CN203981803U - 光学电场传感器监测绝缘子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学电场传感器监测绝缘子装置，它的LED光源与单模光纤的一端连接，电机的输出轴连接有齿轮，绝缘筒的一端安装有传动齿轮，齿轮和传动齿轮啮合，光学传感头内设有安装通孔，绝缘筒的另一端穿入所述安装通孔内并与安装通孔固定连接，单模光纤的另一端连接光纤接收模块的信号输入端，光纤接收模块的信号输出端连接解调器的信号输入端，解调器的信号输出端连接计算机的数据通信端。本实用新型在判断绝缘子的劣化程度时，不会引起电场的畸变，不受温湿度影响，同时具有操作简便、准确性高和稳定性高等优势，能够极大的提高劣化绝缘子的检测效率。

Description

光学电场传感器监测绝缘子装置

技术领域

本实用新型涉及光传感检测技术领域，具体地指一种光学电场传感器监测绝缘子装置。

背景技术

随着我国电力系统的不断发展，电网安全、稳定运行越来越受到重视。绝缘子在输配电系统中应用广泛，尤其是在近年大力发展的超高压、特高压交、直流输电系统中，绝缘子的安全运行问题更是直接决定了整个系统的投资以及安全水平。由于绝缘子长期运行于强电场、高温日照、机械应力、湿度、污秽物等环境下，当其劣化达到一定程度时，其绝缘性能就会降低。绝缘子的劣化将直接影响电力系统的安全稳定运行，如果绝缘子串中存在零值，一旦发生闪络，零值绝缘子的钢帽经常会炸裂或脱开，从而出现绝缘子串的掉串和电力线路的导线落地等严重事故，有可能造成人员和财产的巨大损失。

根据国外运行资料可知，在基本相同的运行环境条件下，直流线路绝缘子的运行损坏率高于交流线路，直流线路绝缘子的年损率可达0.2％～0.5％，相当于交流线路的10～20倍。对直流输电线路不良绝缘子的检测成为了一项紧迫的工作。国内外在线检测绝缘子的研究十分活跃，采用的检测技术主要有红外成像法和电场法，但是红外成像法存在温度变化不明显，难以通过红外热成像加以区别，存在检测盲区的问题。而现有电场法中的电子类电场检测设备会引起电场的严重畸变。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要提供一种光学电场传感器监测绝缘子装置，该装置在对绝缘子进行在线检测时，不会引起电场的严重畸变，而且，该装置能够在不受环境温湿度影响的情况下准确检测出运行绝缘子串的电场分布数据。

为实现此目的，本实用新型所设计的光学电场传感器监测绝缘子装置，其特征在于：它包括LED光源、单模光纤、套在单模光纤外部并与单模光纤固定连接的绝缘筒、光学传感头、光纤接收模块、解调器、计算机、电机，其中，所述LED光源与单模光纤的一端连接，电机的输出轴连接有齿轮，绝缘筒的一端安装有传动齿轮，所述齿轮和传动齿轮啮合，所述光学传感头内设有安装通孔，所述绝缘筒的另一端穿入所述安装通孔内并与安装通孔固定连接，所述单模光纤的另一端连接光纤接收模块的信号输入端，光纤接收模块的信号输出端连接解调器的信号输入端，解调器的信号输出端连接计算机的数据通信端。

本实用新型的工作过程为：操作人员首先将本实用新型安装在绝缘子傍的杆塔上，然后启动本实用新型，LED光源发出一束激光，经单模光纤传至光学传感头，电机通过齿轮和传动齿轮驱动绝缘筒转动，绝缘筒的转动带动光学传感头和单模光纤同步转动，光学传感头的旋转以产生交变的电场(转动的晶体将直流电场转变为交流电场)，从而改变光学传感头内部单模光纤内光束的光强(泡克尔效应)，光强变化后的信息经单模光纤传至光纤接收模块，光纤接收模块将光强变化后的信息转换为电信号传输给解调器进行解调，得到的信息传输给计算机用于分析绝缘子的劣化程度。

本实用新型的有益效果：

本实用新型利用光学传感头实现对绝缘子串电场分布的检测，从而判断绝缘子的劣化程度，有效克服现有电子类电场检测设备会引起电场的严重畸变以及检测结果受温湿度影响大等不足，本实用新型在判断绝缘子的劣化程度时，不会引起电场的畸变，不受温湿度影响，同时具有操作简便、准确性高和稳定性高等优势，能够极大的提高劣化绝缘子的检测效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中光学传感头的结构示意图；

图3为本实用新型中光学传感头的剖视结构示意图；

图4为本实用新型中套有单模光纤的绝缘筒的横截面结构示意图。

其中，1—LED光源、2—单模光纤、3—绝缘筒、4—光学传感头、4.1—通孔、4.2—第一玻璃段、4.3—第二玻璃段、4.4—晶体段、5—光纤接收模块、6—解调器、7—计算机、8—电机、9—齿轮、10—传动齿轮。

