CN115728609A - 一种开关柜弧光检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种开关柜弧光检测装置，所述装置包括：泵浦光源，用于发射泵浦激光；第一光纤探头，设置于开关柜内，用于在所述泵浦激光的驱动下激发激光信号；第二光纤探头，设置于开关柜内，用于在紫外光照射下激发光波信号；光电探测器，用于根据所述激光信号获得温度信号；紫外CCD，用于根据所述光波信号获得紫外光信号。通过本发明，能够解决现有弧光检测所使用的传感器为宽光谱灵敏，易受外界自然光影响误动作的几率较大，特别在运行维护人员人工巡检时，弧光传感器更容易受到光源干扰。
Description
技术领域
本发明涉及开关柜弧光检测技术领域，具体涉及一种开关柜弧光检测装置。
背景技术
弧光放电本质是空气绝缘击穿现象，其经常出现在开关柜等设备中，且弧光长时间存在将对设备造成不同程度的损害。弧光产生原因主要有：设备老化、裂痕、进水等现象；操作人员或者某些物品意外地接触到带电物品；设计和安装错误；雷击；动物入侵等。电弧光危害很大，对设备和工作人员均有影响。弧光故障会产生约为9000勒克斯的强光，会造成人眼物理性伤害。此外，电弧发生时释放大量热能，电弧中心区域温度能够熔化金属，并且弧光造成周围空气发生化学变化将生成多种有害气体。如果弧光没有及时处理，会造成绝缘损害，甚至熔化铜排，损坏设备，甚至造成关联设备损害经济损失严重。
目前，已有采用光纤探头装置检测开关柜内的弧光，但所用传感器尚有不足，所用传感器为宽光谱灵敏，易受外界自然光影响误动作的几率较大，特别在运行维护人员人工巡检时，弧光传感器更容易受到光源干扰。
发明内容
本发明的目的在于提出一种开关柜弧光检测装置，以解决现有弧光检测所使用的传感器为宽光谱灵敏，易受外界自然光影响误动作的几率较大，特别在运行维护人员人工巡检时，弧光传感器更容易受到光源干扰。
为实现上述目的，本发明提出一种开关柜弧光检测装置，所述装置包括：
泵浦光源，用于发射泵浦激光；
第一光纤探头，设置于开关柜内，用于在所述泵浦激光的驱动下激发激光信号；
第二光纤探头，设置于开关柜内，用于在紫外光照射下激发光波信号；
光电探测器，用于根据所述激光信号获得温度信号；
紫外CCD，用于根据所述光波信号获得紫外光信号。
优选地，所述装置还包括：
信号处理装置，用于根据所述温度信号以及所述紫外光信号判定开关柜内是否发生弧光放电。
优选地，所述泵浦光源，具体用于产生980nm波长的泵浦激光。
优选地，所述装置还包括1分2耦合器和滤光片；
其中，当所述泵浦激光馈入所述1分2耦合器时，所述泵浦激光入射到所述第一光纤探头，所述第一光纤探头在所述泵浦激光的驱动下产生1550nm的激光信号，反射进入1分2耦合后经过所述滤光片，1550nm的激光信号经过所述滤波片后进入所述光电探测器转变为电压信号，所述光电探测器根据所述电压信号获得对应的温度信号。
优选地，所述第一光纤探头包括普通光纤以及连接在所述普通光纤尾端的掺饵光纤，所述普通光纤和所述掺饵光纤的外部设置有毛细铜管，所述毛细铜管的尾部采用环氧树脂封装。
优选地，所述第二光纤探头包括多模光纤，所述多模光纤为圆锥形透镜耦合结构，其圆锥形光纤前端设置氮化物荧光粉，圆锥形光纤前端接收面积大于光源发光面积。
本发明至少具有以下有益效果：
本发明采用温度和弧光同时检测的方法，根据温度和弧光来判断是否发生弧光放电，其可靠性高，能够解决现有弧光检测所使用的传感器为宽光谱灵敏，易受外界自然光影响误动作的几率较大，特别在运行维护人员人工巡检时，弧光传感器更容易受到光源干扰。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种开关柜弧光检测装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中的第一光纤探头的结构示意图。
图3为本发明实施例中的第二光纤探头的结构示意图。
具体实施方式
附图的详细说明意在作为本发明的当前优选实施例的说明，而非意在代表本发明能够得以实现的仅有形式。应理解的是，相同或等同的功能可以由意在包含于本发明的精神和范围之内的不同实施例完成。
参阅图1-3，本发明的实施例提出一种开关柜弧光检测装置，装置包括：
泵浦光源，用于发射泵浦激光；
第一光纤探头，设置于开关柜内，用于在所述泵浦激光的驱动下激发激光信号；
第二光纤探头，设置于开关柜内，用于在紫外光照射下激发光波信号；
光电探测器，用于根据所述激光信号获得温度信号；
紫外CCD，用于根据所述光波信号获得紫外光信号。
进一步地，所述装置还包括：
信号处理装置，用于根据所述温度信号以及所述紫外光信号判定开关柜内是否发生弧光放电。
进一步地，所述泵浦光源，具体用于产生980nm波长的泵浦激光。
进一步地，所述装置还包括1分2耦合器和滤光片；
其中，当所述泵浦激光馈入所述1分2耦合器时，所述泵浦激光入射到所述第一光纤探头，所述第一光纤探头在所述泵浦激光的驱动下产生1550nm的激光信号，反射进入1分2耦合后经过所述滤光片，1550nm的激光信号经过所述滤波片后进入所述光电探测器转变为电压信号，所述光电探测器根据所述电压信号获得对应的温度信号。
具体而言，参阅图2，第一光纤探头的工作原理如下：
由980nm波长的泵浦激光源发射泵浦光馈入1分2耦合器，泵浦激光入射到掺饵光纤探头部分，掺饵光纤在泵浦源的驱动下产生1550nm的新波长激光，反射进入1分2耦合后经过滤光片，该滤光片滤除400-600nm光波，1550nm光经过滤波片后进入光电探测器转变为电压信号。
进一步地，所述第一光纤探头包括普通光纤以及连接在所述普通光纤尾端的掺饵光纤，所述普通光纤和所述掺饵光纤的外部设置有毛细铜管，所述毛细铜管的尾部采用环氧树脂封装。
具体而言，本实施例装置在普通光纤的尾端接入掺饵光纤，将掺饵光纤和普通光纤段利用毛细铜管保护，并在尾部用环氧树脂封装。掺饵光纤段受激迸发的1550nm光强与外界环境温度成比例关系变化。通过标定光电探测器获得的1550nm光强度值，便可解析获得环境温度值。由于开关柜设备内部发生故障或产生孤光放电时周围温度会急剧上升，通过探测开关柜关键位置温度便可即时发现故障发生。
