专利名称：一种用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统。
背景技术：
GIS(气体绝缘金属封闭开关)是将断路器、隔离开关、接地开关、母线、互感器、避雷器等除变压器以外的一切主要物件装入密封的金属壳体内，内部充以SF6气体作为绝缘及灭弧介质，具有占地面积少、不受外界环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点，被广泛应用于各类变电站。GIS是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的20% 40%，但GIS也有其固有的缺点，由于SF6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致GIS内部闪络故障。GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。为保证GIS的密闭性，防止SF6气体密度降低到不安全的值，要对GIS的箱体内压力进行监测。就测压而言，目前各种传感器(压电式、应变电阻式、电容式、电感式)有一个共同的特点都采用电信号的变化来测量。但电器设备如GIS、断路器等往往带有很高的电位，甚至高达几十万伏。在这种高电位、强磁场环境下，电方法测量的干扰严重，不仅测量装置本身工作难度较大，信号的传输、检测和处理也有很大的问题。为此，利用光纤布拉格光栅(FBG)设ii 全光的传感器。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种通过检测各传感器压强的变化，及时发出警报，并能报告出具体位置，及漏气情况等信息，得到的结果精确，反应迅速快捷，及时解决故障提供宝贵的时间的用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统。本实用新型采用以下技术方案来是实现的包括光开关和多路耦合器，所述光开关输出端连接有耦合器一，所述多路耦合器输出端连接有耦合器二，所述耦合器一和耦合器二组合在一起且外部连接有传感器，所述光开关连接有一宽谱光源，所述光开关和多路耦合器输入端上连接有计算机，所述光开关和计算机连接处设置有PC机控制信号系统，所述多路耦合器和计算机连接处串联有光探测器和放电电路。进一步地,所述传感器内部设置有壳体、上光纤布拉格光栅(FBG)、下光纤布拉格光栅(FBG)、悬梁臂、密封圈、金属圆筒和支点,所述上光纤布拉格光栅(FBG)和下光纤布拉格光栅(FBG)设置在支点上下面,所述上光纤布拉格光栅(FBG)、下光纤布拉格光栅(FBG)和支点设置在悬梁臂内，所述悬梁臂设置在金属圆筒内，所述金属圆筒设置在壳体内，所述密封圈设置在金属圆筒的一端，所述壳体上还设置有一进气口。进一步地，所述光开关和多路耦合器可连接多组耦合器和多个传感器。进一步地，所述金属圆筒为自由弹性体。[0010]进一步地,所述计算机设置有GIS系统。本实用新型用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统的有益效果是本设计的项目系统中，由于设有的多个传感器，通过计算机能准时的报告各传感器的压强。通过检测各传感器压强的变化，如有漏气或者压强过大的情况，能及时发出警报，并能报告出具体位置，检测漏气情况等信息显示在计算机上。由于本装置是全光系统，易于在此种高电压，高磁场情况下，得到精确的结果，反应迅速快捷，为及时解决故障提供宝贵的时间。
图I为本实用新型的光纤布拉格光栅的传感原理图；图2为本实用新型的系统原理图。
具体实施方式
本实施例中，参照图I和图2所示，本实用新型用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统，包括光开关I和多路耦合器2，所述光开关I输出端连接有耦合器一 3，所述多路耦合器2输出端连接有耦合器二 4，所述耦合器一 3和耦合器二 4组合在一起且外部连接有传感器5，所述光开关I连接有一宽谱光源6，所述光开关I和多路耦合器2输入端上连接有计算机7，所述光开关I和计算机7连接处设置有PC机控制信号系统8，所述多路耦合器2和计算机7连接处串联有光探测器9和放电电路10。所述传感器5内部设置有壳体11、上光纤布拉格光栅(FBG)12、下光纤布拉格光栅(FBG)13、悬梁臂14、密封圈15、金属圆筒16和支点17，所述上光纤布拉格光栅(FBG) 12和下光纤布拉格光栅(FBG) 13设置在支点17上下面,所述上光纤布拉格光栅(FBG) 12、下光纤布拉格光栅(FBG) 13和支点17设置在悬梁臂14内，所述悬梁臂14设置在金属圆筒16内，所述金属圆筒16设置在壳体11内，所述密封圈15设置在金属圆筒16的一端，所述壳体11上还设置有一进气口 19 ；所述光开关I和多路耦合器2可连接多组耦合器和多个传感器5，本实施例中，两组耦合器和两个传感器5 ；所述金属圆筒16为自由弹性体；所述计算机7设置有GIS系统18。由于光纤布拉格光栅(FBG)是一种波长选择性反射器,利用光栅对温度和应变的效应，通过一些辅助的机敏结构，还可以实现其他多种参数的检测，光纤光栅的反射波长受到被测量的调制产生偏移，解调出波长变化就可以得到被测量。宽谱光源发出的光经过光纤布拉格光栅，会得到反射光，当所处的环境温度改变或者所受到的应力改变时，得到的反射光的中心波长会漂移。宽谱光源先经耦合器一到图2中的“下光纤布拉格光栅(FBG)”，其反射光经耦合器一后再经耦合器二通入图2中的“上光纤布拉格光栅(FBG)光栅”，上“光纤布拉格光栅(FBG)”反射光经耦合器二通向多路耦合器，经光探测器和放大电路。由计算机采集处理并显不O由于压力的作用使得自由弹性体径向发生变形，导致弹性体内悬臂梁自由端挠度的改变，从而使得两只光纤光栅分别受到拉应变和压应变的作用，而且拉应变(正应变)和压应变(负应变)的大小相等，符号相反。由于图2所示的结构使得在压力的作用下，两参数相同的光栅的反射波长分别向长、短波长方向有相同的移动量。两者之差与被测压力间的关系可表示为
