CN107045095A - 一种光纤特高频复合传感器以及gis局部放电检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种光纤特高频复合传感器以及GIS局部放电检测装置，所述传感器包含：光纤、光纤引出线、特高频传感器、特高频馈线和特高频引出线。所述特高频传感器具有相对的第一面和第二面，所述光纤敷设于所述第一面上；所述光纤用于接收光信号，并通过与其连接的光纤引出线传输所述光信号；所述特高频传感器用于接收特高频电磁波信号，并将其转换为特高频信号，并通过所述特高频馈线和所述特高频引出线传输所述特高频信号。本发明通过在GIS内置式特高频传感器表面敷设光纤，从外部将光信号和特高频信号同时引出，形成一体化传感器，解决了光纤在GIS内部的安全植入问题，又能同时进行特高频和光信号的联合检测，提高检测有效性和可靠性。

Description

一种光纤特高频复合传感器以及GIS局部放电检测装置
技术领域
本发明属于电气设备检测技术领域，尤其涉及一种光纤特高频复合传感器以及GIS局部放电检测装置。
背景技术
气体绝缘组合开关(GIS)由于具有占地面积小、不受大气环境影响、安装方便以及安全性高等优点而被广泛应用于电力系统中。随着GIS的安装数量的增加，由于GIS故障而引起的事故也有所增加。GIS的故障大部分是由GIS内部绝缘缺陷而引起的，当GIS内部出现绝缘缺陷时，由于电场的局部畸变，在外施电压达到一定的值时，都会出现不同程度的局部放电。局部放电既是引起绝缘劣化的主要原因，又是绝缘劣化的重要征兆。所以，通过对GIS中的局部放电进行检测或在线进行检测，可以尽早发现GIS内部缺陷，避免GIS绝缘故障的发生，保证GIS的安全运行。
当电力设备内部发生局部放电时，会向外辐射光信号，光检测法通过检测光信号而达到检测局部放电的目的。局部放电光检测法作为一种非电量检测法，不受电气信号干扰，具有很强的抗干扰能力，拥有广阔的应用前景。光纤在探测光信号的同时也可以传输光信号，受环境影响小，稳定性高。由于GIS中的局部放电产生的光信号较弱，同时局部放电发生的位置具有不确定性。因此，所以更适合应用于局部放电中光信号的检测。
然而，使用光纤探测必须将光纤植入GIS内部，而如何在不改变GIS内部电场分布并保证良好气密封的前提下实现荧光光纤的植入是荧光光纤进行GIS内部局部放电检测的关键问题。同时如何有机结合局部放电光检测法和其他检测方法也是值得研究的课题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明将荧光光纤和GIS内置特高频传感器相结合，提出一种光纤特高频复合传感器，所述传感器包含：光纤、光纤引出线、特高频传感器、特高频馈线和特高频引出线；所述特高频传感器具有相对的第一面和第二面，所述光纤敷设于所述第一面上；所述光纤用于接收光信号，并通过与其连接的光纤引出线传输所述光信号；所述特高频传感器用于接收特高频电磁波信号，并将其其转换为特高频信号，并通过所述特高频馈线和所述特高频引出线传输所述特高频信号。
优选地，所述特高频传感器具有一通孔，所述通孔贯穿所述特高频传感器以使得所述第一面和所述第二面连通；所述光纤自第二面穿过所述通孔后敷设于所述第一面上。
优选地，所述特高频传感器还包含一介质板，所述介质板具有一定厚度，并且所述介质板的一个面与所述第二面贴合。
优选地，所述光纤呈螺旋状敷设于所述第一表面。
优选地，所述光纤为荧光光纤。
本发明具有如下有益效果：
一、通过光纤和特高频传感器在结构上的复合，能够提供两种检测信号的联合检测，提高的有效性和准确性。
二、有效地解决了光纤的铺设问题以及光纤在GIS内部的安全植入问题。
三、提供了一种光纤的敷设方式，在有限的空间内增加光纤的长度，提高检测灵敏度，另一方面可不导致光纤剧烈弯曲，保证检测效果。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例提供的光纤特高频复合传感器剖面结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的光纤特高频复合传感器剖面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的光纤引出GIS外部示意图；
图4是本发明实施例提供的螺旋形光纤敷设形状示意图。
本发明的附图标记含义如下：
1-光纤；2-光纤引出线；3-特高频传感器；4-特高频馈线；5-特高频引出线；6-介质板；7-金属盖板；8-光纤；9-通孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图1-4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
请参考图1，其示意性地示出了本实施例提供的光纤特高频复合传感器。所述传感器包含：光纤1、光纤引出线2、特高频传感器3、特高频馈线4和特高频引出线5；所述特高频传感器3具有相对的第一面和第二面，所述光纤1敷设于所述第一面上；所述光纤1用于接收光信号，并通过与其连接的光纤引出线2传输所述光信号；所述特高频传感器3用于接收特高频电磁波信号，并将其其转换为特高频信号，并通过所述特高频馈线4和所述特高频引出线5传输所述特高频信号。
在一个示例中，请参见图1，所述特高频传感器3具有一通孔9，所述通孔9贯穿所述特高频传感器以使得所述第一面和所述第二面连通；所述光纤1自第二面穿过所述通孔9后敷设于所述第一面上。
在另一个实施例中，请参见图2，所述光纤还可以通过所述特高频传感器外缘的侧面越过所述特高频传感器后敷设于所述特高频传感器的第一面上。
在一个示例中，在对GIS进行检测时，该传感器设置于GIS内部，靠近所述GIS的金属盖板7。特高频传感器3具有相对的第一面和第二面，其中第一面朝向所述GIS内部，第二面朝向所述GIS设备的金属盖板。当GIS设备发生短路时，会伴随产生两种信号：特高频电磁波信号和光信号，根据业界通说，特高频信号是伴随GIS短路出现的300MHz-1.5GHz电磁波信号。光信号则是GIS设备内部发生局部放电时，向外辐射的光信号，局部放电中产生的光信号光谱主要分布在300～500nm的波长范围内。光信号不受电气信号干扰，具有很强的抗干扰能力。设置于特高频传感器表面的光纤在探测局部放电产生的光信号同时还可以传输探测到的光信号，同时光纤的电气绝缘性也保证其在GIS中使用的电气安全性。由于GIS中的局部放电产生的光信号较弱，同时局部放电发生的位置具有不确定性。因此，非常适合用于局部放电中光信号的检测。通过本实施例提供的复合传感器可以同时接收这两种信号。
在一个示例中，如图1所示，所述特高频传感器3还包含一介质板6，所述介质板6具有一定厚度，并且所述介质板6的一个面与所述第二面贴合，介质板的另一个面与所述金属盖板的内壁7贴合，介质板具有介电常数。介质板6的加入能够改变特高频传感器与所述金属盖板之间的介电常数，进而改善所述特高频传感器的性能。
在图1的示例中，光纤1的一端连接光纤引出线2，然后穿过介质板6和特高频传感器上的通孔9，敷设于所述特高频传感器的第一面上。
在图2的示例中，光纤的一端连接光纤引出线，然后越过所述介质板和所述特高频传感器的外缘，敷设于所述特高频传感器的第一面上。
在一个示例中，如图1-3所示，光纤引出线2具有锥形的接头和外法兰，所述光纤接于所述锥形接头的锥尖，自锥底引出。锥形接头采用密封引出结构，以保证GIS内部的气密性。
在一个示例中，特高频传感器3通过特高频馈线4和特高频引出线5传输所述特高频信号，所述特高频引出线5包含密封圈和法兰，所述特高频馈线接于所述特高频传感器的第二面，穿过所述介质板和所述密封圈。所述密封圈设置于所述金属盖板的预置孔中以保证GIS内部的绝缘性和密封性。
在一个示例中，如图1所示，所述光纤呈螺旋状8敷设于所述第一表面。将荧光光纤螺旋状敷设在特高频传感器表面，采用螺旋状的优点是一方面可以在有限的空间内增加光纤的长度，提高检测灵敏度，另一方面可不导致光纤剧烈弯曲，影响检测效果。通过专用接口将特高频信号和光纤信号引出，形成两路信号的一体化检测。现场使用时将其植入GIS内部即可。在所述第一表面还可选地覆盖透明丙烯酸酯聚合物胶，用于固定所述光纤。
在一个示例中，如图1所示，所述光纤为荧光光纤。
综上所述，在本发明的一个较优实施例中，将荧光光纤敷设在内置式特高频传感器表面，形成光纤特高频一体化传感器，进而解决光纤在GIS内部的安全植入问题。即通过在GIS内置式特高频传感器表面敷设光纤，从外部将光信号和特高频信号同时引出，形成一体化传感器，即解决了光纤在GIS内部的安全植入问题，又能同时进行特高频和光信号的联合检测，提高检测的有效性和可靠性。
在本发明的另一个实施例中，提供一种GIS局部放电的检测装置，该装置包含光纤特高频复合传感器。光纤特高频复合传感器设置于GIS的内部，可以设置一个也可以设置多个。基于对GIS内部特高频信号和光信号的检测可以实现对于GIS内部是否发生局部放电现象进行判定，进而判定GIS的绝缘情况。传感器可进行工频下GIS局部放电的检测，也可进行冲击电压下GIS局部放电的检测。
以下详细描述实际上仅是示例性的而并不意欲限制应用和使用。此外，并不意欲受以上技术领域、背景、简要概述或以下详细描述中呈现的任何明确或暗示的理论约束。除非明确地具有相反的描述，否则词语“包括”及其不同的变型应被理解为隐含包括所述的部件但不排除任意其他部件。
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (10)

