CN112414583A - 一种集成电弧光检测的光纤测温方法、装置 - Google Patents

一种集成电弧光检测的光纤测温方法、装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种集成电弧光检测的光纤测温方法、装置，其方法部分包括如下步骤：S1，将弧光监测探头和温度监测光纤传感器安装于所需监测位置；S2，接收温度监测光纤传感器传输的带有温度信息的荧光信号，通过光、电、数字信息的处理，转换为温度信息后存储；S3，接收弧光监测探头传输的弧光信息，通过光、电处理和转换，获得弧光监测结果，对弧光报警次数进行累计，并储存累加值。本发明同时采用温度检测方式和弧光监测方式，提高了监测的可靠性和泛用性。

Description

一种集成电弧光检测的光纤测温方法、装置
技术领域
本发明应用于供电安全领域，具体是一种集成电弧光检测的光纤测温方法、装置。
背景技术
在高压电力供电系统中，开关触头、母排、电缆头连接螺母等部位的局部热点温升和打火现象一直是影响系统安全运行的隐患。尤其是在需要大电流的通断瞬间的应用场合，存在瞬间放电现象，情况更为严重。由于瞬间放电，会同时感应出强大磁场，干扰了附近的带电设备与电源运行，致使线路和供电电源含有尖峰脉冲。同时因为感应洛伦磁力，使得金属柜体，以及开关母排连接部分瞬间受力，产生剧烈冲击性振动，导致螺栓松动和接触不良。下次通电的时候，该处将产生接触电阻，并逐渐变大，容易打火、拉弧，使设备出现故障。因此如何有效的进行弧光和温度的安全监测成为行业难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种集成电弧光检测的光纤测温方法、装置。
为解决上述技术问题，本发明的一种集成电弧光检测的光纤测温方法，其包括如下步骤：
S1，将弧光监测探头和温度监测光纤传感器安装于所需监测位置；
S2，接收温度监测光纤传感器传输的带有温度信息的荧光信号，通过光、电、数字信息的处理，转换为温度信息后存储；
S3，接收弧光监测探头传输的弧光信息，通过光、电处理和转换，获得弧光监测结果，对弧光报警次数进行累计，并储存累加值。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S2中通过光、电、数字信息的处理的具体步骤如下：
S21，驱动电路使激励光源发出周期性的脉冲激励光，将其耦合进光纤后传输到传感头激励荧光材料；
S22，荧光材料受激励后发出的荧光由光纤传回，通过滤光片滤光取出所需波长的荧光信号后，再进入光电探测器进行光电转换，转为电流信号；
S23，电信号经过信号处理后，单片机采样输入信号，依据温度和荧光寿命的关系得出温度信息，再加以存储或者输出。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S3中通过光、电处理和转换的具体步骤如下：
S31，弧光监测探头将弧光信号通过传导光纤传输给光电转换器，光电转换器将弧光信号转换成电压脉冲信号；
S32，电压脉冲信号经低通滤波器滤波后输出。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S23中的信号处理至少包括电信号放大处理。
一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其包括：
弧光检测系统，用于对被检测设备热点位置的打火弧光现象进行检测；
光纤测温系统，用于对被检测设备热点位置的温升变化进行检测。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述弧光检测系统包括：
弧光监测探头，安装于所需监测位置，用于获取弧光信号并将其通过传导光纤传输给弧光解调模块；
弧光解调模块，包括依序连接的光电转换器、低通滤波器和RL下拉电阻；所述光电转换器用于接收弧光监测探头传输的弧光信号并转换为电压脉冲信号；所述低通滤波器用于对电压脉冲信号进行滤波操作；所述RL下拉电阻用于避免安装调试等情况下，弧光解调模块拔出时造成通道悬空。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述光纤测温系统包括：
激励光信号模块，用于驱动电路使激励光源发出周期性的脉冲激励光；
光传输耦合模块，用于将脉冲激励光耦合进光纤后传输到传感头激励荧光材料；
温度监测光纤传感器，用于发出荧光由光纤传回并将荧光信号传输至信号处理模块；
转换处理模块，包括用于将荧光信号进行光电转换成为电流信号的光电探测器；用于电信号放大的放大电路；
温度信号处理模块，用于依据温度和荧光寿命的关系得出温度信息，再加以存储或者输出。
