CN211148830U - 基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其其可实现高压电器设备金具之间异常放电的可靠检测，而且成本低、效率高且使用方便。该装置包括：电弧光探测部，其包括紫外光探测器和可见光探测器，所述紫外光探测器和可见光探测器用于分别采集一次设备发出的紫外光信号和可见光信号；光信号传输部，其包括与电弧光探测部相连的多级伸缩杆，所述多级伸缩杆内嵌入有第一光缆，所述第一光缆的一端与电弧光探测部相连，另一端与电弧光分析显示部相连；电弧光分析部，其包括处理器和光电转换器，所述光电转换器用于将光信号传输部传送来的光信号转化为相应电信号，并经通信接口传送至处理器。
Description
技术领域
本公开属于放电检测领域，尤其涉及一种基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
电网中高压电器种类繁多，断路器、变压器、开关柜等一次设备高压电器设备长期运行在高电场、高磁场的环境中，当出现恶劣天气、电磁环境发生变化等条件下，很容易发生异常放电现象。电弧产生的能量很容易破坏设备的结构，严重者会引起开关跳闸、设备损坏，甚至高压设备燃烧、爆炸，造成大面积停电，甚至导致人身伤亡事故出现。有研究表明，电弧是电气火灾的罪魁祸首之一。当电弧电流大于0.5A时就可能引起火灾，当电弧电流达到2～10A时，就能产生2000℃以上的高温，高温能量在开关柜等有限空间内聚集，很容易出现燃烧、爆炸。而且高温高压下，电气设备产生的有毒气体也可能对设备维护人员造成人身伤害。
发明人发现，国内外的光谱探测仪器普遍昂贵，例如紫外成像仪和局放仪等设备价格昂贵，用于供电设备放电检测成本高昂，很难普及。因此，现有的放电检测设备存在成本高、效率低且使用不方便的问题。
实用新型内容
为了解决上述问题，本公开提供一种基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其可实现高压电器设备金具之间异常放电的可靠检测，而且成本低、效率高且使用方便。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，包括：
电弧光探测部，其包括紫外光探测器和可见光探测器，所述紫外光探测器和可见光探测器用于分别采集一次设备发出的紫外光信号和可见光信号；
光信号传输部，其包括与电弧光探测部相连的多级伸缩杆，所述多级伸缩杆内嵌入有第一光缆，所述第一光缆的一端与电弧光探测部相连，另一端与电弧光分析显示部相连；
电弧光分析部，其包括处理器和光电转换器，所述光电转换器用于将光信号传输部传送来的光信号转化为相应电信号，并经通信接口传送至处理器。
作为一种实施方式，所述电弧光探测部还包括聚光镜，所述紫外光探测器和可见光探测器均设置在聚光镜的中心区域位置处。
作为一种实施方式，所述紫外光探测器和可见光探测器通过固定支架直接固定在一次设备外壳上。
作为一种实施方式，所述紫外光探测器和可见光探测器均设置有光纤接口，所述光纤接口与第二光缆相连，所述第二光缆的另一端与电弧光分析部相连。
作为一种实施方式，所述处理器还与显示器相连，所述显示器用于显示处理器输出的光强信息。
作为一种实施方式，所述处理器还与报警器相连，所述报警器用于接收处理器输出的报警信号并进行报警。
作为一种实施方式，所述通信接口包括RS485通讯接口和基于TTL电平模拟接口。
作为一种实施方式，所述处理器还与模拟量接口电路相连。
本公开的有益效果是：
(1)本公开的电弧光探测部包括紫外光探测器和可见光探测器，利用紫外光探测器和可见光探测器分别采集一次设备发出的紫外光信号和可见光信号并转化成相应电信号，这样能够充分捕捉紫外光的特征量和可见光的特征量，提高探测的采集精度和可靠性。
(2)本公开的光信号传输部采用多级伸缩杆结构，很好的解决了便携式测试时，光纤传输的接口问题；也解决了测试人员的安全距离问题，使得高压设备放电的便携式检测成为了可能，提高了测试安全性。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例的一种基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
