CN202522341U - 光纤避雷器及光纤测温在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤避雷器及光纤测温在线监测系统，所述系统包括光纤避雷器本体、设置在光纤避雷器的电阻片侧面的光栅传感器、数据解调装置、气象数据采集装置、数据发送装置、数据接收装置以及数据处理装置；其中，所述光栅传感器将感测到的波长变化信号传送至所述数据解调装置进行解调，生成波长数据及温度数据，并与所述气象数据采集装置采集到的环境温度数据一并传送至所述数据发送装置，所述数据接收装置通过网络接收所述数据发送装置的数据，并传送至所述数据处理装置进行处理，生成对光纤避雷器的电阻片温度的监测结果。通过本实用新型，可以安全、及时、可靠地实时在线安全监测避雷器电阻片温度。并且，可以节省大量人力及财力。

Description

光纤避雷器及光纤测温在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及采用光纤传感器对氧化锌避雷器电阻片进行在线温度监测的领域，尤其涉及一种避雷器及光纤测温在线监测系统。

背景技术

目前，经过对氧化锌避雷器多年的运行情况分析，一致认为氧化锌电阻片的固有热特性是影响避雷器尤其是超高压避雷器可靠运行的重要因素之一。而当前对于氧化锌避雷器的监测方法，主要还是通过离线测量阻性电流，在线监测全电流，以及红外测温等手段来实现。

现有的采用红外热成像的技术检测避雷器发热状态，是根据拍摄的红外图像判断避雷器发热是否有异常。但是，这种监测方法拍摄的红外图像只能反映避雷器的外部温度，没法判断内部电阻片温度，当外部温度显示异常时，内部电阻片已经严重损坏，可能已经不能起到保护作用。并且红外传感器不易做长期在线监测使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的不能有效监测氧化锌避雷器中电阻片的温度的不足，提供一种带有光栅传感器及光纤测温在线监测系统，以达到安全、及时、可靠地监测避雷器的电阻片温度的目的。

为了达到上述目的，本实用新型实施例公开了一种光纤避雷器，所述光纤避雷器的电阻片侧面贴有光栅传感器，所述光栅传感器沿着电阻片形成准分布式的光栅测温结构，通过光信号传输感测到的温度变化值。

为了达到上述目的，本实用新型实施例还公开了一种光纤测温在线监测系统，所述系统包括光纤避雷器本体、设置在所述光纤避雷器的电阻片侧面的光栅传感器、数据解调装置、气象数据采集装置、数据发送装置、数据接收装置以及数据处理装置；其中，所述光栅传感器通过光纤连接至所述数据解调装置，所述数据解调装置和所述气象数据采集装置连接至所述数据发送装置，所述数据发送装置通过网络连接所述数据接收装置，所述数据接收装置连接至所述数据处理装置；所述光栅传感器将感测到的波长变化信号传送至所述数据解调装置进行解调，生成波长数据及温度数据，并与所述气象数据采集装置采集到的环境温度数据一并传送至所述数据发送装置，所述数据接收装置通过网络接收所述数据发送装置的数据，并传送至所述数据处理装置进行处理，生成对光纤避雷器的电阻片温度的监测结果。

优选地，所述光栅传感器沿着光纤避雷器的电阻片形成准分布式的光纤测温结构，通过光信号传输感测到的温度变化值。

优选地，所述光纤传感器为布拉格光栅传感器。

优选地，所述数据解调装置包括光源、隔离器、可调滤波器、光电池、反馈电路、耦合器以及参考光栅；其中，所述隔离器连接所述光源，用于保证所述光源发出的光进行单方向传送，所述可调滤波器连接所述隔离器，所述可调滤波器与所述参考光栅连接至所述耦合器，所述耦合器连接所述光电池，所述光电池连接所述反馈电路，所述反馈电路连接所述可调滤波器；打开光源，调整所述可调滤波器的起始频率，根据所述光电池的输出值通过所述反馈电路来调整所述可调滤波器的频率，并根据所述参考光栅计算生成所述光栅传感器传送来的波长变化信号的光栅波长值。

