de um membro

retentor de fibra para reter a fibra óptica da primeira ramificação do sistema de monitoração a ser passada em tomo do dispositivo da figura 5; e

A figura 10 é uma vista assonométrica explodida do dispositivo das figuras 5 a 9B com semicascos de cobertura de proteção extema; Descrição detalhada da modalidade preferencial da invenção

A presente invenção se preocupa em um dispositivo para aplicação de um sistema de monitoramento de fibra óptica a um pelo menos componente a ser monitorado. O dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção pode ser vantajosamente usado em sistemas de monitoramento de fibra óptica para monitorar componentes auxiliares de uma rede de distribuição de energia elétrica. Em particular, os componentes a ser monitorados podem ser componentes associados com a rede de distribuição de energia elétrica para proteção das mesmas. Em particular, os componentes a serem monitorados são os supressores de surto.

A figura 1 mostra, em seção transversal, um cabo 100 para redes de distribuição de energia elétrica de alta tensão, particularmente um cabo com um único núcleo. O cabo 100 compreende, a partir do seu centro e se propagando radialmente para o exterior, um condutor central 105, um elemento ligante 110, produzido de uma fita semicondutiva, uma tela semicondutora 115, produzida de um polímero semi condutivo, uma camada isolante 120 realizada, por exemplo, de polietileno reticulado (XLPE), uma tela isolante 125. Também produzida de um polímero semi condutivo, uma barreira d’água semi condutiva 130, realizada por exemplo de um teipe higroscópico semi condutivo, uma bainha metálica 140, produzida de uma folha metálica, um revestimento 145 de polietileno de alta densidade (HDPE) e finalmente uma cobertura protetora 150, tipicamente semi condutiva. O cabo 100 pode ser usado em aplicações não só aéreas como subterrâneas.

A bainha metálica 140 desempenha basicamente a função de tomar uniforme o campo eletromagnético em tomo do condutor 105.

Fenômenos como relâmpagos, manobras de comutação da rede de distribuição de energia elétrica, panes de linha para terra, rejeição de carga, ferro ressonância, apenas para citar algumas, podem causar uma elevação de tensão na bainha metálica a níveis inaceitavelmente altos, e.g., superiores a 1 kV. Para proteger o cabo 100 contra sobretensões prejudiciais (surtos) elementos auxiliares particularmente SVLs são utilizados.

Tipicamente, uma pluralidade de SVLs é acoplada com um cabo de distribuição de energia elétrica como o cabo 100, os SVLs sendo distribuídos aproximadamente a cada 100 m ao longo do cabo. A figura 2 mostra de forma esquemática um segmento do cabo 100, proposto para distribuir uma das três fases de uma linha de distribuição de energia elétrica de alta tensão trifásica, com associada uma pluralidade de SVLs, como os SVLs 205a e 205b mostrados no desenho, posicionados a uma distância entre si ao longo do cabo 100, por exemplo a intervalos de 500 m (somente dois SVLs são mostrados no desenho para evitar desnecessária complicação, todavia vários SVLs são tipicamente distribuídos ao longo do cabo). Cada SVL tem uma primeira extremidade 205’ eletricamente conectada com a bainha metálica do cabo 140, e uma segunda extremidade 205” eletricamente ligada à terra.

O SVL é um elemento auxiliar de uma rede de distribuição de energia elétrica, implementando um resistor altamente não linear, e para aplicações requerendo alta dissipação de energia, como nos sistemas de 20 distribuição de energia elétrica de alta tensão, compreende uma pluralidade de discos de óxido metálico que são localizados em colunas entre a primeira e a segunda extremidade, no interior de um alojamento não metálico. Um exemplo de SVL apropriado para a presente invenção é o MW08 introduzido no mercado pela ABB.

No caso da tensão da bainha metálica 140 se elevar acima do

valor limiar de intervenção do SVL (projetado para manter a tensão da bainha metálica abaixo de uns poucos kVs), o SVL toma-se condutivo, e assim por uma breve transiente (da ordem de uns poucos microssegundos), aterra a bainha metálica do cabo, limitando a tensão do cabo a valores aceitáveis. Sob condições normais (isto é, quando um SVL funciona corretamente), nenhuma corrente o atravessa, salvo durante descargas, quando o cabo experimenta sobretensões, assim, normalmente inexiste corrente circulando ao longo da bainha metálica 140.

Os SVLs são componentes confiáveis. Todavia, uma descarga

passando através dos discos de óxido metálico causa uma parcial sinterização do material dos discos, a dita sinterização estando diretamente relacionada com a energia descarregada. O material sinterizado perde porção de suas características elétricas.

Cada SVL pode assim suportar um número limitado de

descargas (nominalmente e em média cada SVL pode sobreviver sem danos a cerca de oito a dez descargas de surto de comutação típicas. Como mencionado acima, sob condições normais (isto é, quando um SVL funciona corretamente) nenhuma corrente passa através do mesmo, salvo durante

descargas, isto é, quando a bainha metálica do cabo experimenta sobretensões. Todavia, quando a energia acumulada descarrega é suficientemente alta, um trajeto condutivo é formado através dos discos de óxido metálico, e do SVLs, é interrompido, tomando-se condutivo e assim perdendo as capacidades de proteção.

Um SVL fora de ordem causa o estabelecimento de um trajeto

de corrente condutivo para terra, e assim habilita a circulação de correntes que aumenta inaceitavelmente as perdas de circuito totais. Em determinados casos, o SVL rompido pode também explodir causando danos ao cabo e ao meio circundante.

Por esta razão, SVLs danificados ou fora de ordem devem ser

substituídos o mais cedo possível, e para este fim uma inspeção regular dos SVLs instalados sobre uma linha de distribuição de energia elétrica deve ser realizada para assegurar que estes elementos funcionem corretamente, e, quando um SVL danificado ou fora de ordem é detectado, é imediatamente substituído.

Infelizmente, SVLs com freqüência não são facilmente acessíveis, ou mesmo totalmente inacessíveis a humanos devido a serem normalmente instalados em caixas protetoras, sendo conectados com (a 5 bainha metálica dos) cabos por intermédio de sublinhas dedicadas; estas caixas são usualmente seladas e presas por parafusos, e os cabos propriamente ditos não são facilmente acessíveis. Isto é de certo modo comum em redes de distribuição embutidas.