经过研究表明，电弧光是由紫外光和可见光组成的，而电弧光中紫外光强度占总强度的70％以上，本公开实施例通过检测紫外光和可见光的能量和光谱，研制成本低廉、使用方便、易于普及的金具端部异常放电检测装置，实现了对高压电力设备的可靠、长效监测，提高电网供电的可靠性。
图1是本公开实施例的一种基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置结构示意图。
如图1所示，一种基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，包括：
(1)电弧光探测部，其包括紫外光探测器和可见光探测器，所述紫外光探测器和可见光探测器用于分别采集一次设备发出的紫外光信号和可见光信号。
紫外光探测器在光源从正入射到侧面入射之间的每个角度的响应度基本上一致，其中侧面入射时的响应度是正入射时的70％～130％；当光偏离正入射方向90°～135°时，响应度仍可达到正入射时的50％以上，体现了广角大范围灵敏度一致性。
在具体实施中，紫外光探测器可采用氮化镓传感器来实现；氮化镓(GaN)是一种新型的半导体材料，由于具有很大的禁带宽度，对可见光完全不吸收，是最常见的紫外线传感器材料。GaN紫外传感器具有体积小、灵敏度高、抗可见光干扰能力强、功耗低、寿命长等优点。早期的紫外传感器是基于硅材料，但由于硅基光电二极管对可见光有强烈的响应，形成本来不需要的电信号，导致测量精度不高；GaN紫外传感器恰恰克服了硅基光电二极管这一本征限制，其精度远远高于硅基紫外传感器。
氮化镓传感器可采用GTV-UVC-L或GS-ABC-2835M等型号。
需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择紫外光探测器的结构及其中的紫外光探测相应传感器。
在具体实施中，可见光探测器是专门用于检测电力系统故障电弧、变压器及高压线电弧等的可见光敏感传感器，接收弧光的光谱范围极宽，大大提高了系统的光谱检测范围，可在180°×360°的半空间中接收光信号，且在入射到传感器上的光强度相同的情况下，输出偏差＜30％。
需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择可见光探测器的型号。
作为另一种实施方式，所述电弧光探测部还包括聚光镜，所述紫外光探测器和可见光探测器均设置在聚光镜的中心区域位置处。
本实施例增加聚光设施，大大提高电弧探测可靠性；其中，微弱光源信号的采集中，最大的问题是信号捕捉问题，能够可靠的捕捉到信号是探测工作的重中之重，因此有利于信号捕捉的微小改进都是一种创新，聚光镜利用光的反射将光源信号尽可能多的汇聚到探测器上，提高了探测的可靠性。
作为另一种实施方式，所述紫外光探测器和可见光探测器通过固定支架直接固定在一次设备外壳上。
其中，当弧光探头直接安装在开关柜、断路器等一次设备上时，可以不用聚光镜，而是将弧光探头通过固定支架直接固定在一次设备外壳上。
本实施例的电弧光探测部包括紫外光探测器和可见光探测器，利用紫外光探测器和可见光探测器分别采集一次设备发出的紫外光信号和可见光信号并转化成相应电信号，这样能够充分捕捉紫外光的特征量和可见光的特征量，提高探测的采集精度和可靠性。
(2)光信号传输部，其包括与电弧光探测部相连的多级伸缩杆，所述多级伸缩杆内嵌入有第一光缆，所述第一光缆的一端与电弧光探测部相连，另一端与电弧光分析显示部相连。
本实施例的光信号传输部采用多级伸缩杆结构，很好的解决了便携式测试时，光纤传输的接口问题；也解决了测试人员的安全距离问题，使得高压设备放电的便携式检测成为了可能，提高了测试安全性。
作为另一种实施方式，所述紫外光探测器和可见光探测器均设置有光纤接口，所述光纤接口与第二光缆相连，所述第二光缆的另一端与电弧光分析部相连。
本实施例利用光缆传输信号使得信号衰减小，提高了数据传输的准确性；而且这种方式传输距离长，可以在远离一次供电设备的地方开展电弧光的连续探测工作，保证了探测的安全性和可靠性。
(3)电弧光分析部，其包括处理器和光电转换器，所述光电转换器用于将光信号传输部传送来的光信号转化为相应电信号，并经通信接口传送至处理器。
具体地，处理器可采用PLC或FPGA等可编程逻辑器件实现。
