CN213812647U - 一种集成电弧光检测的光纤测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其包括：弧光检测系统、测温系统和上位机；所述弧光检测系统和测温系统均与上位机通过光纤连接；所述弧光检测系统包括相连接的用于获取弧光信号的弧光监测探头和弧光解调模块；所述测温系统包括依序连接的用于发出周期性的脉冲激励光的激励光源、光路耦合光纤、用于接收光信号的温度传感探头、转换处理模块和用于得出温度信息的温度信号处理模块；同时采用温度检测方式和弧光监测方式从两个方向同时进行供电安全的检测，使得检测结果更加可靠。

Description

一种集成电弧光检测的光纤测温装置

技术领域

本实用新型应用于供电安全领域，具体是一种集成电弧光检测的光纤测温装置。

背景技术

在高压电力供电系统中，开关触头、母排、电缆头连接螺母等部位的局部热点温升和打火现象一直是影响系统安全运行的隐患。尤其是在需要大电流的通断瞬间的应用场合，存在瞬间放电现象，情况更为严重。由于瞬间放电，会同时感应出强大磁场，干扰了附近的带电设备与电源运行，致使线路和供电电源含有尖峰脉冲。同时因为感应洛伦磁力，使得金属柜体，以及开关母排连接部分瞬间受力，产生剧烈冲击性振动，导致螺栓松动和接触不良。下次通电的时候，该处将产生接触电阻，并逐渐变大，容易打火、拉弧，使设备出现故障。因此如何有效的进行弧光和温度的安全监测成为行业难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种集成电弧光检测的光纤测温装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其包括：弧光检测系统、测温系统和上位机；所述弧光检测系统和测温系统均与上位机通过光纤连接；所述弧光检测系统包括相连接的用于获取弧光信号的弧光监测探头和弧光解调模块；所述测温系统包括依序连接的用于发出周期性的脉冲激励光的激励光源、光路耦合光纤、用于接收光信号的温度传感探头、转换处理模块和用于得出温度信息的温度信号处理模块；

所述弧光监测探头获取弧光信号后经过传导光纤传到弧光解调模块转换成电压脉冲信号滤波后输出至上位机；所述激励光源发出周期性的脉冲激励光，耦合进光路耦合光纤后传输到温度传感探头的激励荧光材料，激励荧光材料受激励后发出荧光传送至转换处理模块进行光电转换成为电流信号放大电信号后传输至温度信号处理模块得出温度信息后输出至上位机。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述弧光解调模块包括依序连接的光电转换器、低通滤波器和RL下拉电阻；所述光电转换器用于接收弧光监测探头传输的弧光信号并转换为电压脉冲信号；所述低通滤波器用于对电压脉冲信号进行滤波操作；所述RL下拉电阻用于避免安装调试情况下，弧光解调模块拔出时造成通道悬空。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述转换处理模块包括用于将荧光信号进行光电转换成为电流信号的光电探测器和用于电信号放大的放大电路。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述上位机与弧光检测系统和测温系统均采用RS485串行通信方式进行数据连接交互。

本实用新型采用以上技术方案，具有以下有益效果：本实用新型同时采用温度检测方式和弧光监测方式从两个方向同时进行供电安全的检测，使得检测结果更加可靠；利用设置的光电探测器解决了将荧光信号进行光电转换成为电流信号进行监测，利用光电转换器将弧光信号转换为电压脉冲信号，解决了弧光和温度的安全监测的行业难题。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明：

图1为本实用新型原理示意图；

图2为本实用新型弧光监测系统结构示意图；

图3为本实用新型上位机与弧光检测系统和测温系统串行通信示意简图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，本实用新型提供了一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其包括：弧光检测系统、测温系统和上位机；其中、上位机可采用品牌为研华工控机(中国台湾)，配置为IPC-610/AIMB-501G2/G1620/4G/500G/键鼠。所述弧光检测系统和测温系统均与上位机通过光纤连接；所述弧光检测系统包括相连接的用于获取弧光信号的弧光监测探头1和弧光解调模块；其中，弧光监测探头型号为RHG118。弧光解调模块包括依序连接的光电转换器2、低通滤波器3和RL下拉电阻4；其中，低通滤波器：R=100Ω，C=0.47μF；RL下拉电阻：RL=4.7kΩ。所述光电转换器2用于接收弧光监测探头1传输的弧光信号并转换为电压脉冲信号；其中光电转换器的型号为IF-G13。所述低通滤波器3用于对电压脉冲信号进行滤波操作；所述RL下拉电阻4用于避免安装调试情况下，弧光解调模块拔出时造成通道悬空。所述测温系统包括依序连接的用于发出周期性的脉冲激励光的激励光源，激励光源为波长395微米紫光、光路耦合光纤、用于接收光信号的温度传感探头、转换处理模块和用于得出温度信息的温度信号处理模块；其中，温度传感探头为含铕(Eu3+)荧光测温探头。其中转换处理模块包括用于将荧光信号进行光电转换成为电流信号的光电探测器和用于电信号放大的放大电路。其中，光电探测器为PIN光电二极管。上位机与弧光检测系统和测温系统均采用RS485串行通信方式进行数据连接交互。装置实时将监测信号远传后台上位机，通过后台界面监测，可以快速定位到该隐患点，及时处理问题，保证系统可靠运行。其通讯连接方式如图3所示。