Reportando-se à figura 2, é esquematicamente mostrado um sistema de monitoramento de fibra óptica adaptado para permitir monitoração remota do estado dos SVLs usados para proteger o cabo 100, sem a necessidade de uma inspeção no campo.

O sistema de monitoração, indicado globalmente como 210, é um sistema baseado em óptica, passivo, compreendendo uma fibra óptica 215 que, a partir de uma unidade de monitoração central 220, se estende ao longo do cabo 100.

Em correspondência com cada SVI 205a, 205b, primeiro e segundo divisores ópticos 223a, 223b e 225b respectivamente são previstos ao longo da fibra óptica 215. Os divisores ópticos 223a 223b e 225b são 20 projetados para dividir uma respectiva fração selecionada Ilae 12a, 11b, 12b da potência óptica de uma radiação óptica que eles recebem na entrada, em particular uma fração da potência óptica 1 de uma radiação óptica que é injetada na fibra óptica 215 por uma fonte óptica 230, por exemplo uma fonte laser, da unidade central de monitoração 220, e que se propaga através da 25 fibra óptica 215.

A fração Ila, Ilb da radiação óptica dividida pelo primeiro divisor óptico 223a, 223b associada com um respectivo dos SVLs 205a 205b é alimentada a uma respectiva ramificação óptica associada com aquele SVL; a primeira ramificação óptica compreende um segmento 231a, 231b de fibra óptica que é mecanicamente acoplado (afixado) com o respectivo SVL 205a, 205b, e que termina com um primeiro refletor 233a, 233b. De preferência, o segmento 231a, 231b de fibra óptica da primeira ramificação óptica é enrolada ou passada em tomo do respectivo SVL 205a, 205b.

5 A fração 12a, 12b de radiação óptica dividida pelo segundo

divisor óptico 225a, 225b associado com o SVL 205a, 205b é alimentada a uma respectiva segunda ramificação óptica associada com aquele SVL; a segunda ramificação óptica compreende um atenuador óptico 23 5a,23 5b e a jusante do atenuador óptico 235a, 235b, um segundo refletor 240a, 240b. 10 Quando o atenuador óptico 235a, 235b é fechado (isto é, está em um primeiro estado de alta atenuação), bloqueia a propagação das frações de radiação óptica divididas pelos segundos divisores ópticos associados 225a, 225b, prevenindo a reflexão da radiação pelos segundos refletores 240a, 240b. Os atenuadores ópticos 235a, 235b podem ser obturadores ópticos retro refletidos 15 baixos. Quando o atenuador óptico 235a, 235b está aberto (isto é, está em um segundo estado de baixa atenuação), permite a propagação das frações de radiação óptica divididas pelos segundos divisores ópticos associados 225a, 225b, as frações de radiação óptica divididas podem assim atingir os segundos refletores 240a, 240b, e ser retro refletidas pelas mesmas. Um exemplo de 20 atenuador óptico apropriado para a presente invenção é o uIn-Line Optical Fiber Shutter ” comercializado pela Phoenix Photonícs.

Cada um dos atenuadores ópticos 225a, 225b está operativamente acoplado com o respectivo SVL 225a, 225b de tal maneira a ser responsivo a uma mudança em uma quantidade física associada com o SVL. O acoplamento pode ser térmico, elétrico, magnético ou mecânico, ou uma combinação dos mesmos.

Mais especificamente, o atenuador óptico 235a, 235b é operativamente acoplado com o respectivo SVL 205a, 205b de tal maneira que uma condição operacional dos SVLs 205a, 205b, a ser monitorada, por exemplo, a passagem de uma corrente através dos SVLs, induz uma mudança no estado do atenuador óptico associado 235a, 235b. Por exemplo, o atenuador óptico genérico 235a, 235b pode ser um obturador óptico normalmente aberto, que normalmente (isto é, quando nenhuma corrente, ou 5 uma corrente abaixo de um valor limiar predeterminado, flui através do SVL associado) bloqueia a radiação óptica alimentada ao mesmo, prevenindo que atinja o segundo refletor 240a 240b e seja refletida, a passagem de uma corrente (maior que a corrente limiar predeterminada através do SVL 205a, 205b cause o atenuador óptico 346a 346b a se fechar, de forma que a fração 10 de radiação óptica 12a, 12b dividida pelo respectivo segundo divisor óptico 225a,225b passa através do atenuador óptico e atinge o segundo refletor 240a, 240b, onde a radiação óptica é retro refletida.

Os primeiro e segundo refletores 233a e 240a, 233b e 240b são projetados para refletir, e.g. por reflexão Fresnel, a fração incidente de 15 radiação óptica Ila e 12a, Ilb e 12b. Mais especificamente, os primeiro e segundo refletores 233a e 440b. 233b e 240b podem ser superfícies especulares, obtidas cortando uma fibra óptica substancialmente de forma ortogonal (a um ângulo de 90° ± 3°) em relação ao seu eixo geométrico longitudinal e, opcionalmente, pelo vantajosamente revestir a superfície assim 20 obtida com um material reflexivo tais como camadas dielétricas ou ouro. No caso da presença de um material refletor, aquele corte pode ter um ângulo mais obliquo como conhecido daqueles versados na técnica, por exemplo, de 90° ± 10°. O primeiro ou segundo refletor 233a ou 240a, 233b ou 240b pode ser porção de um “rabo de porco” reflexivo.

Cada um dos divisores ópticos 223a, 225a, 223b 225b pode ser

um dispositivo 100% de fibras produzido pelo acoplamento de duas fibras ópticas, uma sendo a fibra óptica 215 que se estende ao longo do cabo 100, a outra sendo a fibra óptica formadora da primeira ou segunda ramificação óptica associada cm o SVL genérico a ser monitorado. As duas fibras ópticas são oticamente mutuamente acopladas por uma determinada extensão, este tipo de divisor óptico, que tem a vantagem de ser um dispositivo 100% de fibras (completamente construído de fibras ópticas) trabalha também como um acoplador óptico, sendo adaptado para re-injetar a radiação óptica retro refletida liar. 12ar. 11 br, 12br na fibra óptica 215. Como uma alternativa, divisores micro ópticos podem ser usados, com lentes que dividem a radiação óptica da fibra 215, espelhos parcialmente reflexivos para re-injetar a radiação retro refletida no interior da fibra.

