一种实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统配网设备故障隐患监测技术领域，具体是一种实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器。
【背景技术】
[0002]电力系统设备的安全隐患一直以来都是必须高度重视的问题，诸如设备老化、接头温度异常升高、柜内压力增大，负载电流突变、设备表面局部放电闪络甚至产生电弧等等，通常情况下子这些故障的发生早起都会有些异常征兆，准确的捕捉这些异常征兆并提前预警，及时对设备进行维护和保养，就有可能有效地避免事故的发生。
[0003]目前，对电网设备表面和触点温度的监测，有人工用红外检测仪进行现场观察记录的方法和用无线测温的方法，但是人工测温无法做到实时，红外测温精度也满足不了要求，而比较流行的无线测温方法，与光纤测温比较，除了抗干扰能力差以外，还需要考虑电池更换问题，或者用小电流互感器取能给测温模块供电，再将测温得到的信号通过无线芯片无线传输给接收器，这种方案虽然实现了温度信号的无线传输，但是由于电池供电需要定时更换电池，而且电池在夏季抗高温能力较差，给电力部门的运营带来影响；而采用电流互感器取能，传感头体积较大，而且布放的位置对取电是否方便影响很大，缺乏普遍适应性。还有一种采用声表面波技术设计，根据温度变化引起的声表面波器件震荡频率变化来测量温度。声表面波器件的核心部件是声表面波振荡器，其无源的工作原理免除了供电问题，克服了有源无线测温方法的问题。但该技术还处于早期发展阶段，目前还存在着在强电场环境下抗干扰能力不强、稳定性较差等问题，难以实现大规模的推广应用。
[0004]电力行业检测局部放电的方法很多。目前比较流行的有紫外成像法、超声波法和超高频法等。这些检测方法在不同的方面都有各自优点，在实践中也都得到了一定程度的应用，但同时也都存在着各自的问题。采用紫外成像法对局部放电进行测量是目前比较先进的方法，原理上也是采用紫外光探测，但价格居高不下，给推广带来了相当难度；采用超高频法来检测局部放电是通过检测设备内部产生的超高频(300?3000MHz)电信号，来实现局部放电的检测和定位，其传感器实际上是接收超高频信号的天线。超高频检测法的优点是能够探测设备内部绝缘的局部放电，但致命的弱点是高频抗干扰能力差；采用超声波法来检测局部放电是通过检测气体放电中产生的超声波，来实现局部放电的检测和定位，此方法精度可靠性都达不到要求。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供一种实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器，其结构优化、成本大幅减小、不易受到环境因素的干扰、检测精度可靠性高。
[0006]—种实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器，包括依次连接的荧光传感头、多模光纤及检测装置，所述检测装置包括LED发射组件、中央处理器、光电探测器、光接收放大电路、触发告警电路、RS485接口及为各个模块供电的电源，光电探测器的光输入端与多模光纤连接，光电转换输出端与光接收放大电路连接，LED发射组件、光接收放大电路、触发告警电路、RS485接口分别与中央处理器连接，LED发射组件用于对准多模光纤的入射口发射紫外光。
[0007]进一步的，所述LED发射组件包括分布在多模光纤的上下两侧的第一 LED、第二LED及与第一 LED、第二 LED连接的LED发射驱动电路。
[0008]进一步的，第一 LED、第二 LED对准多模光纤发射紫外光的入射角〈60度。
[0009]进一步的，中央处理器用于控制LED发射驱动电路驱动第一 LED、第二 LED的发光时间和强度，根据光接收放大电路传送的电信号计算温度值，通过Modbus协议经RS485接口与中央控制室通信。
[0010]本实用新型将紫外光监测与荧光温度传感器合二为一，采用了有源和无源相结合的技术手段，在同一传感器内实现了紫外光与温度的不同探测功能，同时通过发出自检光脉冲，可达到光纤自检(自测试)的目的，与现有通过价格昂贵的紫外成像仪以及温度传感器相比，结构紧凑，同时成本大幅减小，低成本高性价比使得大规模推广电网在线局放监测应用成为可能。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器的结构示意图。
[0012]图中:10—荧光传感头，20—多模光纤，30—检测装置，31—第一 LED，32—第二LED，33—LED发射驱动电路，34 —中央处理器，35—光电探测器，36—光接收放大电路，37—触发告警电路，38—RS485接口，39 —电源，40—中央控制室。
【具体实施方式】
[0013]下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0014]图1所示为本实用新型实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器的结构示意图，所述多功能光纤传感器包括荧光传感头10、多模光纤20及检测装置30，荧光传感头10通过光纤20与检测装置30连接，荧光传感头10是根据其荧光衰减期随温度变化而变化的原理制成，同时将紫外光变换成可见光传到多模光纤20内。