优选地，所述数据发送装置为GSM发送器，所述数据接收装置为GSM接收器，所述网络为GSM无线网络。

优选地，所述数据处理装置为下位机。

本实用新型通过研究带有光栅传感器的避雷器及避雷器光纤测温在线监测装置，最终形成可以在线监测避雷器电阻片温度的方法，为实现氧化锌避雷器的状态监测提供手段。本实用新型采取的手段为：通过光信号传输温度变化值，采用可调滤波器的方法进行光栅传感信号的解调，将光传感信号传换成温度信号的数字量，再通过GSM短信方式将数字量传送到后台管理系统处理，整个检测过程只有无源光信号，故不受高电压的影响，适合高压现场使用，且监测信号安全、及时、可靠，使得实时在线安全监测避雷器电阻片温度成为可能。并且，本实用新型可以在不停电的情况下对避雷器的氧化锌电阻片进行实时、在线监测，能够防止雷击时避雷器失效对电力设备冲击等事故的发生，对电网的运行提供安全保障，并且可以节省大量人力及财力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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使用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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的带有光栅传感器的光纤避雷器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的光纤测温在线监测系统的结构示意图；

图3为本实用新型的光纤测温在线监测系统的一个具体实施例的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的光纤测温在线监测系统中的数据解调装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的光纤测温在线监测系统进行温度监测的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例的带有光栅传感器的光纤避雷器的结构示意图。如图所示，本实用新型的光纤避雷器的电阻片侧面贴有光栅传感器，所述光栅传感器沿着电阻片形成准分布式的光栅测温结构，通过光信号传输感测到的温度变化值。在本实施例中，所述的光纤传感器可为布拉格光纤传感器。

图2为本实用新型实施例的光纤测温在线监测系统的结构示意图。如图所示，本实施例的光纤测温在线监测系统包括光纤避雷器本体1、设置在所述光纤避雷器的电阻片侧面的光栅传感器2、数据解调装置3、气象数据采集装置4、数据发送装置5、数据接收装置6以及数据处理装置7；其中，所述光栅传感器2通过光纤连接至所述数据解调装置3，所述数据解调装置3和所述气象数据采集装置4连接至所述数据发送装置5，所述数据发送装置5通过网络连接所述数据接收装置6，所述数据接收装置6连接至所述数据处理装置7；

所述光栅传感器2将感测到的波长变化信号传送至所述数据解调装置3进行解调，生成波长数据及温度数据，并与所述气象数据采集装置采集到的环境温度数据一并传送至所述数据发送装置5，所述数据接收装置6通过网络接收所述数据发送装置5的数据，并传送至所述数据处理装置7进行处理，生成对光纤避雷器的电阻片温度的监测结果。

在本实施例中，光栅传感器感测到的波长变化信号，与电阻片的温度变化信号实则存在对应关系，因此，将温度信号转换为光信号，不受电磁干扰的影响，安全、及时、可靠。

数据处理装置7为连接至数据接收装置6的下位机，其用于将接收到的波长数据、温度数据及环境温度数据进行处理，例如进行温度变化的比对，从而生成对光纤避雷器中的电阻片温度的监测结果。

图3为本实用新型的光纤测温在线监测系统的一个具体实施例的结构示意图。在本实施例中，所述光栅传感器位于光纤避雷器的电阻片上，沿着光纤避雷器的电阻片形成准分布式的光纤测温结构，通过光信号传输感测到的温度变化值，所述光纤传感器为布拉格光栅传感器。

所述数据发送装置为GSM发送器，所述数据接收装置为GSM接收器，所述网络为GSM无线网络，即通过GSM短信方式将数字量传送到下位机的后台管理系统。

图4为本实用新型实施例的光纤测温在线监测系统中的数据解调装置的结构示意图。如图所示，所述数据解调装置3包括光源301、隔离器302、可调滤波器303、光电池304、反馈电路305、耦合器306以及参考光栅307；其中，所述隔离器302连接所述光源301，用于保证所述光源301发出的光进行单方向传送，所述可调滤波器303连接所述隔离器302，所述可调滤波器303与所述参考光栅307连接至所述耦合器306，所述耦合器306连接所述光电池304，所述光电池304连接所述反馈电路305，所述反馈电路305连接所述可调滤波器303。在本实施例中，光源301可为宽带光源。

数据解调装置的工作流程为：打开光源，调整所述可调滤波器303的起始频率，根据所述光电池304的输出值通过所述反馈电路305来调整所述可调滤波器303的频率，直至可调滤波器303的频率到结束位置，并根据所述参考光栅307结合光电池304的输出值，利用拉格朗日插值法计算生成所述光栅传感器2传送来的波长变化信号的光栅波长值。