A unidade de monitoração central 220 também inclui um receptor óptico 250, opticamente acoplado com a fibra óptica 215 de modo a receber e ser suscetível de detectar uma radiação óptica retro refletida Ir que se propaga ao longo da fibra óptica 215 na direção oposta à radiação óptica injetada I. Mais especificamente, o receptor óptico 250 pode compreender uma porção de conversão opto elétrica, que é adaptada para processar os sinais elétricos resultantes da conversão da radiação óptica retro refletida detectada Ir.

O receptor óptico 250 pode ser um aparelho OTDR ou um OSA, como discutido em grande detalhe mais pra frente.

O receptor óptico 210 funciona da seguinte maneira.

A fonte óptica 230 da unidade de monitoração central 220 injeta na fibra uma radiação óptica I, a um comprimento de onda selecionado, a radiação óptica injetada I se propaga através da fibra 215 e, quando atinge o primeiro divisor de fibra óptica associado com um correspondente SVL, como por exemplo o primeiro divisor óptico 223a em correspondência com o SVL 205a, uma fração selecionada I Ia da radiação óptica 1 é spilled e alimentada à primeira ramificação óptica associada com aquela SVL; a porção remanescente da radiação óptica continua a se propagar através da fibra 215, para atingir o segundo o segundo divisor óptico 225a associado com o SVL 205a, aqui, uma fração selecionada 12a da radiação óptica é vertida e alimentada à segunda ramificação óptica, ao passo que a porção restante da radiação óptica continua a se propagar ao longo da fibra 215. O mesmo ocorre em cada SVL posicionado ao longo da extensão do cabo.

Considerando-se um SVL genérico, e.g. o SVL 205a, sob 5 condições normais (quando o SVL funciona corretamente e não está descarregando uma sobre tensão da bainha metálica 140 do cabo 100) a primeira ramificação óptica associada com o mesmo é fechada, isto é, permite a passagem da fração vertida 11a, atingir o primeiro refletor 233a e a ser refletida de retomo no sentido do primeiro divisor óptico 223a (na figura 2, a 10 radiação óptica retro refletida é designada I lar; I2br indica o equivalente da radiação óptica retro refletida para o SVL 205b). A segunda ramificação óptica associada com o SVL 205a é aberta sob condições normais (porque obturador óptico 235a permanece aberto normalmente), isto é, bloqueia a fração vertida 12a de radiação óptica, prevenindo que atinja o refletor 240a.

Mais especificamente, enquanto o SVL 205a considerado

permanecer ileso e não conduzir corrente (devido à bainha metálica 140 do cabo 100 não ser objeto de uma sobre tensão) a fração vertida de radiação óptica na primeira ramificação óptica atinge o primeiro refletor 233a, onde é refletida de retomo como uma fração de radiação óptica retro refletida Ilar no 20 sentido do primeiro divisor óptico 223a, que injeta a radiação óptica retro refletida Ilar no interior da fibra óptica 215. O obturador óptico 235a associado com o SVL 205a permanece no estado aberto, de maneira que a fração vertida de radiação óptica 12a é bloqueada, e nenhuma retro reflexão significativa se verifica na segunda ramificação óptica. A radiação óptica 25 retro refletida Ilar se propaga através da fibra óptica 215 de retomo para a unidade de monitoração central 220, onde é recebida e detectada pelo receptor óptico 250.

Um exemplo de um possível padrão de reflexão de radiação óptica (intensidade de radiação óptica /, em dB, nas ordenadas, vs. distância L ao longo da fibra óptica 215, em Km, na abscissa) detectada pela unidade de monitoração 220 na condição mencionada acima é representada na fig. 3A onde um pico 305 no padrão de reflexão de radiação óptica é visível, em uma posição, ao longo da fibra óptica 215 que corresponde à locação do SVL 205a 5 ao longo do cabo 100. Quando um padrão de reflexão de radiação óptica deste tipo é detectado, o SVL 205a é acessado para operar corretamente, e que nenhum evento de descarga de corrente esteja se processando.

Pelo contrário, quando o SVL 205a conduz uma corrente, por exemplo, devido ao SVL estar descarregando uma sobre tensão da bainha

metálica 140 do cabo 100 (no caso o SVL toma-se condutivo por uma curta transiente, e um surto de corrente passa através do mesmo, então o SVL retoma ao seu estado não condutivo), o aumento na temperatura do SVL devido à corrente que o atravessa causa o obturador óptico 235a a comutar para o seu estado fechado; a fração de radiação óptica vertida 12a pode se 15 propagar através da segunda ramificação óptica e atingir o segundo refletor 240a; aqui, uma porção significativa 12ar da fração vertida de radiação óptica é refletida de retomo para o segundo divisor óptico 225a, que injeta a radiação óptica retro refletida no interior da fibra óptica 215. Contanto que a SVL não seja danificada ou rompida pelo surto de corrente de passagem através da 20 mesma, a primeira ramificação óptica (particularmente, a extensão de fibra óptica passada em tomo do SVL 205a) também não é danificada, e continua a permitir que a fração de radiação óptica vertida Ila atinja o primeiro refletor 233a, onde é refletida de retomo como uma fração de radiação óptica retro refletida Ilar. Em detalhe, o primeiro divisor óptico 223a injeta a radiação 25 óptica retro refletida que se propaga de retomo através da fibra óptica 215 é a combinação de duas contribuições, uma representada pela radiação óptica retro refletida Ilar e a outra representada pela radiação retro refletida I2ar. A radiação óptica retro refletida se propaga se volta para a unidade central de monitoração 220, onde é recebida e detectada pelo receptor óptico 250. Um exemplo de um possível padrão de radiação óptica detectado pela unidade de monitoração 220 em uma situação similar é representado na figura 3B onde além do pico 305, um segundo pico 310 no padrão de radiação óptica refletido é visível, na posição, ao longo da fibra óptica 215, correspondente à locação do SVL 205a ao longo do cabo 100, porém ligeiramente deslocado comparado com o pico 305, devido à diferença nos trajetos ópticos percorridos pelas duas radiações ópticas retro refletidas Ilar e I2ar. Quando um padrão de reflexão de radiação óptica deste tipo é detectado, é possível determinar que o SVL está experimentando um evento de descarga.

