专利名称：一种双光路泄漏电流光纤传感器装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电气设备污闪在线监测技术领域，具体涉及变电站和架空输电线路中在线监测的绝缘子串的泄漏电流传感器装置。
背景技术：
近年来，由于电力系统的电气设备状态检测技术的迅速发展，高精度、高准确性、 高效率的传感器不断问世并逐渐应用于电力设备的在线监测中。对于输电线路而言，绝缘子串的污闪始终都严重的威胁着电力系统输电线路的安全运行，因此预防绝缘子串的污闪是电力部门保证输电线路安全运行的工作重点。由于污闪放电的发展与绝缘子串的泄漏电流密切相关，检测和分析绝缘子串的泄漏电流是染污绝缘子在线监测的一种有效手段，所以研制高精度、高准确性的绝缘子串的泄漏电流传感器装置是很重要的课题。随着现代电力电子、光纤通讯和数字信号处理技术的发展，基于电磁感应原理的传统传感器面临着巨大的挑战，国内外已展开新型的基于光电技术的电流、电压传感器的研制。实际应用中对传感器的制作工艺要求较高，稳定性问题也未很好解决，所以给光电式电流、电压传感器的实际应用带来了极大的困难。自1970年康宁公司用高纯石英首次研制成功耗损率为0. 2dB/km的光纤后，光纤通讯技术得到飞快的发展。与此同时在准确测试光纤传输信号和改进光器件性能的要求下，光纤传感技术相应地得到飞速发展。鉴于光纤传感技术具有灵敏度高、频带宽、动态范围大、可靠性强、抗电磁干扰以及能在恶劣环境下工作等独特的优势，光纤传感器正逐渐地被引入到电力系统中。现有的绝缘子串光纤电流传感器装置，如申请号为201010538230. 5的“基于发光二极管的绝缘子泄漏电流光纤传感器系统”专利，包括固定支架、传感器探头、光纤、光电转换器、信号调制器、数据采集卡和计算机等，其传感器探头通过国定支架固定在被监测的绝缘子串中某一片绝缘子的两端，传感器探头中的发光二极管LED将被检测的绝缘子串的泄漏电流监测出并转换为光信号，再通过光纤传输至信号调制器、数据采集卡和计算机中进行处理和分析。该电流传感器系统的缺点是传感器系统采用一个基于发光二极管的传感器探头采集绝缘子串的泄漏电流，由于发光二极管具有单向导通性，因此导致该传感器仅能提取到绝缘子串泄漏电流的半个周波的信号，从而使得系统检测时损失了被测绝缘子串泄漏电流波形的另外半周波信号，最终致使检测泄漏电流的信号信息不够完整，不能针对泄漏电流全波进行完整的刻画，影响了在线监测的准确性，不能满足现代电力系统的电气设备的高准确性、高效率的要求。
发明内容
本发明的目的针对现有的绝缘子串的光纤电流传感器系统的不足，提供一种双光路泄漏电流光纤传感器装置，该装置具有抗电磁干扰能力强，传感灵敏度高，线性度好，能够对泄漏电流全波进行实时检测，且检测泄漏电流的精度高，实时运行可靠性高，实用性强等特点。
实现本发明目的的技术方案是一种双光路泄漏电流光纤传感器装置，主要包括固定支架、传感器头、光纤、转换器，调制器、采集卡和计算机等。与申请号为20101053823. 5 的“基于发光二极管的绝缘子泄漏电流光纤传感器系统”专利相同，所述的传感器头通过固定支架固接在被测绝缘子串中任一片绝缘子的两端，固定在固定支架纵臂中部的传感器头中的发光二极管LED将被测绝缘子串的泄漏电流检测出并转化为光信号，经过光纤送往转换器和调制器处理后，在通过电缆传输至调度室的计算机或是便携式计算机进一步进行处理和分析。其特征是所述的传感器头由两个发光二极管LEDl与LED2以及两个保护电路构成。所述的两个发光二极管LEDl和LED2的同极性端口串联，用以分别检测被测绝缘子串的正、负半周波的泄漏电流。所述的每个保护电路由一个导通二极管D、一个稳压二极管VSD和一个放电管⑶T并联构成。导通二极管D与发光二极管LED反极性并联，用于疏导不能通过LED的半周波泄漏电流，稳压二极管VSD与发光二极管LED同极性并联，并与放电管GDT并联，用于防止发光二极管的端口承受过电压和流过大电流，从而保证其安全性和稳定性。所述的两个发光二极管LEDl和LED2及保护电路封装在传感器头外壳中，分别通过两个固定在传感器头外壳的耦合器接口分别与两根光纤一端的耦合器接头连接，用以将两个发光二极管发出的光信号从传感器头导出进入光纤。所述的两根光纤另一端的耦合器接头分别与转换器上的两个耦合器接口相连，用以将发光二极管检测的绝缘子串泄漏电流转换出的光信号传输至转换器中的光电探测器进行处理。所述的转换器为由两个光电探测器CAl和CA2与一个常规的差分比较电路DA构成的集成印刷电路板，因而方便安装、拆卸和携带。