作为一种可能的实施方式，进一步的，其还包括：
光纤通讯系统，用于进行光纤通讯提供远程光纤通讯接口，通过该接口实时将测量信息远传后台上位机；
上位机，用于接收测量信息进行后台界面实时监测。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述上位机可对弧光测量通道的灵敏度进行设置、实现报警复位以及弧光累积次数的清除功能。
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：
1.现有的技术仅对热点部位单独采用温度检测方式或者弧光监测方式，没有同时采用。本发明同时采用两种方式，提高了监测的可靠性和泛用性。
2.弧光检测和温度测量均采用光电检测技术，电气完全隔离，抗干扰能力强。适用于瞬时的强磁场等干扰的应用场合。
3.远程通讯也采用光纤通讯方式，进一步提高系统的抗干扰能力强。适用于瞬时的强磁场等干扰的应用场合。
4.实现弧光发生次数累计存储功能。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明光纤测温系统原理简图；
图3为本发明弧光检测系统原理简图；
图4为本发明上位机通讯示意简图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明提供了一种集成电弧光检测的光纤测温方法，其包括如下步骤：
S1，将弧光监测探头和温度监测光纤传感器安装于所需监测位置；
S2，接收温度监测光纤传感器传输的带有温度信息的荧光信号，通过光、电、数字信息的处理，转换为温度信息后存储；
S3，接收弧光监测探头传输的弧光信息，通过光、电处理和转换，获得弧光监测结果，对弧光报警次数进行累计，并储存累加值。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S2中通过光、电、数字信息的处理的具体步骤如下：
S21，驱动电路使激励光源发出周期性的脉冲激励光，将其耦合进光纤后传输到传感头激励荧光材料；
S22，荧光材料受激励后发出的荧光由光纤传回，通过滤光片滤光取出所需波长的荧光信号后，再进入光电探测器进行光电转换，转为电流信号；
S23，电信号经过信号处理后，单片机采样输入信号，依据温度和荧光寿命的关系得出温度信息，再加以存储或者输出。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S3中通过光、电处理和转换的具体步骤如下：
S31，弧光监测探头将弧光信号通过传导光纤传输给光电转换器，光电转换器将弧光信号转换成电压脉冲信号；由于弧光信号机器及其短暂，仅是ms或μs级宽度，为保证后续电路检测可靠，转换后电压脉冲信号可以保持1s的宽度。
S32，电压脉冲信号经低通滤波器滤波后输出。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S23中的信号处理至少包括电信号放大处理。
一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其包括：
弧光检测系统，用于对被检测设备热点位置的打火弧光现象进行检测；
光纤测温系统，用于对被检测设备热点位置的温升变化进行检测。
如图3所示，作为一种可能的实施方式，进一步的，所述弧光检测系统包括：
弧光监测探头，安装于所需监测位置，用于获取弧光信号并将其通过传导光纤传输给弧光解调模块；
弧光解调模块，包括依序连接的光电转换器、低通滤波器和RL下拉电阻；所述光电转换器用于接收弧光监测探头传输的弧光信号并转换为电压脉冲信号；所述低通滤波器用于对电压脉冲信号进行滤波操作；所述RL下拉电阻用于避免安装调试等情况下，弧光解调模块拔出时造成通道悬空。
作为一种可能的实施方式，进一步的，其还包括：
光纤通讯系统，用于进行光纤通讯提供远程光纤通讯接口，通过该接口实时将测量信息远传后台上位机；
上位机，用于接收测量信息进行后台界面实时监测。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述上位机可对弧光测量通道的灵敏度进行设置、实现报警复位以及弧光累积次数的清除功能。装置实时将监测信号远传后台上位机，通过后台界面监测，可以快速定位到该隐患点，及时处理问题，保证系统可靠运行。其通讯连接方式如图4所示。
如图2所示，作为一种可能的实施方式，进一步的，所述光纤测温系统包括：
激励光信号模块，用于驱动电路使激励光源发出周期性的脉冲激励光；
光传输耦合模块，用于将脉冲激励光耦合进光纤后传输到传感头激励荧光材料；