No caso do SVL 205a romper-se, e.g. estourar, o segmento de fibra óptica passado em tomo do SVL 205a na primeira ramificação óptica se rompe igualmente, e a fração de radiação óptica vertida Ila não mais atinge o refletor 233a; assim, nenhuma radiação óptica é refletida de retomo pela primeira ramificação óptica associada com o SVL 205a. Por conseguinte, o pico 305 no padrão de reflexão de radiação óptica detectado pela unidade central de monitoração 220 desaparece.

A ruptura do SVL também pode causar um dano da segunda ramificação óptica. Existem duas possibilidades.

Uma primeira possibilidade, é aquela da segunda ramificação óptica associada com o SVL 205a, particularmente do obturador óptico 235a romper-se de tal maneira que reflexão Fresnel pode ocorrer onde a fibra óptica está partida. Neste caso, uma porção não desprezível I2ar de fração de radiação óptica vertida 12a é refletida de retomo no sentido do segundo divisor óptico 225a, que injeta a radiação óptica retro refletida I2ar no interior da fibra óptica 215. Neste caso, um pico no padrão de reflexão de radiação óptica é detectado pela unidade de monitoração central 220.

Um exemplo de um padrão possível de reflexão de radiação óptica detectado pela unidade monitora 220 é representado na figura 3C; um segundo pico 315 no padrão de radiação óptica refletido é visível, aproximadamente na posição, ao longo da fibra óptica 215, onde o pico 310 na figura 3 B se localizava.

Uma segunda possibilidade é aquela da segunda ramificação óptica associada com o SVL 205a romper-se de tal maneira que a reflexão Fresnel não ocorre onde a fibra óptica se rompeu. Neste caso, a fração de radiação óptica vertida 12a não é refletida de volta no sentido do segundo divisor óptico 225a, assim nenhum pico no padrão de reflexão de radiação óptica é detectado pela unidade de monitoração central 220.

Um exemplo de um possível padrão de reflexão de radiação óptica detectado neste caso pela unidade de monitoração 220 é representado na figura 3D.

Em ambos estes dois casos, observação do padrão de reflexão óptica, permite determinar que o SVL 205a rompeu-se e necessita ser substituído.

Dependendo da natureza do receptor óptico 250 na unidade central de monitoração 220, diferentes características da radiação óptica retro refletida podem ser detectadas, particularmente, quer características intrínsecas da radiação óptica quer características conferidas à radiação óptica retro refletida pelo atenuador e/ou refletor óptico.

Por exemplo, a unidade central de monitoração 220 pode compreender um aparelho OTDR, que é usado não só como fonte óptica 230 mais também como receptor óptico 250. Como conhecido da técnica, um aparelho OTDR é um aparelho opto eletrônico que é freqüentemente usado para caracterizar fibras ópticas. O aparelho OTDR é configurado para injetar uma série de pulsos de radiação óptica na fibra óptica 215, ou em a primeira e segunda fibras ópticas 415’ e 415”. Os pulsos de radiação óptica se propagam através da fibra óptica 215, ou através da primeira e segunda fibras ópticas 415’ e 415”, a radiação óptica é refletida de retomo dos pontos na fibra óptica onde, devido por exemplo à ausência de homogeneidade de fibra, o índice de refração varia; A intensidade dos pulsos de retomo é medida e integrada em função do tempo, e é graficamente representada, e.g. sobre um dispositivo de apresentação visual, em função do comprimento de fibra.

Usando um aparelho OTDR a característica que permite determinar a posição do SVL pode ser a mudança no tempo da intensidade de radiação óptica retro refletida. Especialmente, com um aparelho OTDR a posição, ao longo da fibra óptica 215, ou ao longo das primeira e segunda fibras ópticas 415’ e 415” (e assim ao longo do cabo 100) do SVL que experimentou uma mudança de estado resulta da posição onde um pico de reflexão no padrão de reflexão se apresenta/desaparece.

Como uma alternativa ao aparelho OTDR, que gera pulsos de radiação óptica, um aparelho de Correlação OTDR (COTDR) pode ser usado. Conforme conhecido daqueles versados na técnica, um aparelho COTDR gera uma série de pulsos de radiação óptica e os correlaciona com a radiação óptica retro refletida.

Como uma alternativa ao uso de um OTDR ou de um COTDR, um OSA pode ser usado, em combinação com o fornecimento, na primeira e segunda ramificações ópticas que são associadas com diferentes SVLs de componentes ópticos de comprimento de onda seletivo. Por exemplo, nas primeira e segunda ramificações ópticas que são associadas com um SVL genérico, um filtro pode ser associado com os primeiro e segundo refletores de modo a permitir retro reflexão de radiação óptica a um comprimento de onda selecionado correspondente aquele SVL. Assim, a radiação óptica retro refletida proveniente de diferentes SVLs é caracterizada por um comprimento de onda diferente, e o OSA pode discriminar entre os diferentes SVLs baseado sobre o diferente comprimento de onda da radiação óptica retro refletida. O filtro pode ser constituído de retículas de fibras óptica, projetadas para seletivamente refletir radiação óptica a diferentes comprimentos de onda dependendo do SVL, que é usado para formar os primeiro e segundo refletores em vez de utilizar ‘rabos de porco’ de alta refletividade.

Os atenuadores ópticos 235a, 235b nas segundas ramificações ópticas que estão associados com os SVLs podem ser atenuadores termo ópticos passivos. Mais especificamente, os atenuadores ópticos 235a, 235b podem ser dispositivos de “campo evanescente”, 100% de fibras.