光电转换器(又名光纤收发器)，有百兆光纤收发器和千兆光纤收发器之分，是一种快速以太网，其数据传输速率达1Gbps,仍采用CSMA/CD的访问控制机制并与现有的以太网兼容，在布线系统的支持下，可以使原来的快速以太网平滑升级并能充分保护用户原来的投资，千兆网技术已成为新建网络和改造的首选技术，由此对综合布线系统的性能要求也提高。相关品牌有TP-link，TC-net，三旺通信，汉信通信等厂家，其中有工业级的也有商用型的，一般商用型的参数指标较低，范围较窄；工业级的性能更优，适用于工业环境。
作为另一种实施方式，所述处理器还与显示器相连，所述显示器用于显示处理器输出的光强信息。
其中，显示器可为LCD显示屏来实现。
需要说明的是，显示器也可采用其他显示屏结构，比如LED显示屏或触摸屏结构来实现。
作为另一种实施方式，所述处理器还与报警器相连，所述报警器用于接收处理器输出的报警信号并进行报警。
其中，报警器可为声光报警器。
作为另一种实施方式，所述通信接口包括RS485通讯接口和基于TTL电平模拟接口。
其中，RS485通讯接口和基于TTL电平模拟接口的电路结构均为现有结构。
作为另一种实施方式，所述处理器还与模拟量接口电路相连。
其中，模拟量接口电路为现有结构，用于接收模拟量信号；
采用分体式设计，检测装置的每一部分都能实现独立的功能，使得检测装置的每一部分都能应用于不同的场合，实现一机多用，大大降低了后期检测工作的成本；支持可见光和紫外光探测、支持多种数据输出方式，增加了传感器的通用性，降低了探测成本。
本实施例从电弧光捕捉、采集、到传输、到分析实现电弧光的全光纤通路。在满足检测现场电磁环境的同时，提高了安全性，实现安全、可靠监测；整个基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置各个部分之间材料简单的通用连接方式，使检测装置做到操作简易化。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其特征在于，包括：
电弧光探测部，其包括紫外光探测器和可见光探测器，所述紫外光探测器和可见光探测器用于分别采集一次设备发出的紫外光信号和可见光信号；
光信号传输部，其包括与电弧光探测部相连的多级伸缩杆，所述多级伸缩杆内嵌入有第一光缆，所述第一光缆的一端与电弧光探测部相连，另一端与电弧光分析显示部相连；
电弧光分析部，其包括处理器和光电转换器，所述光电转换器用于将光信号传输部传送来的光信号转化为相应电信号，并经通信接口传送至处理器。
2.如权利要求1所述的基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其特征在于，所述电弧光探测部还包括聚光镜，所述紫外光探测器和可见光探测器均设置在聚光镜的中心区域位置处。
3.如权利要求1所述的基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其特征在于，所述紫外光探测器和可见光探测器通过固定支架直接固定在一次设备外壳上。
4.如权利要求1所述的基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其特征在于，所述紫外光探测器和可见光探测器均设置有光纤接口，所述光纤接口与第二光缆相连，所述第二光缆的另一端与电弧光分析部相连。
5.如权利要求1所述的基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其特征在于，所述处理器还与显示器相连，所述显示器用于显示处理器输出的光强信息。
6.如权利要求1所述的基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其特征在于，所述处理器还与报警器相连，所述报警器用于接收处理器输出的报警信号并进行报警。
7.如权利要求1所述的基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其特征在于，所述通信接口包括RS485通讯接口和基于TTL电平模拟接口。
8.如权利要求1所述的基于光纤信号传输的金具端部异常放电检测装置，其特征在于，所述处理器还与模拟量接口电路相连。
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