图5为本实用新型实施例的光纤测温在线监测系统进行温度监测的方法流程图。如图所示，本实用新型实施例的光纤测温在线监测系统进行温度监测的方法流程为：

步骤S101，利用数据解调装置进行光栅传感器传送的光传感信号(波长变化数据)的解调，生成波长数据及温度数据；

步骤S102，通过气象数据采集装置采集环境气象条件，主要为环境温度数据；

步骤S103，将波长数据、温度数据及环境温度数据打包，通过GSM短信方式传送至下位机；

步骤S104，下位机进行数据处理，生成对光纤避雷器内部电阻片的温度监测结果。

本实用新型的光纤测温在线监测系统对电阻片温度的检测精度可以达到正负1℃，且监测频率的调整范围为5分钟一次至24小时一次；供电方式可采用蓄电池外接太阳能板充电方式；消耗功耗为：检测时小于3W，非检测时小于0.1W。

本实用新型通过研究带有光栅传感器的避雷器及避雷器光纤测温在线监测装置，最终形成可以在线监测避雷器电阻片温度的方法，为实现氧化锌避雷器的状态监测提供手段。本实用新型采取的手段为：通过光信号传输温度变化值，采用可调滤波器的方法进行光栅传感信号的解调，将光传感信号传换成温度信号的数字量，再通过GSM短信方式将数字量传送到后台管理系统处理，整个检测过程只有无源光信号，故不受高电压的影响，适合高压现场使用，且监测信号安全、及时、可靠，使得实时在线安全监测避雷器电阻片温度成为可能。并且，本实用新型可以在不停电的情况下对避雷器的氧化锌电阻片进行实时、在线监测，能够防止雷击时避雷器失效对电力设备冲击等事故的发生，对电网的运行提供安全保障，并且可以节省大量人力及财力。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤避雷器，其特征在于，所述光纤避雷器的电阻片侧面贴有光栅传感器，所述光栅传感器沿着电阻片形成准分布式的光栅测温结构，通过光信号传输感测到的温度变化值。

2.如权利要求1所述的光纤避雷器，其特征在于，所述光纤传感器为布拉格光纤传感器。

3.一种光纤测温在线监测系统，其特征在于，所述系统包括光纤避雷器本体、设置在所述光纤避雷器的电阻片侧面的光栅传感器、数据解调装置、气象数据采集装置、数据发送装置、数据接收装置以及数据处理装置；其中，

所述光栅传感器通过光纤连接至所述数据解调装置，所述数据解调装置和所述气象数据采集装置连接至所述数据发送装置，所述数据发送装置通过网络连接所述数据接收装置，所述数据接收装置连接至所述数据处理装置；

所述光栅传感器将感测到的波长变化信号传送至所述数据解调装置进行解调，生成波长数据及温度数据，并与所述气象数据采集装置采集到的环境温度数据一并传送至所述数据发送装置，所述数据接收装置通过网络接收所述数据发送装置的数据，并传送至所述数据处理装置进行处理，生成对光纤避雷器的电阻片温度的监测结果。

4.如权利要求3所述的光纤测温在线监测系统，其特征在于，所述光栅传感器沿着光纤避雷器的电阻片形成准分布式的光纤测温结构，通过光信号传输感测到的温度变化值。

5.如权利要求4所述的光纤测温在线监测系统，其特征在于，所述光纤传感器为布拉格光栅传感器。

6.如权利要求3所述的光纤测温在线监测系统，其特征在于，所述数据解调装置包括光源、隔离器、可调滤波器、光电池、反馈电路、耦合器以及参考光栅；

其中，所述隔离器连接所述光源，用于保证所述光源发出的光进行单方向传送，所述可调滤波器连接所述隔离器，所述可调滤波器与所述参考光栅连接至所述耦合器，所述耦合器连接所述光电池，所述光电池连接所述反馈电路，所述反馈电路连接所述可调滤波器；

打开光源，调整所述可调滤波器的起始频率，根据所述光电池的输出值通过所述反馈电路来调整所述可调滤波器的频率，并根据所述参考光栅计算生成所述光栅传感器传送来的波长变化信号的光栅波长值。

7.如权利要求3所述的光纤测温在线监测系统，其特征在于，所述数据发送装置为GSM发送器，所述数据接收装置为GSM接收器，所述网络为GSM无线网络。

8.如权利要求3所述的光纤测温在线监测系统，其特征在于，所述数据处理装置为下位机。

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