Utilizando os atenuadores termo ópticos, um aparelho OTDR ou COTDR na unidade central de monitoração 220 é suscetível de identificar qual dos SVLs conduz corrente, ou está em pane, baseado sobre a determinação da locação do pico na intensidade da radiação óptica retro refletida, utilizando um OSA, em combinação com fibras ópticas inseridas nas primeira e segunda ramificações ópticas, o SVL pode ser identificado baseado sobre o comprimento de onda da radiação óptica retro refletida. Utilizando um aparelho OTDR ou COTDR, ou um OSA é também possível “contar” o numero de eventos de descarga individualmente sustentados por cada um dos SVLs, contando o numero de vezes que o pico de reflexão 310 ou 510 se apresenta. Desta maneira é possível realizar uma manutenção preventiva dos SVLs; quando um SVL genérico se aproxima do numero máximo (tipicamente dezoito) de descargas que pode suportar sem sofrer ruptura, é programado para ser substituído.

Outros tipos de atenuadores ópticos podem ser usados como uma alternativa aos atenuadores termo ópticos, por exemplo, atenuadores ópticos baseados sobre o efeito eletro-óptico ou magneto-óptico, ou obturadores mecânicos. Também dois ou mais tipos diferentes de atenuadores ópticos podem ser combinados; por exemplo, um atenuador termo óptico pode ser usado em conjunção com um atenuador óptico eletro mecânico. De maneira mais genérica, qualquer componente adaptado quer para atenuar quer para bloquear uma radiação óptica incidente, ou permitir sua passagem, pode ser usado. Os divisores ópticos 223a, 223b, 225a, 225b podem ter relação de divisão coincidente, ou, alternativamente, cada divisor óptico pode ter uma relação de divisão peculiar. Por exemplo, a relação de divisão dos divisores ópticos próximos à unidade central de monitoração 220 pode ser mais baixa 5 que aquela dos divisores ópticos localizados mais afastados da mesma, de modo que os picos na intensidade de radiação óptica retro refletida correspondente aos SVLs mais próximos da unidade de monitoração central 220 são baixados. Por exemplo, o divisor óptico mais afastado da unidade de monitoração central 220 pode ter uma relação de divisão 50/50, ao passo que 10 os outros divisores podem ter uma relação de divisão 20/80. Especificamente a relação de divisão pode depender da refletividade dos refletores 233a, 233b, 240a, 240b. Por exemplo, no caso de simples reflexão Fresnel em uma aresta de corte de fibra óptica, a relação de divisão (isto é, o grau de radiação óptica vertido) deve ser aumentada, ao passo que o uso de um ‘rabo de porco” de 15 alta refletividade permite reduzir a relação de divisão.A fração de radiação óptica que é vertida em cada divisor óptico pode decrescer mono tonicamente à medida que se afasta da fonte óptica. Também, de maneira a ajustar (reduzir) a intensidade da radiação óptica que é retro refletida por cada refletor 233a, 233b, 240a, 240b, um laço de fibra óptica pode ser previsto 20 anterior ao refletor: alterando o raio de curvatura do laço de fibra, as perdas ópticas são aumentadas/decrescidas.

Fazendo uso do sistema de monitoração 210 mostrado na figura 2, é possível supervisionar a condição operacional de elementos auxiliares distribuídos ao longo de uma linha de distribuição de energia 25 elétrica e, além disso, é possível identificar qual elemento auxiliar está experimentando um evento físico sobre o cabo ou está rompido ou está próximo de ser rompido. As operações de manutenção da rede de distribuição de energia elétrica são assim realizadas quando se tomam efetivamente necessárias, e de uma maneira mais eficiente, para que qualquer possível interrupção no serviço seja reduzida em tempo e freqüência. Além disso, um programa de manutenção preventiva pode ser estabelecido, visando substituir ou restaurar o elemento auxiliar ou elementos auxiliares antes deles efetivamente se romperem, quando se aproximam da máxima duração operacional média.

O sistema de monitoração 210 é completamente passivo e pode ser ativado por um fenômeno físico gerado, por exemplo, por um surto ou falha ou perturbação, sem necessidade de outra fonte de alimentação de energia elétrica tal como baterias ou similares.

A natureza centralizada da unidade central de monitoração que pode ser localizada afastada da linha de distribuição de energia elétrica, não no campo, facilita a manutenção da fonte óptica.

Conforme exposto na seção “Sumário da Invenção” da presente descrição, a aplicação de um sistema de monitoramento de fibra óptica aos componentes a serem monitorados pode apresentar alguns problemas. Mais especificamente, os componentes a serem monitorados podem ter uma forma irregular que não assegura uma superfície adequada para a montagem dos elementos ópticos do sistema de monitoramento de fibra óptica. Por exemplo, este pode ser o caso dos SVLs que são usados para monitorar e proteger os cabos de uma linha de distribuição de energia elétrica.

Por exemplo, flexão excessiva de uma fibra óptica, que faz porção do sistema de monitoração óptica e deve ser afixada a um componente a ser monitorado, e.g. um supressor de surtos, pode induzir perdas por flexão que prejudicam a funcionalidade do sistema de monitoração como um todo.

SVLs constituem componentes típicos que genericamente apresentam um formato irregular. Por conseguinte, a aplicação de um segmento 231a, 231b da fibra óptica diretamente em tomo de e sobre um respectivo SVL é substancialmente inviável uma vez que o flexionamento excessivo da fibra óptica é inevitavelmente causado a ocorrer. Problemas também podem surgir em relação com a montagem dos atenuadores ópticos 235a, 235b sobre os SVLs.

Para que o sistema de monitoramento de fibra óptica funcione corretamente, é necessário assegurar que os elementos ópticos do sistema de monitoramento de fibra óptica sejam associados com os componentes a ser monitorados, e.g. os SVLs mencionados acima, são mantidos em uma posição correta, conhecida e constante (no tempo), de maneira a garantir uma alta probabilidade de detecção do evento a ser monitorado. Por conseguinte, a montagem dos elementos ópticos do sistema de monitoração deve ser tal a assegurar que a alteração física no SVL produza um efeito relativamente elevado sobre os elementos ópticos ao passo que, pelo contrário, as perdas ópticas nos trajetos ópticos devem ser mantidas baixas e qualquer causa de ruptura dos elementos ópticos (devido, por exemplo, à presença de arestas agudas, acesso externo, penetração de umidade e semelhantes) deve ser evitada de maneira a prolongar a vida útil operacional dos elementos ópticos.

