CN203405513U - 一种基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，包括：绝缘操作杆；设于所述绝缘操作杆的顶端光纤电场传感器；以及光电主机，所述光电主机包括处理器和分别连接在所述处理器上的输入输出模块、显示器、V/I转换模块和光电信号处理模块，其中所述V/I转换模块输出端连接有激光器驱动模块，所述激光驱动模块还连接有激光源，所述激光源通过第一光纤与所述光纤电场传感器的输入端连接；所述光电信号处理模块连接有光电信号检测模块，所述光电信号检测模块通过第二光纤与光纤电场传感器的输出端连接。

Description

一种基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置

技术领域

本实用新型涉及用于检测输电线路中绝缘子绝缘性能的检测装置，具体地指一种基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置。

背景技术

绝缘子在电力系统中起着固定导体、使带电导体与大地保持绝缘的重要作用，其良好的绝缘性和机械性对电网安全、稳定运行具有重要意义。长期暴露在大气环境中的绝缘子容易受到强电场、污秽、温湿度、机械应力等因素的综合作用而出现绝缘性能和机械性能下降现象，造成瓷裙炸裂、钢帽爆炸、钢脚烧断等故障，甚至发展为断串、掉线事故，严重威胁电网安全与稳定。

目前，针对绝缘子带电检测方式的主要有：观察法、紫外成像法、红外测温法、声波检测法、电场法等。以上各种检测方式均存在不足，其中，观察法需要作业人员登塔观测绝缘子表面缺陷，难以发现内部故障；紫外成像法则需要夜间操作，且需在绝缘子局部放电时进行；红外测温法是利用绝缘子故障而引起的局部温度升高来判断，测量仪器复杂，易受引起绝缘子表面温度剧烈变化的环境因素影响；声波法是通过分析绝缘子局部放电发出的声波信号来检测劣化情况，灵敏度较低、容易受背景噪音影响。因此，亟待研究一种能够避免上述现有技术不足的绝缘子检测装置

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，该检测装置通过光纤电场传感器检测经过被测电场强度后变化的光信号，再转换为电信号进行显示。

实现本实用新型目的采用的技术方案是：一种基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，包括：

绝缘操作杆；

光纤电场传感器，设于所述绝缘操作杆的顶端，该光纤电场传感器包括输入端和输出端；以及

光电主机，包括处理器和分别连接在所述处理器上的输入输出模块、显示器、V/I转换模块和光电信号处理模块，其中所述V/I转换模块输出端连接有激光驱动模块，所述激光驱动模块还连接有激光源，所述激光源通过第一光纤与所述光纤电场传感器的输入端连接；所述光电信号处理模块连接有光电信号检测模块，所述光电信号检测模块通过第二光纤与光纤电场传感器的输出端连接。

进一步地，所述处理器还连接有UART通讯模块。

在上述技术方案中，所述光纤电场传感器准直透镜、起偏器和四分之一波片、电光晶体和检偏器。

在所述技术方案中，所述第一光纤和第二光纤均为单模光纤。

本实用新型检测装置的测量原理是基于电场法，通过激光源发出激光耦合入第一光纤，光纤电场传感器内通过准直透镜将激光耦合到空间中，用起偏器使其成为线偏振光，再经过四分之一波片后分裂成圆偏振光，在绝缘子沿面纵向电场作用下，通过电光晶体后，其偏振态不变，但是相位发生了变化，且和被测电场强度呈线性关系。用检偏器将两束相互垂直的偏振光提取同方向分量，得到干涉光强。将出射光进行光电转换、滤波等信号处理，把光强的变化变成电信号的变化，该电信号的变化即反应被测电场的变化，通过显示器显示出来。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1）在高压侧采用绝缘性能好的电光晶体作为传感元件，并采用高绝缘强度的光纤作为信号传输通道，绝缘结构简单，稳定性高、对绝缘子周围场强分布不会造成影响，且受外界环境因素影响较小。