1.一种光纤特高频复合传感器，其特征在于，所述传感器包含：光纤(1)、光纤引出线(2)、特高频传感器(3)、特高频馈线(4)和特高频引出线(5)；
所述特高频传感器(3)具有相对的第一面和第二面，所述光纤(1)敷设于所述第一面上；
所述光纤(1)用于接收光信号，并通过与其连接的光纤引出线(2)传输所述光信号；
所述特高频传感器(3)用于接收特高频电磁波信号，并将其其转换为特高频信号，并通过所述特高频馈线(4)和所述特高频引出线(5)传输所述特高频信号。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，优选的，所述特高频传感器(3)具有一通孔(9)，所述通孔(9)贯穿所述特高频传感器以使得所述第一面和所述第二面连通；
所述光纤(1)自第二面穿过所述通孔(9)后敷设于所述第一面上。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述特高频传感器(3)还包含一介质板(6)，所述介质板(6)具有一定厚度，并且所述介质板(6)的一个面与所述第二面贴合。
4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光纤呈螺旋状敷设于所述第一表面,所述第一表面还覆盖透明丙烯酸酯聚合物胶以固定所述光纤。
5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光纤为荧光光纤。
6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光纤引出线(2)包括锥形接头和外法兰。
7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述光纤(1)自所述锥形接头的锥尖接入，自所述锥形接头的锥底接出，所述锥底连接所述外法兰,所述锥形接头采用密封引出结构。
8.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述特高频传感器(3)为圆盘形。
9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述特高频引出线(5)包括密封圈和法兰。
10.一种GIS局部放电检测装置，包含权利要求1-9之一所述的传感器。
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