Além disso, os elementos ópticos necessitam ser protegidos contra possíveis danos durante sua vida operacional, instalação, armazenamento e manejo e, outrossim, a instalação dos elementos ópticos sobre os SVLs também deve ser fácil.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, um dispositivo é usado para aplicar os elementos ópticos do sistema de monitoramento de fibra óptica aos SVLs.

Especialmente, o dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção é um adaptador que permite o comprimento da fibra óptica - que pertence a primeira ramificação óptica mencionada acima - a ser passado em tomo do componente a ser monitorado, sem causar flexão excessiva da fibra. Além disso, o adaptador permite associar com o dito componente o atenuador óptico que pertence à segunda ramificação óptica acima mencionada. A figura 4A mostra, em uma vista estilizada, um SVL 405 que, por exemplo, pode representar um os SVLs 205a, 205b da figura 2. A figura 4B mostra esquematicamente, em uma forma estilizada, um dispositivo adaptador de acordo com uma modalidade da presente invenção, o dito dispositivo sendo montado sobre o SVL 405. O dispositivo adaptador, globalmente designado como 410, compreende um casco 450 que tem uma forma externa substancialmente cilíndrica. O dispositivo adaptador é internamente oco e tem uma dimensão que é adaptada para circundar, abarcar o SVL 405 aplicando sobre o mesmo. Mais especificamente, o casco 450 é formado de duas metades separadas, genericamente semicilíndricas 410a e 410b, que são dispostas em estreita relação entre si, de modo a circundar a superfície externa do SVL 405, tendo expostas as suas extremidades superior e inferior. As duas metades 410a e 410b têm uma superfície lisa, externamente arredondada, com um raio de curvatura que é adequado para evitar excessiva e perigosa curvatura da fibra óptica suportada pelo dispositivo adaptador. De preferência, o raio de curvatura é superior a 20 mm. Ainda de maior preferência, o raio de curvatura se enquadra na faixa de cerca de 22 mm a cerca de 30 mm.

Em uso, o segmento 231a, 231b de fibra óptica da primeira ramificação óptica do sistema de monitoração 210 - que está associado com o SVL 405 - é passado externamente em tomo das duas metades 410a e 410b do casco 450. De acordo com uma modalidade da presente invenção, a superfície lisa e o raio de curvatura predeterminado do casco 450 do dispositivo adaptador 410 evita excessiva curvatura da fibra e reduz as perdas por curvatura e rupturas de fibra. De preferência, as duas metades 410a e 410b são munidas sobre a superfície externa, de uma sucessão axial de ranhuras 413 de adequada profundidade (e.g., 3 mm) adaptada para acomodar e manter em uma posição segura e correta a fibra óptica a envolver o casco A segunda ramificação de fibra óptica do sistema de monitoração 210, a dita segunda ramificação compreendendo o atenuador variável 235a, 235b (não visível na figura 4B) é acomodado em um espaço interno previsto entre o SVL 405 e o casco 450 do dispositivo adaptador 410. Para acomodar a segunda ramificação de fibra óptica e o atenuador óptico, um alojamento, e.g. uma ranhura, de preferência é formada na superfície interna de uma das duas metades 410a, 410b. Alojamentos adicionais também podem ser previstos em uma ou ambas metades 410a, 410b para acomodar os primeiro e segundo refletores 233a e 240a, 233b e 240b que são associados com a extremidade das primeiras e segundas ramificações, respectivamente.

As fibras ópticas das primeiras e segundas ramificações ópticas - que são associadas com o SVL - podem ser porção de respectivos cabos de uma única fibra, que podem ser fixados ao casco 450 do dispositivo adaptador 410. Alternativamente, somente um cabo de fibra dupla pode ser usado que é munido de duas fibras ópticas para a realização da primeira e segunda ramificação óptica acima mencionada. Uma proteção pode ser usada para proteger o atenuador variável 235a, 235b . Uma proteção similar também pode ser prevista na extremidade livre do segmento de fibra 231a, 231b. De preferência, esta proteção tem a forma de um tubo de vidro protetor.

As duas metades 410a e 410b uma vez disposta em relação estreita entre si e em contato com o SVL 405, podem ser interligadas por intermédio de pelo menos de uma cinta de junção, por exemplo, um par de cintas confeccionadas de fita adesiva (não mostrada no desenho)l

De acordo com uma modalidade da presente invenção, o dispositivo adaptador 410 é munido de coberta de proteção externa, compreendendo dois semicascos de cobertura 415a e 415b que são adaptados para serem posicionados sobre, de modo a externamente circundar cada uma das duas metades 410a e 410b do casco 450. Os dois semicascos de cobertura 415a e 415b podem ser seguramente retidos em posição por meios apropriados, tais como parafusos. Alternativamente, uma fita adesiva pode ser usada para manter em posição os dois semicascos 415a, 415b. O conjunto final da dita modalidade é esquematicamente ilustrado na figura 4C. A coberta protetora formada pelos dois semicascos de cobertura 415a, 415b protege a fibra óptica recebida no interior das ranhuras 413 do casco 450. A coberta protetora pode ser removida se necessário para permitir a inspeção da fibra óptica.

Um dispositivo adaptador de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é mostrado nas figuras 5, 6A a 6F, 7A, 7B , 8A, 8B, 9A, 9B e 10.

Especialmente, a figura 5 é uma vista em perspectiva de um dispositivo adaptador de acordo com uma modalidade da presente invenção que é montada sobre um SVL. As porções constitutivas do dispositivo da figura 5, são mostradas nas figuras 6A a 6F, 7A, 7B, 8A, 8B, 9A, 9B; a figura mostra o dispositivo adaptador em uma vista explodida, com um coberta protetora externa,

Em detalhe, as figuras 6A, 6B, 6C, 6D, 6E e 6F ilustram somente uma metade do casco do dispositivo adaptador, respectivamente, em uma vista em alçado do lado côncavo, em alçado a partir de uma face lateral, em alçado a partir do lado traseiro (convexo), em alçado a partir da face lateral oposta, e em vistas superiores em planta tomadas de baixo e de cima. De preferência, as duas metades 410a, 410b são idênticas entre si (este aspecto sendo particularmeOnte conveniente de um ponto de vista de fabricação e inventário), por conseguinte, somente uma metade foi representada nas figuras acima mencionadas.