2）相较于传统电磁式互感器的优点在于没有铁心和线圈，不存在磁饱和、铁磁谐振等问题。

附图说明

图1为本实用新型基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置的结构示意图。

图2为图1中光纤电场传感器的结构框图。

图3为图1中光电主机的结构框图。

图中，1-传感头（10-光纤电场传感器）；2-绝缘操作杆；3-光纤（31-第一光纤，32第二光纤）；4-光纤法兰；5-光电主机；6-液晶显示器；7-输入输出按键。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，包括：传感头1、绝缘操作杆2和光电主机5，传感头1设于绝缘操作杆2的顶端。光电主机5的表面设置有液晶显示器6和输入输出按键7，光电主机5的侧面设有的光纤法兰4，通过光纤法兰4安装光纤3。

传感头1包括光纤电场传感器10，如图2所示，本实施例所用光纤电场传感器10包括：准直透镜101、起偏器102和四分之一波片103、电光晶体104和检偏器105，该光纤电场传感器10为本领域技术人员所常用技术手段，此处不再赘述。

如图3所示，本实施例所用光电主机5包括处理器201，处理器201分别连接有光电信号处理模块202、V/I转换电路204、UART通讯模块206、显示模块207和输入输出模块208。其中V/I转换电路204输出端与激光驱动模块205连接，激光驱动模块205与激光源连接209，激光源209与光纤电场传感器10的输入端通过第一光纤31连接；光电信号处理模块202与光电信号检测模块203连接，光电信号检测模块203与光纤电场传感器10的输出端通过第二光纤32连接；显示器207与液晶显示器6连接，用于输出显示信号；输入输出模块208与输入输出按键7连接，用于接收输入输出按键7的信号。

本实用新型的工作过程如下：

作业人员手持绝缘操纵杆2登塔在绝缘子串表面逐片测量，绝缘操纵杆2绝缘强度和长度应符合相应电压等级线路安全作业要求。

同时，通过输入输出模块208向处理器201输入相应命令，处理器201发出指令通过V/I转换电路204转换后控制激光驱动模块205，激光驱动模块205触发激光源209工作，激光源209发出的激光耦合入第一光纤中传输至传感头1中的光纤电场传感器10，光纤电场传感器10中的准直透镜101将激光耦合到空间中，耦合到空间中的光信号经过起偏器102后成为线偏振光，线偏振光再经过四分之一波片103后分裂为圆偏振光。当光通过电光晶体104时，在电压(或电场)的作用下发生双折射又变成椭圆偏振光，椭圆偏振光经检偏器105检偏后变成强度与被测电压成正比的线偏振光，其光路如图2中虚线所示。该线偏振光从光纤电场传感器10输出后其光强与被测电压之间具有线性关系，即输出光强的大小能反映被测电压的大小。

输出光通过第二光纤32输出至光电信号检测模块203后，经光电信号处理模块202进行光电转换、滤波等信号处理，将光强的变化变成电信号的变化，电信号的变化即反应被测电场的变化。电信号最后经过处理器201处理后通过液晶显示器6显示出来供分析所用。

本实施例所用UART通讯模块206用于与上位机的RS232或者USB进行通信控制、电平转换和协议转换。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，其特征在于，包括： 

绝缘操作杆； 

光纤电场传感器，设于所述绝缘操作杆的顶端，该光纤电场传感器包括输入端和输出端；以及 

光电主机，包括处理器和分别连接在所述处理器上的输入输出模块、显示器、V/I转换模块和光电信号处理模块，其中所述V/I转换模块输出端连接有激光驱动模块，所述激光驱动模块还连接有激光源，所述激光源通过第一光纤与所述光纤电场传感器的输入端连接；所述光电信号处理模块连接有光电信号检测模块，所述光电信号检测模块通过第二光纤与光纤电场传感器的输出端连接。 

2.根据权利要求1所述基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，其特征在于：所述处理器还连接有UART通讯模块。 

3.根据权利要求1或2所述基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，其特征在于，所述光纤电场传感器包括：准直透镜、起偏器和四分之一波片、电光晶体和检偏器。 

4.根据权利要求1或2所述基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，其特征在于：所述第一光纤和第二光纤为单模光纤。 

5.根据权利要求3所述基于光纤电场传感器的输电线路绝缘子检测装置，其特征在于：所述第一光纤和第二光纤为单模光纤。 

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