所述的每个光电探测器CAl或CA2均由一个硅光电二极管SPDl或SPD2和一个常规运算放大器A1或A2组成负反馈运算放大电路。 即每个硅光电二极管SPD1或SPD2的负极先串联电容C1或C2后，再与运算放大器A1或A2 的负极输入端相连，两个硅光电二极管SPDl和SPD2的正极和运算放大器A1和A2的正极输入端分别接地，运算放大器A1或^的负极输入端先串联反馈电阻Iifl或I f2后再与其输出端连接而组合成一个负反馈的运算放大电路。所述的两个硅光电二极管SPDl和SPD2分别装设在前述的两根光纤另一端的两个耦合器接口处，用以分别接收所述传感器头检测的绝缘子串泄漏电流的正、负半周波进行处理。所述的两个负反馈运算放大电路的输出端，分别串联电阻札、R2后再分别与差分比较电路DA的第一级运算放大器A3和第二级运算放大器A4 的正极输入端连接，用以将两个光电探测器CAl和CA2处理后的反映绝缘子串泄漏电流的正、负半周波电流，分别传输给差分比较电路DA的第一级运算放大器A3和第二级运算放大器A4进行处理。两个硅光电二极管SPDl和SPD2的输出特性直接影响本发明传感器装置的输出结果。硅光电二极管对负载作用时，负载上的电流Iw为
权利要求
1. 一种双光路泄漏电流光纤传感器装置，主要包括固定支架、传感器头(1)、光纤O)、 转换器(3)、调制器G)、采集卡和计算机，其特征是所述的传感器头(1)由两个发光二极管LEDl与LED2以及两个保护电路构成，所述的两个发光二极管LEDl和LED2的同极性端口串联，所述的每个保护电路由一个导通二极管 D、一个稳压二极管VSD和一个放电管⑶T并联构成，导通二极管D与发光二极管LED反极性并联，稳压二极管VSD与发光二极管LED同极性并联，并与放电管GDT并联，所述的两个发光二极管LEDl和LED2及保护电路封装在传感器头(1)的外壳中，两个发光二极管LEDl 和LED2分别通过两个固定在传感器头(1)的外壳的耦合器接口分别与两根光纤( 一端的耦合器接头连接，所述的两根光纤( 另一端的耦合器接头分别与转换器C3)上的两个耦合器接口相连；所述的转换器⑶为由两个光电探测器CAl和CA2与一个常规的差分比较电路DA构成的集成印刷电路板，所述的每个光电探测器CAl或CA2均由一个硅光电二极管SPDl或 SPD2和一个常规运算放大器A1或^组成负反馈运算放大电路，即每个硅光电二极管SPDl 或SPD2的负极先串联电容C1或C2后，再与运算放大器A1或^的负极输入端相连，两个硅光电二极管SPDl与SPD2的正极和运算放大器A1和A2的正极输入端分别接地，运算放大器 A1或A2的负极输入端先串联反馈电阻Rfl或I f2后再与其输出端连接而组合成一个负反馈的运算放大电路，所述的两个硅光电二极管SPDl和SPD2分别装设在前述的两根光纤(2) 另一端的两个耦合器接口处，所述的两个负反馈运算放大电路的输出端，分别串联电阻队、 &后再分别与差分比较电路DA的第一级运算放大器A3和第二级运算放大器A4的正极输入端连接；所述的转换器(3)的差分比较电路DA由两级常规的运算放大器A3和A4构成，第一级运算放大器A3的负极输入端通过电阻民接地，第一级运算放大器A3的输出端信号通过电阻R4连接到第二级运算放大器A4的输入端，第一、二级运算放大器的输出端分别通过反馈电阻Rf2和&4后再分别与其负极输入端连接，形成负反馈运算电路，第二级运算放大器的输出端通过电缆(5)与调制器的后置放大器的输入端连接；所述的调制器(4)为常规的后置放大器A和二阶滤波器F串联组成，调制器的输出端通过电缆( 与采集卡连接，采集卡再通过信号线与计算机连接。
全文摘要
一种双光路泄漏电流光纤传感器装置，属于电气设备污闪在线监测技术领域。本发明包括固定支架、传感器头、光纤、转换器、调制器、采集卡和计算机。主要特征是传感器头由两个LED和两个保护电路构成，并分别通过两根光纤与转换器的两个光电探测器的硅光电二极管耦合相连，用以分别测量泄漏电流的正、负半周波，然后由转换器的差分比较电路合成为完整的全波信号。本发明具有对绝缘子串的全波进行实时在线监测，抗干扰能力强，安全性好，灵敏度和监测精度高，且安装方便，操作简便等特点。本发明可广泛用于变电站和架空输电线路的交流输电线路中绝缘子串的全波泄漏电流在线监测，尤其适用于高压交流线路的绝缘子串的全波泄漏电流在线监测。
文档编号G01R19/00GK102156214SQ201110111589
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者姚陈果, 孙才新, 李成祥, 王建, 米彦, 胡建林, 蒋兴良 申请人:重庆大学