Γηη”1 減-厶為—么 _ -,λ Dfi kDK' (2-V) 1其中L和h分别为悬臂梁的长度和厚度，D为自由弹性体的内径，Pe为光纤的光弹系数，4为光栅的布拉格反射波长。两个光栅的反射谱都可用高斯函数表示
/ ^ __ T \ ^S1(A) = M1 exp — 41n 2 - + S1· [ k M J
—( γ_S2(A)^R2 esp -4k2 -+S2其中M1和弋分别是两光栅的布拉格波长，▲11和&為为两光栅反射谱的3dB带宽，民和i 2为光栅的反射率，$和52为常数.而光电探测器接收到的光信号应该是这两个光栅发射信号的卷积，即存在
-fcoW = J α(Λ) -I0-S1 (A)S2 (λ)
—CD其中，α(!)为系统的光衰减系数.将(8)式代入可得
exp -4In 2+S11
X J i 2 exp -41η 2—-γ— +
L L」j
I (Λ-11 ^
=叫 1 2 {(Δ^ ΧξΓ — LW 0其中，C0为积分常数.被测压力的变化将导致两光栅反射光谱的彼此分离，光谱的彼此分离导致光电探测器接收到的光强度发生变化。此系统中，选用的光纤布拉格光栅(FBG)在常态下的中心波长要求一致。这样在弹性体内外压强相同时，光电探测器接收到的光功率最大。当外界的压强变小的时候，悬梁臂上升，上光纤布拉格光栅(FBG)压缩,下光纤布拉格光栅(FBG)拉伸；当外界压强变大的时候，悬梁臂通过支点下压，上光纤布拉格光栅(FBG)拉伸，下光纤布拉格光栅(FBG)压缩，从而使光电探测器接收到的光功率发生相应的变化，测出外界压强。当环境温度改变时，两个光纤布拉格光栅(FBG)的反射峰同时向相同方向移动，光电探测器接收到的光功率不受影响，有效地消除了环境温度对测量的影响。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新 型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统，其特征在于包括光开关和多路耦合器，所述光开关输出端连接有耦合器一，所述多路耦合器输出端连接有耦合器二，所述耦合器一和耦合器二组合在一起且外部连接有传感器，所述光开关连接有一宽谱光源，所述光开关和多路耦合器输入端上连接有计算机，所述光开关和计算机连接处设置有PC机控制信号系统，所述多路耦合器和计算机连接处串联有光探测器和放电电路。
2.根据权利要求I所述的用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统，其特征在于所述传感器内部设置有壳体、上光纤布拉格光栅、下光纤布拉格光栅、悬梁臂、密封圈、金属圆筒和支点，所述上光纤布拉格光栅和下光纤布拉格光栅设置在支点上下面，所述上光纤布拉格光栅、下光纤布拉格光栅和支点设置在悬梁臂内，所述悬梁臂设置在金属圆筒内，所述金属圆筒设置在壳体内，所述密封圈设置在金属圆筒的一端，所述壳体上还设置有一进气口。
3.根据权利要求I所述的用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统，其特征在于所述光开关和多路耦合器可连接多组耦合器和多个传感器。
4.根据权利要求2所述的用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统，其特征在于所述金属圆筒为自由弹性体。
5.根据权利要求I所述的用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统，其特征在于所述计算机设置有GIS系统。
专利摘要一种用于变电站的分布式全光压强传感器检测系统，包括光开关和多路耦合器，所述光开关输出端连接有耦合器一，所述多路耦合器输出端连接有耦合器二，所述耦合器一和耦合器二组合在一起且外部连接有传感器，所述光开关连接有一宽谱光源，所述光开关和多路耦合器输入端上连接有计算机，本设计的项目系统中，由于设有的多个传感器，通过计算机能准时的报告各传感器的压强。通过检测各传感器压强的变化,如有漏气或者压强过大的情况，能及时发出警报，并能报告出具体位置，检测漏气情况等信息显示在计算机上。由于本装置是全光系统，易于在此种高电压，高磁场情况下，得到精确的结果，反应迅速快捷，为及时解决故障提供宝贵的时间。
文档编号G01L11/02GK202693191SQ20122023129
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者彭保进, 朱建成武 申请人:浙江师范大学