温度监测光纤传感器，用于发出荧光由光纤传回并将荧光信号传输至信号处理模块；
转换处理模块，包括用于将荧光信号进行光电转换成为电流信号的光电探测器；用于电信号放大的放大电路；
温度信号处理模块，用于依据温度和荧光寿命的关系得出温度信息，再加以存储或者输出。
装置包含6路弧光监测通道和6路光纤温度监测通道，按下列步骤实现对局部热点温升和打火弧光在线实时监测。
装置使用到对元件及各组件的优选型号为上位机:研华工控机(台湾)，配置是IPC-610/AIMB-501G2/G1620/4G/500G/键鼠；弧光监测探头：RHG118；激励光源：波长395微米紫光；温度传感探头：含铕(Eu3+)荧光测温探头；光电转换器：IF-G13；低通滤波器：R=100Ω，C=0.47μF；RL下拉电阻：RL=4.7kΩ；光电探测器：PIN光电二极管。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种集成电弧光检测的光纤测温方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1，将弧光监测探头和温度监测光纤传感器安装于所需监测位置；
S2，接收温度监测光纤传感器传输的带有温度信息的荧光信号，通过光、电、数字信息的处理，转换为温度信息后存储；
S3，接收弧光监测探头传输的弧光信息，通过光、电处理和转换，获得弧光监测结果，对弧光报警次数进行累计，并储存累加值。
2.根据权利要求1所述的一种集成电弧光检测的光纤测温方法，其特征在于：所述步骤S2中通过光、电、数字信息的处理的具体步骤如下：
S21，驱动电路使激励光源发出周期性的脉冲激励光，将其耦合进光纤后传输到传感头激励荧光材料；
S22，荧光材料受激励后发出的荧光由光纤传回，通过滤光片滤光取出所需波长的荧光信号后，再进入光电探测器进行光电转换，转为电流信号；
S23，电信号经过信号处理后，单片机采样输入信号，依据温度和荧光寿命的关系得出温度信息，再加以存储或者输出。
3.根据权利要求1所述的一种集成电弧光检测的光纤测温方法，其特征在于：所述步骤S3中通过光、电处理和转换的具体步骤如下：
S31，弧光监测探头将弧光信号通过传导光纤传输给光电转换器，光电转换器将弧光信号转换成电压脉冲信号；
S32，电压脉冲信号经低通滤波器滤波后输出。
4.根据权利要求2所述的一种集成电弧光检测的光纤测温方法，其特征在于：所述步骤S23中的信号处理至少包括电信号放大处理。
5.一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：其包括：
弧光检测系统，用于对被检测设备热点位置的打火弧光现象进行检测；
光纤测温系统，用于对被检测设备热点位置的温升变化进行检测。
6.根据权利要求5所述的一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：所述弧光检测系统包括：
弧光监测探头，安装于所需监测位置，用于获取弧光信号并将其通过传导光纤传输给弧光解调模块；
弧光解调模块，包括依序连接的光电转换器、低通滤波器和RL下拉电阻；所述光电转换器用于接收弧光监测探头传输的弧光信号并转换为电压脉冲信号；所述低通滤波器用于对电压脉冲信号进行滤波操作；所述RL下拉电阻用于避免安装调试情况下，弧光解调模块拔出时造成通道悬空。
7.根据权利要求5所述的一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：所述光纤测温系统包括：
激励光信号模块，用于驱动电路使激励光源发出周期性的脉冲激励光；
光传输耦合模块，用于将脉冲激励光耦合进光纤后传输到传感头激励荧光材料；
温度监测光纤传感器，用于发出荧光由光纤传回并将荧光信号传输至信号处理模块；
转换处理模块，包括用于将荧光信号进行光电转换成为电流信号的光电探测器和用于电信号放大的放大电路；
温度信号处理模块，用于依据温度和荧光寿命的关系得出温度信息，再加以存储或者输出。
8.根据权利要求5所述的一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：其还包括：
光纤通讯系统，用于进行光纤通讯提供远程光纤通讯接口，通过该接口实时将测量信息远传后台上位机；
上位机，用于接收测量信息进行后台界面实时监测。
9.根据权利要求8所述的一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：所述上位机可对弧光测量通道的灵敏度进行设置、实现报警复位以及弧光累积次数的清除功能。
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