进一步地，所述第二光纤探头包括多模光纤，所述多模光纤为圆锥形透镜耦合结构，其圆锥形光纤前端设置氮化物荧光粉，圆锥形光纤前端接收面积大于光源发光面积。
参阅图3，弧光放电紫外线波段100nm-400nm内能量较大，从相对强度来看电弧90％的能量集中在紫外光波段，因此，本实施例设计了第二光纤探头，在多模光纤端面设置氮化物荧光粉，该氮化物荧光粉在紫外光照射下可激发500-600nm波段的紫外光波(光波信号)，该紫外光波可沿光纤入射到1分2耦合器后，再经过滤光片，500-600nm的光通过滤光片的反射镜在下端出射，出射光经紫外CCD可进行探测。如果紫外CCD捕获设定阈值以上的紫外光信号，即可判断环境中有紫外光信号，当有弧光放电发生时传感器即可及时探测到其发生。
为了使第二光纤探头尽可能多地收集外界光，本实施例使用大口径的多模光纤，并设计了圆锥形透镜耦合结构，如图3所示，其制作方法是通过拉丝的方法把光纤加工成如图3的圆锥状，且外壁面敷设包层，圆锥形透镜耦合可使多模光纤达到最高的耦合效率，则要求圆锥形光纤前端设置氮化物荧光粉，圆锥形光纤前端接收面积大于光源发光面积，在实验中其效率可达92％。
本实施例的装置在使用时，可以通过单模光纤做为光传输介质进行敷设，安置于开关柜开关等孤光放电容易发生的位置。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (6)
1.一种开关柜弧光检测装置，其特征在于，所述装置包括：
泵浦光源，用于发射泵浦激光；
第一光纤探头，设置于开关柜内，用于在所述泵浦激光的驱动下激发激光信号；
第二光纤探头，设置于开关柜内，用于在紫外光照射下激发光波信号；
光电探测器，用于根据所述激光信号获得温度信号；
紫外CCD，用于根据所述光波信号获得紫外光信号。
2.根据权利要求1所述的开关柜弧光检测装置，其特征在于，所述装置还包括：
信号处理装置，用于根据所述温度信号以及所述紫外光信号判定开关柜内是否发生弧光放电。
3.根据权利要求1或2所述的开关柜弧光检测装置，其特征在于，所述泵浦光源，具体用于产生980nm波长的泵浦激光。
4.根据权利要求3所述的开关柜弧光检测装置，其特征在于，所述装置还包括1分2耦合器和滤光片；
其中，当所述泵浦激光馈入所述1分2耦合器时，所述泵浦激光入射到所述第一光纤探头，所述第一光纤探头在所述泵浦激光的驱动下产生1550nm的激光信号，反射进入1分2耦合后经过所述滤光片，1550nm的激光信号经过所述滤波片后进入所述光电探测器转变为电压信号，所述光电探测器根据所述电压信号获得对应的温度信号。
5.根据权利要求4所述的开关柜弧光检测装置，其特征在于，所述第一光纤探头包括普通光纤以及连接在所述普通光纤尾端的掺饵光纤，所述普通光纤和所述掺饵光纤的外部设置有毛细铜管，所述毛细铜管的尾部采用环氧树脂封装。
6.根据权利要求3所述的开关柜弧光检测装置，其特征在于，所述第二光纤探头包括多模光纤，所述多模光纤为圆锥形透镜耦合结构，其圆锥形光纤前端设置氮化物荧光粉，圆锥形光纤前端接收面积大于光源发光面积。
Priority Applications (1)
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| CN202211486182.9A CN115728609A (zh) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | 一种开关柜弧光检测装置 |
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| CN202211486182.9A CN115728609A (zh) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | 一种开关柜弧光检测装置 |
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| CN115728609A true CN115728609A (zh) | 2023-03-03 |
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| CN202211486182.9A Pending CN115728609A (zh) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | 一种开关柜弧光检测装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN115728609A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116298737A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-06-23 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种开关柜放电监测系统、方法和设备 |
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2022
- 2022-11-24 CN CN202211486182.9A patent/CN115728609A/zh active Pending
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| CN116298737A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-06-23 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种开关柜放电监测系统、方法和设备 |
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