Como mostrado nos desenhos, cada metade de casco 610 de acordo com a dita modalidade adicional tem uma forma substancialmente semi cilíndrica. Na porção central da superfície externa do corpo da metade de casco 610, uma sucessão axial de ranhuras 613 é formada, as ranhuras sendo adaptadas para acomodar e manter em posição a fibra óptica a ser enrolada em tomo do casco. A modalidade típica mostrada nas figuras é munida de onze ranhuras. Especialmente, todas as ranhuras 613a se estendem em tomo de essencialmente a inteira superfície externa da metade de casco 610, ao passo que duas ranhuras 613b, 613c se estendem somente através de uma porção, mais especificamente aproximadamente pela metade da superfície externa do corpo da metade de casco 610 e a outra metade da superfície externa do corpo da metade de casco 610, respectivamente. Em detalhe, a ranhura 613b está localizada próximo ao fundo da metade de casco 610 e é aquela em que o enrolamento do segmento de fibra 231a, 231b se inicia, ao passo que a ranhura 613c está localizada próxima ao topo da metade de casco 610 e é aquela em que o enrolamento do segmento de fibra 231a, 231b termina.

Nas partes extremas superiores e inferiores da superfície externa do corpo da metade de casco 610, respectivas reentrâncias substancialmente retangulares 620a e 620b são formadas para acomodar elementos de amarração para ligar as duas metades de casco entre si após as últimas terem sido aplicadas em tomo do SVL. Mais especificamente, como mostrado nas figuras 7A e 7B, os elementos de amarração compreendem um par de braçadeiras 705, genericamente em forma de ’C\ Em uso, as extremidades 710 de uma das duas braçadeiras 705 se encaixam nas reentrâncias 620a das duas metades de casco, e as extremidades 710 da outra braçadeira 705 se encaixam nas reentrâncias 620b das duas metades de casco. Cada reentrância 620a e 620b tem um furo central 625, e as extremidades 710 das braçadeiras 705 tem uma fenda atravessante formada 715 formada no seu interior. Em uso, quando as braçadeiras 705 são posicionadas com suas extremidades 710 acomodadas nas reentrâncias 620a e 620b, a fenda 715 da extremidade 710 de ambas as braçadeiras é alinhada com o furo 625 formado nas reentrâncias 620a e 620b de forma que os parafusos escareados (visíveis na figura 5), por exemplo produzidos de nylon, são inseridos no interior das fendas 715 e dos furos 625 para reter as braçadeiras 705 em posição e acoplar corretamente as duas metades de casco 610 no SVL (isto é, com o componente a ser monitorado).

A configuração interna de cada metade de casco 610 é adaptada para circundar, abarcar e contatar parte do SVL. Especialmente. A superfície côncava interna de metade de casco 610 tem paredes opostas aproximadamente planares 630 ligadas por uma parede traseira substancialmente arredondada 635 tendo um raio de curvatura que substancialmente corresponde ao raio de curvatura do SVL. Na proximidade de uma das duas paredes laterais 630, uma reentrância se estendendo verticalmente 640 é formada na metade de casco 610, a dita reentrância sendo adaptada para acomodar a fibra óptica e o atenuador variável associado 235a, 235b da segunda ramificação óptica associada com o SVL.

No topo, a metade de casco 610 é munida de uma sede 645 adaptada para acomodar um elemento de preensão de cabo para a terminação da fibra óptica formando a segunda ramificação óptica associada com o SVL. O elemento de preensão de cabo é mostrado nas figuras 8A e 8B em vistas superior em planta e em alçado, respectivamente, e é globalmente designado pelo numeral de referência 805. O elemento de preensão de cabo 805 compreende um apêndice 810 dotado de uma passagem denteada 813 apropriada para sujeitar o cabo óptico usado para formar a segunda ramificação óptica - e efetuar sua retenção mesmo no caso de uma força de tração atuante sobre o cabo. O elemento de preensão de cabo 805 apresenta um orifício atravessante central 815 que, quando o elemento de preensão de cabo é aplicado na sede 645, é alinhado com um orifício 650 formado na parede inferior da sede 645. O elemento de preensão de cabo 805, uma vez posicionado na sede 645, pode ser firmemente retido em posição por intermédio de um parafuso, particularmente um parafuso de cabeça escariada (não mostrado nos desenhos) produzido de nylon, a haste do qual pode passar através do orifício atravessante 815 do elemento de preensão de cabo 805 e inserido no furo 650 da sede 645.

As figuras 9A e 9B representam, respectivamente, em vistas lateral e frontal, um membro retentor de fibra óptica 905 que pode ser usado para manter em posição a extensão de fibra óptica passada em tomo do casco. Mais especificamente, o membro retentor de fibra óptica 905 tem uma forma substancialmente retangular e é munido de uma espiga 910 que é adaptada para pelo menos parcialmente penetrar no interior de uma das ranhuras 613a de maneira a prevenir que a fibra óptica acomodada no seu interior se escape. O membro retentor de fibra óptica 905 adicionalmente compreende um pino saliente 915 que é adaptado para se encaixar resilientemente no interior de um da pluralidade de orifícios 655 formados em sucessão axial nas cristas das ranhuras 613a. Um ou mais membros de retenção 905 podem ser usados para reter a fibra óptica no interior das ranhuras 613a.

Em uso, as duas metades de casco 610 são dispostas em tomo de um SVL, com o qual o sistema de monitoração a fibras óptica está associado. A fibra óptica e o atenuador variável formando a segunda ramificação óptica são acomodados nas reentrâncias vertical 640 de uma das 20 duas metades de casco 610 e a terminação do cabo de fibras ópticas é fixada à metade de casco usando o elemento de preensão de cabo 805. Então as duas metades de casco 610 são conjugadas por intermédio das duas braçadeiras 705. A fibra óptica formadora da primeira ramificação óptica é passada em tomo do casco e a fibra óptica é acomodada no interior das ranhuras 613a, 25 613b e 613c. Um ou mais membros retentores de fibra 905 podem ser usados para manter a fibra óptica em posição.