具体实施方式

以下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1～4所示的光学电场传感器监测绝缘子装置，它包括LED光源1、单模光纤2、套在单模光纤2外部并与单模光纤2固定连接的绝缘筒3、光学传感头4、光纤接收模块5、解调器6、计算机7、电机8，其中，所述LED光源1与单模光纤2的一端连接，电机8的输出轴连接有齿轮9，绝缘筒3的一端安装有传动齿轮10，所述齿轮9和传动齿轮10啮合，所述光学传感头4内设有安装通孔4.1，所述绝缘筒3的另一端穿入所述安装通孔4.1内并与安装通孔4.1固定连接，所述单模光纤2的另一端连接光纤接收模块5的信号输入端，光纤接收模块5的信号输出端连接解调器6的信号输入端，解调器6的信号输出端连接计算机7的数据通信端。绝缘筒3用于保护单模光纤2，并确保操作人员安全。

上述技术方案中，所述光学传感头4包括第一玻璃段4.2、第二玻璃段4.3和晶体段4.4，所述第一玻璃段4.2粘接在晶体段4.4的一端，第二玻璃段4.3粘接在晶体段4.4的另一端，所述第一玻璃段4.2、第二玻璃段4.3和晶体段4.4均开设相互连通且同轴布置的安装通孔4.1。上述晶体段4.4为BGO晶体(BGO是Bi2O3-GeO2系化合物的总称锗酸铋的缩写)，BGO晶体介电常数小、化学性质稳定，不易潮解，工业化程度高，成为最理想的传感材料，在电场中会产生感应双折射，双折射的大小与电场强度成正比。不加电场时，入射光在晶体内不发生双折射，加电场后，晶体感生双折射，光的相位发生变化，通过检测相位差可以反映电场强度。

上述技术方案中，所述安装通孔4.1设置在第一玻璃段4.2、第二玻璃段4.3和晶体段4.4的轴心上。

本实用新型的设计原理为：绝缘子的劣化表现为局部电阻降低，同时也必然伴随着表面电压的重新分布以及绝缘子内、外的电场重新分布，如果能寻找到各种绝缘子的劣化和其周围空间中电场重新分布的关系，并且准确测量到空间中的电场分布的变化情况，就能通过电场测量的手段来表征绝缘子的劣化情况。本实用新型采用一种新型劣化绝缘子监测方法，即采用光学传感头4对绝缘子串的电场分布进行检测，通过对绝缘子串电场分布的分析，能够在高压环境下不受电磁场干扰及环境气候的影响，并且能够在不停电的情况下，以不接触绝缘子金具端的方式测量到绝缘子串电场分布，测得的电场强度通过现有的大量试验数据的处理修正来表征绝缘子的状态，进而分析绝缘子串的绝缘情况，找出劣化绝缘子。

本实用新型可以实现劣化绝缘子的状态监测，满足电力系统安全稳定运行的需求。以110kV线路8片绝缘子为例,将每片绝缘子看成圆盘,将光学传感头4分别设置在离绝缘子串50cm和100cm的位置，用于检测电场分布曲线，从而可以对劣化绝缘子进行定位。

本说明书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 (3)

1.一种光学电场传感器监测绝缘子装置，其特征在于：它包括LED光源(1)、单模光纤(2)、套在单模光纤(2)外部并与单模光纤(2)固定连接的绝缘筒(3)、光学传感头(4)、光纤接收模块(5)、解调器(6)、计算机(7)、电机(8)，其中，所述LED光源(1)与单模光纤(2)的一端连接，电机(8)的输出轴连接有齿轮(9)，绝缘筒(3)的一端安装有传动齿轮(10)，所述齿轮(9)和传动齿轮(10)啮合，所述光学传感头(4)内设有安装通孔(4.1)，所述绝缘筒(3)的另一端穿入所述安装通孔(4.1)内并与安装通孔(4.1)固定连接，所述单模光纤(2)的另一端连接光纤接收模块(5)的信号输入端，光纤接收模块(5)的信号输出端连接解调器(6)的信号输入端，解调器(6)的信号输出端连接计算机(7)的数据通信端。

2.根据权利要求1所述的光学电场传感器监测绝缘子装置，其特征在于：所述光学传感头(4)包括第一玻璃段(4.2)、第二玻璃段(4.3)和晶体段(4.4)，所述第一玻璃段(4.2)粘接在晶体段(4.4)的一端，第二玻璃段(4.3)粘接在晶体段(4.4)的另一端，所述第一玻璃段(4.2)、第二玻璃段(4.3)和晶体段(4.4)均开设相互连通且同轴布置的安装通孔(4.1)。

3.根据权利要求2所述的光学电场传感器监测绝缘子装置，其特征在于：所述安装通孔(4.1)设置在第一玻璃段(4.2)、第二玻璃段(4.3)和晶体段(4.4)的轴心上。