[0015]检测装置30包括LED发射组件、中央处理器34、光电探测器35、光接收放大电路36、触发告警电路37、RS485接口 38及为各个模块供电的电源39，光电探测器35的光输入端与多模光纤20连接，光电转换输出端与光接收放大电路36连接，LED发射组件、光接收放大电路36、触发告警电路37、RS485接口 38分别与中央处理器34连接。
[0016]所述LED发射组件为双LED发射单元，包括第一 LED31、第二 LED32及与第一LED31、第二 LED32连接的LED发射驱动电路33，第一 LED31、第二 LED32分布在多模光纤20的上下两侧，对准多模光纤20的入射口发射紫外光，入射角〈60度，紫外光进入多模光纤20后到达荧光传感头10后反射回来被光电探测器35探测接收以进行温度的检测。采用双LED光源发射是为了保证足够的激发强度以激发荧光粉，从而增加测温精度和可靠性。
[0017]本实用新型光纤传感器安装在开放空间，例如母线室或其他容易产生放电的地方，多模光纤20安装间隔最大可以达到5米。荧光传感头10感光部分安装在10mm孔中，面向要保护的部分，用自攻螺丝固定。
[0018]多模光纤20通过标准ST接头或SMA905接头接入光电探测器35，并安装在仪表控制室内。设备局部放电过程中，伴随有发光辐射现象，其辐射光谱包括可见光、红外线、紫外线，当荧光传感头10接收到紫外光时，通过多模光纤20传送至光电探测器35。
[0019]光电探测器35接收到多模光纤20传来的光信号以后，转变成电信号并经过光接收放大电路36作放大处理，当信号超过一定阈值(默认是2.5V，也可以由中央处理器34设置)，中央处理器34控制触发告警电路37触发告警输出；触发告警电路37的输出端可与继电器保护开关连接，以控制继电器保护开关作相应保护动作。
[0020]中央处理器34用于控制LED发射驱动电路33，驱动第一 LED31、第二 LED32的光时间和强度，中央处理器34还用于根据光接收放大电路36传送的电信号计算温度值，并通过Modbus协议经RS485接口 48与中央控制室40通信，进行相应事件记录及数据存储，监测点温度和放电光能数据都可以通过显示在中央控制室40的显示器上，同时可根据设定的预警和报警值进行声光报警或者界面显示报警。
[0021]本实用新型将紫外光监测与荧光温度传感器合二为一，采用了有源和无源相结合的技术手段，在同一传感器内实现了紫外光与温度的不同探测功能，同时通过发出自检光脉冲，可达到光纤自检(自测试)的目的，与现有通过价格昂贵的紫外成像仪以及温度传感器相比，结构紧凑，同时成本大幅减小，低成本高性价比使得大规模推广电网在线局放监测应用成为可能。
[0022]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器，其特征在于:包括依次连接的荧光传感头(10)、多模光纤(20)及检测装置(30)，所述检测装置(30)包括LED发射组件、中央处理器(34)、光电探测器(35)、光接收放大电路(36)、触发告警电路(37)、RS485接口(38)及为各个模块供电的电源(39)，光电探测器(35)的光输入端与多模光纤(20)连接，光电转换输出端与光接收放大电路(36)连接，LED发射组件、光接收放大电路(36)、触发告警电路(37)、RS485接口(38)分别与中央处理器(34)连接，LED发射组件用于对准多模光纤(20)的入射口发射紫外光。2.如权利要求1所述的实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器，其特征在于:所述LED发射组件包括分布在多模光纤(20)的上下两侧的第一 LED(31)、第二LED(32)及与第一 LED(31)、第二 LED(32)连接的LED发射驱动电路(33)。3.如权利要求2所述的实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器，其特征在于:第一 LED(31)、第二 LED(32)对准多模光纤(20)发射紫外光的入射角〈60度。4.如权利要求1所述的实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器，其特征在于:中央处理器(34)用于控制LED发射驱动电路(33)驱动第一 LED (31)、第二 LED (32)的发光时间和强度，根据光接收放大电路(36)传送的电信号计算温度值，通过Modbus协议经RS485接口 (48)与中央控制室(40)通信。
【专利摘要】本实用新型提供一种实现温度测量以及微紫外光探测的多功能光纤传感器，包括依次连接的荧光传感头、多模光纤及检测装置，检测装置包括LED发射组件、中央处理器、光电探测器、光接收放大电路、触发告警电路、RS485接口及为各个模块供电的电源，光电探测器的光输入端与多模光纤连接，光电转换输出端与光接收放大电路连接，LED发射组件、光接收放大电路、触发告警电路、RS485接口分别与中央处理器连接，LED发射组件用于对准多模光纤的入射口发射紫外光。本实用新型将紫外光监测与荧光温度传感器合二为一，在同一传感器内实现了紫外光与温度的不同探测功能，结构紧凑，且成本大幅减小，使大规模推广电网局放在线监测应用成为可能。
【IPC分类】G01D5/353, G01D21/02
【公开号】CN205079779
【申请号】CN201520859557
【发明人】陈建林
【申请人】陈建林
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月30日