CN109975735A - 一种单纤型弧光传感器自检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单纤型弧光传感器自检方法，包括弧光探头、传输光纤、透镜、Y型导光柱、光源、光探测器，弧光探头连接传输光纤，传输光纤的另一端面位于透镜的焦点位置，透镜连接有Y型导光柱，Y型导光柱的两个端面分别连接光源和光探测器。本发明解决了现有生产工艺复杂、一致性差等问题，提高了可生产性及量产可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统电弧光检测设备技术领域，具体说是一种单纤型弧光传感器自检方法。
背景技术
电力系统中一旦发生短路故障，就会产生巨大的电弧光。电弧光发生时，通常伴随巨大的光能和热能释放。这些辐射对电力系统有着很大的破坏作用，有时还会造成操作人员的伤亡事故。电弧光的危害程度取决于电弧光的持续时间，探测弧光并及时快速切断电路对于保证电力安全运行有重要意义。弧光传感器是弧光探测中非常重要的环节，由于安装在高压设备上，一旦安装后很难拆下来。在长期运行过程中，弧光传感器可能会由于某些原因发生失效。如果弧光传感器缺少光路自检功能，用户便无法知道弧光传感器是否正常工作。当真正发生故障时，由于传感器的故障可能会造成弧光保护装置拒动。因此带自检功能的弧光传感器对于弧光保护装置的正常运行有非常重要的意义。
上世纪90年代ABB开始研发用于开关柜的弧光保护产品。同期国外开始研发弧光保护产品的厂家还有Siemens、Schneider、Moeller等。国内弧光保护起步较晚，但随着国内电力行业的发展，越来越多的科研院所和设备厂家开始研究和生产相关产品。目前弧光传感器自检方法主要包括单纤型自检和双纤型自检两大类，单纤型自检方法由于对外只有一根光纤，且不需要单独的光源发送模块，因此相比双纤型自检降低了光纤成本并减小了尺寸，但也存在可生产性和一致性差等缺点。现有单纤型自检方法有两种：1)光学分束器方法，采用的空间型光学分束器，抗震性能较差，生产工艺复杂，且存在杂散光干扰问题；2)环形器的全光纤型方法，采用了光纤环形器，抗震性能较好，但是由于需要光纤熔接，存在生产工艺复杂问题。针对上述问题，本发明采用一体化的Y型导光柱及配套解决方案，解决了现有方案生产工艺复杂、一致性差等问题，提高了可生产性及量产可靠性。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种单纤型弧光传感器自检方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种单纤型弧光传感器自检方法，包括弧光探头、传输光纤、透镜、Y型导光柱、光源、光探测器，弧光探头连接传输光纤，传输光纤的另一端面位于透镜的焦点位置，透镜连接有Y型导光柱，Y型导光柱的两个端面分别连接光源和光探测器。
本发明进一步的设计方案中，上述聚光柱为具有芯层和外层的圆柱棒状，外层由聚四氟乙烯材料组成，折射率为1.38～1.42，芯层由透明聚合物光学材料制成，折射率为1.49～1.53。
本发明进一步的设计方案中，所述弧光探头包括单面镜。
本发明进一步的设计方案中，所述透镜为石英材质或PMMA材质或玻璃材质或聚苯乙烯材质，所述透镜的焦距范围是3～12mm。
本发明进一步的设计方案中，所述Y型导光柱为PMMA材质或石英材质或玻璃材质或聚苯乙烯材质。
本发明进一步的设计方案中，所述Y型导光柱连接所述光源的支路直径小于连接光探测器的支路直径。
本发明进一步的设计方案中，所述光源发出的光为紫光或红光。
本发明进一步的设计方案中，所述Y型导光柱和光探测器之间还有滤光片。
本发明进一步的设计方案中，所述Y型导光柱的两个支路之间还包括隔板，所述隔板为不透光材料制成，用于解决串光问题，避免光源发出的光对光探测器的干扰。
本发明具有以下突出的有益效果：
本发明解决了现有方案生产工艺复杂、一致性差等问题，提高了可生产性及量产可靠性。
附图说明
图1是本实施例中单纤型弧光传感器自检方法的结构示意图；
图1中，1-弧光探头，2-单面镜，3-光电转换器，4-滤光片，5-光探测器，6-传输光纤，7-透镜，8-Y型导光柱，9-光源，10-隔板。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明:
实施例1
参见附图1，一种单纤型弧光传感器自检方法，包括弧光探头(1)、传输光纤(6)、透镜(7)、Y型导光柱(8)、光源(9)、光探测器(5)，弧光探头(1)连接传输光纤(6)，传输光纤(6)的另一端面位于透镜(7)的焦点位置，透镜(7)连接有Y型导光柱(8)，Y型导光柱(8)的两个端面分别连接光源(9)和光探测器(5)，光源(9)发出的光为蓝光，弧光探头(1)包括单面镜(2)，单面镜(2)为镀膜玻璃，可以反射光源(9)发出的蓝光，并透射其它波长的光，透镜(7)为石英材质，透镜(7)的焦距范围是5mm，Y型导光柱(8)为PMMA(亚克力)材质，Y型导光柱(8)连接所述光源(9)的支路直径小于连接光探测器的支路直径，Y型导光柱(8)的两个支路之间还包括隔板(10)，隔板(10)为不透光材料，用于解决串光问题，避免光源(9)发出的光对光探测器(5)的干扰。
本实施例中的弧光探头(1)可以在传统的点式弧光探头基础上增加单面镜(2)实现，传输光纤(6)为塑料光纤，光探测器(5)为光电二极管，Y型导光柱(8)可以开模实现。实际使用时，光电转换器(3)还应根据实际需求配置外壳，用于固定各个部件并提供防护。
弧光传感器的自检方法如下：光源(9)定期发射蓝光脉冲，如果回路正常，此脉冲光经Y型导光柱(8)、透镜(7)然后进入传输光纤(6)，然后被单面镜(2)反射，重新返回到Y型导光柱(8)并被光探测器(5)探测到；如果回路有断线或其它损坏，则Y型导光柱(8)无法检测到返回的脉冲光。
和现有产品相比，本发明采用一体化的Y型导光柱及配套解决方案，避免了光学分束器人工涂胶安装效率和一致性问题，也避免了小尺寸光纤环形器的光纤熔接产生的生产效率问题，提高了可生产性及量产可靠性。
实施例2
本实施例中的单纤型弧光传感器自检方法与实施例1中的不同之处在于：Y型导光柱(8)和光探测器(5)之间有滤光片(4)，滤光片(4)可以过滤光源(9)发出的蓝光，单面镜(2)两个面均涂有蓝光激发产生红光的荧光粉。弧光传感器的自检过程如下：光源(9)定期发射蓝光脉冲，如果回路正常，此脉冲光经Y型导光柱(8)、透镜(7)然后进入传输光纤(6)，并激发单面镜(2)上的荧光粉，产生红光，红光通过传输光纤(6)进入Y型导光柱(8)并被光探测器(5)探测到；如果回路有断线或其它损坏，则Y型导光柱(8)无法检测到脉冲光。由于滤光片(4)可以过滤光源(9)发出的蓝光，本实施例进一步降低了光源(9)产生的散光对滤光片(4)的干扰。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种单纤型弧光传感器自检方法，包括弧光探头(1)、传输光纤(6)、透镜(7)、Y型导光柱(8)、光源(9)、光探测器(5)，其特征在于，所述弧光探头(1)连接传输光纤(6)，所述传输光纤(6)的另一端面位于透镜(7)的焦点位置，所述透镜(7)连接有Y型导光柱(8)，所述Y型导光柱(8)的两个端面分别连接光源(9)和光探测器(5)。
2.根据权利要求1所述的单纤型弧光传感器自检方法，其特征在于，所述弧光探头(1)包括单面镜(2)。
3.根据权利要求1所述的单纤型弧光传感器自检方法，其特征在于，所述透镜(7)为石英材质或PMMA材质或玻璃材质或聚苯乙烯材质，所述透镜(7)的焦距范围是3～12mm。
4.根据权利要求1所述的单纤型弧光传感器自检方法，其特征在于，所述Y型导光柱(8)为PMMA材质或石英材质或玻璃材质或聚苯乙烯材质。
5.根据权利要求1所述的单纤型弧光传感器自检方法，其特征在于，所述Y型导光柱(8)连接所述光源(9)的支路直径小于连接光探测器的支路直径。
6.根据权利要求1所述的单纤型弧光传感器自检方法，其特征在于，所述光源(9)发出的光为紫光或红光。
7.根据权利要求1所述的单纤型弧光传感器自检方法，其特征在于，所述Y型导光柱(8)和光探测器(5)之间还有滤光片(4)。
8.根据权利要求1所述的单纤型弧光传感器自检方法，其特征在于，所述Y型导光柱(8)的两个支路之间还包括隔板(10)，所述隔板(10)不透光，用于解决串光问题，避免光源(9)发出的光对光探测器(5)的干扰。
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