De preferência, como mostrado na figura 10, uma cobertura protetora extema é prevista para proteger externamente a fibra óptica passada em tomo das duas metades de casco 610. Especialmente, em uma modalidade da presente invenção, a cobertura protetora externa compreende dois meio cascos 1005 que são adaptados para ser posicionados sobre, de modo a abarcar externamente, cada um das duas metades de casco 610. Os dois meio cascos 1005 podem ser firmemente retidos em posição por meios apropriados, como por exemplo, parafusos. Alternativamente, uma fita adesiva pode ser usada para reter em posição os dois meio cascos de cobertura 100. A coberta protetora formada pelos dois meio cascos 1005 pode ser removida caso necessário para permitir a inspeção da fibra óptica.

O dispositivo adaptador de acordo com a presente invenção garante que as fibras ópticas (e quaisquer outros elementos ópticos, tais como os atenuadores variáveis) do sistema de monitoração à fibra óptica associado com um componente a ser monitorado (tal como um SVL) não seja penalizado pelo ser excessivamente curvado que pode ser atribuído à configuração irregular tipicamente possuída pelo dito componente. Outrossim, o dispositivo adaptador da presente invenção assegura que as fibras ópticas (e quaisquer outros elementos ópticos, tais como os atenuadores variáveis) do sistema de monitoramento de fibra óptica associado com o dito componente a ser monitorado e sejam mantidos na posição correta e segura. Isto aperfeiçoa consideravelmente o desempenho do sistema de monitoramento de fibra óptica.

A presente invenção foi aqui descrita considerando algumas modalidades de suas realizações típicas, todavia, aqueles versados na técnica apreciarão que várias modificações nas modalidades descritas, assim como diferentes modalidades da invenção são possíveis, por exemplo, para satisfazer condições imprevistas.

Por exemplo, o dispositivo adaptador pode ter diferentes formas. Ser constituído de um número diferente de partes (e.g. mais que duas metades) e possuir dimensões diferentes com respeito às modalidades de realização ilustradas e descritas. Também, embora referencia tenha sido sempre feita à monitoração de SVLs, a presente invenção tem uma aplicabilidade mais genérica e pode ser usada para permitir a aplicação de um sistema de monitoração óptica a fibras ópticas a qualquer componente auxiliar de uma 5 linha de distribuição de energia elétrica, como por exemplo, junções de cabos. Mais genericamente, a presente invenção pode ser usada para aplicar um sistema de monitoramento de fibra óptica a componentes de qualquer natureza (por exemplo, motores) localizados em diferentes posições.

Claims (13)

1. Dispositivo adaptador (410) para aplicar um sistema de monitoramento de fibra óptica a um componente (405) a ser monitorado, o dispositivo adaptador caracterizado pelo fato de compreender um casco (450, 610) adaptado para circundar o componente a ser monitorado, o casco tendo uma superfície exposta arredondada sobre a qual uma primeira fibra óptica (231a) do sistema de monitoramento de fibra óptica pode ser enrolada.

2. Dispositivo adaptador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da superfície externa compreender ranhuras (413; 613a,b,c) para acomodar e manter em posição a fibra óptica a ser enrolada sobre o casco.

3. Dispositivo adaptador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um membro retentor de fibra óptica (905) adaptado para prevenir a primeira fibra óptica de escapar das ditas ranhuras.

4. Dispositivo adaptador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de compreender uma sede interna (640) adaptada para acomodar e manter próximo ao componente para ser monitorado uma segunda fibra óptica do sistema de monitoramento de fibra óptica.

5. Dispositivo adaptador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender um elemento de preensão de cabo de fibra óptica (805) adaptado para ancorar uma extremidade livre da segunda fibra óptica ao dito casco.

6. Dispositivo adaptador de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do dito casco compreender pelo menos uma primeira e uma segunda metade de casco (415a, 415b, 610) adaptadas em uso para abarcar entre si o componente a ser monitorado.

7. Dispositivo adaptador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato e compreender pelo menos um membro de amarração (705) adaptado para amarrar pelo menos uma primeira e uma segunda metade de casco entre si.

8. Dispositivo adaptador de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do dito pelo menos um membro de amarração compreender pelo menos uma fita adesiva.

9. Dispositivo adaptador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato do dito pelo menos um membro de amarração compreende pelo menos uma braçadeira.

10. Dispositivo adaptador de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender uma cobertura externa (415a, 415b, 1005) adaptada em uso para cobrir externamente a superfície exposta do dito casco.

11. Dispositivo adaptador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato da dita cobertura externa compreender pelo menos uma primeira e uma segunda metade de cobertura (415a, 416b, 616) adaptada em uso para abarcar entre si o casco.

12. Dispositivo adaptador de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do dito componente a ser monitorado incluir um supressor de surto para linhas de distribuição de energia elétrica.

13. Uso de um dispositivo adaptador de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes em um sistema para monitorar uma pluralidade de componentes (205a, 205b) distribuídos em diferentes locações espaciais, o sistema caracterizado pelo fato de compreender: - pelo menos um trajeto de fibra óptica (215); - uma fonte de radiação óptica (230) adaptada para injetar uma radiação óptica (I;F,I”) em pelo menos um trajeto de fibra óptica (215); - pelo menos uma primeira e pelo menos uma segunda ramificação óptica se ramificando de pelo menos um trajeto de fibra óptica (215) e adaptado para verter respectivas porções (11a, 12a, 11b. 12h) da dita radiação óptica (I, I’, I”) as primeira e segunda ramificações ópticas sendo adaptadas para ser operativamente associadas com um respectivo componente (205a, 205b) a ser monitorado no qual: - a primeira ramificação óptica compreende um primeiro refletor óptico (233a, 233b) e é adaptado para refletir a porção de radiação óptica vertida (Ila5Ilb) a menos que o respectivo componente quebre pelo menos parcialmente; - a segunda ramificação óptica compreende: - pelo menos um atenuador óptico passivo (235a, 235b) adaptado para ser operativamente acoplado com o respectivo componente (205a, 205b) a ser monitorado, e tendo um atenuador suscetível de alteração em resposta a uma mudança nas condições operacionais do respectivo componente monitorado (205a, 205b) quando operativamente acoplado com o mesmo; e - um segundo refletor óptico (240a, 240b) - um receptor óptico (250) adaptado para detectar radiação óptica retro refletida (II ar, I2ar, 11 br, 12br) refletido pelas ditas primeira e segunda ramificações ópticas.