所述弧光监测探头1获取弧光信号后经过传导光纤传到弧光解调模块转换成电压脉冲信号滤波后输出至上位机；所述激励光源发出周期性的脉冲激励光，耦合进光路耦合光纤后传输到温度传感探头的激励荧光材料，激励荧光材料受激励后发出荧光传送至转换处理模块进行光电转换成为电流信号放大电信号后传输至温度信号处理模块得出温度信息后输出至上位机。

使用过程中采用本方案进行弧光检测和光纤测温的方法包括如下步骤：

S1，将弧光监测探头和温度监测光纤传感器安装于所需监测位置；

S2，接收温度监测光纤传感器传输的带有温度信息的荧光信号，通过光、电、数字信息的处理，转换为温度信息后存储；

S3，接收弧光监测探头传输的弧光信息，通过光、电处理和转换，获得弧光监测结果，对弧光报警次数进行累计，并储存累加值。

作为一种可能的实施方式，进一步的，步骤S2中通过光、电、数字信息的处理的具体步骤如下：

S21，驱动电路使激励光源发出周期性的脉冲激励光，将其耦合进光纤后传输到传感头激励荧光材料；

S22，荧光材料受激励后发出的荧光由光纤传回，通过滤光片滤光取出所需波长的荧光信号后，再进入光电探测器进行光电转换，转为电流信号；

S23，电信号经过信号处理后，单片机采样输入信号，依据温度和荧光寿命的关系得出温度信息，再加以存储或者输出。

作为一种可能的实施方式，进一步的，步骤S3中通过光、电处理和转换的具体步骤如下：

S31，弧光监测探头将弧光信号通过传导光纤传输给光电转换器，光电转换器将弧光信号转换成电压脉冲信号；由于弧光信号机器及其短暂，仅是ms或μs级宽度，为保证后续电路检测可靠，转换后电压脉冲信号可以保持1s的宽度。

S32，电压脉冲信号经低通滤波器滤波后输出。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S23中的信号处理至少包括电信号放大处理。

以上所述为本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：其包括：弧光检测系统、测温系统和上位机；所述弧光检测系统和测温系统均与上位机通过光纤连接；所述弧光检测系统包括相连接的用于获取弧光信号的弧光监测探头和弧光解调模块；所述测温系统包括依序连接的用于发出周期性的脉冲激励光的激励光源、光路耦合光纤、用于接收光信号的温度传感探头、转换处理模块和用于得出温度信息的温度信号处理模块；

所述弧光监测探头获取弧光信号后经过传导光纤传到弧光解调模块转换成电压脉冲信号滤波后输出至上位机；所述激励光源发出周期性的脉冲激励光，耦合进光路耦合光纤后传输到温度传感探头的激励荧光材料，激励荧光材料受激励后发出荧光传送至转换处理模块进行光电转换成为电流信号放大电信号后传输至温度信号处理模块得出温度信息后输出至上位机。

2.根据权利要求1所述的一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：所述弧光解调模块包括依序连接的光电转换器、低通滤波器和RL下拉电阻；所述光电转换器用于接收弧光监测探头传输的弧光信号并转换为电压脉冲信号；所述低通滤波器用于对电压脉冲信号进行滤波操作；所述RL下拉电阻用于避免安装调试情况下，弧光解调模块拔出时造成通道悬空。

3.根据权利要求1所述的一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：所述转换处理模块包括用于将荧光信号进行光电转换成为电流信号的光电探测器和用于电信号放大的放大电路。

4.根据权利要求1所述的一种集成电弧光检测的光纤测温装置，其特征在于：所述上位机与弧光检测系统和测温系统均采用RS485串行通信方式进行数据连接交互。

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