光纖避雷器及光纖測溫在線監測系統的製作方法
2023-06-02 07:37:01
專利名稱：光纖避雷器及光纖測溫在線監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及採用光纖傳感器對氧化鋅避雷器電阻片進行在線溫度監測的領域，尤其涉及一種避雷器及光纖測溫在線監測系統。
背景技術：
目前，經過對氧化鋅避雷器多年的運行情況分析，一致認為氧化鋅電阻片的固有熱特性是影響避雷器尤其是超高壓避雷器可靠運行的重要因素之一。而當前對於氧化鋅避雷器的監測方法，主要還是通過離線測量阻性電流，在線監測全電流，以及紅外測溫等手段來實現。現有的採用紅外熱成像的技術檢測避雷器發熱狀態，是根據拍攝的紅外圖像判斷 避雷器發熱是否有異常。但是，這種監測方法拍攝的紅外圖像只能反映避雷器的外部溫度，沒法判斷內部電阻片溫度，當外部溫度顯示異常時，內部電阻片已經嚴重損壞，可能已經不能起到保護作用。並且紅外傳感器不易做長期在線監測使用。
實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有技術中存在的不能有效監測氧化鋅避雷器中電阻片的溫度的不足，提供一種帶有光柵傳感器及光纖測溫在線監測系統，以達到安全、及時、可靠地監測避雷器的電阻片溫度的目的。為了達到上述目的，本實用新型實施例公開了一種光纖避雷器，所述光纖避雷器的電阻片側面貼有光柵傳感器，所述光柵傳感器沿著電阻片形成準分布式的光柵測溫結構，通過光信號傳輸感測到的溫度變化值。為了達到上述目的，本實用新型實施例還公開了一種光纖測溫在線監測系統，所述系統包括光纖避雷器本體、設置在所述光纖避雷器的電阻片側面的光柵傳感器、數據解調裝置、氣象數據採集裝置、數據發送裝置、數據接收裝置以及數據處理裝置；其中，所述光柵傳感器通過光纖連接至所述數據解調裝置，所述數據解調裝置和所述氣象數據採集裝置連接至所述數據發送裝置，所述數據發送裝置通過網絡連接所述數據接收裝置，所述數據接收裝置連接至所述數據處理裝置；所述光柵傳感器將感測到的波長變化信號傳送至所述數據解調裝置進行解調，生成波長數據及溫度數據，並與所述氣象數據採集裝置採集到的環境溫度數據一併傳送至所述數據發送裝置，所述數據接收裝置通過網絡接收所述數據發送裝置的數據，並傳送至所述數據處理裝置進行處理，生成對光纖避雷器的電阻片溫度的監測結果。優選地，所述光柵傳感器沿著光纖避雷器的電阻片形成準分布式的光纖測溫結構，通過光信號傳輸感測到的溫度變化值。優選地，所述光纖傳感器為布拉格光柵傳感器。優選地，所述數據解調裝置包括光源、隔離器、可調濾波器、光電池、反饋電路、耦合器以及參考光柵；其中，所述隔離器連接所述光源，用於保證所述光源發出的光進行單方向傳送，所述可調濾波器連接所述隔離器，所述可調濾波器與所述參考光柵連接至所述耦合器，所述耦合器連接所述光電池，所述光電池連接所述反饋電路，所述反饋電路連接所述可調濾波器；打開光源，調整所述可調濾波器的起始頻率，根據所述光電池的輸出值通過所述反饋電路來調整所述可調濾波器的頻率，並根據所述參考光柵計算生成所述光柵傳感器傳送來的波長變化信號的光柵波長值。優選地，所述數據發送裝置為GSM發送器，所述數據接收裝置為GSM接收器，所述網絡為GSM無線網絡。優選地，所述數據處理裝置為下位機。本實用新型通過研究帶有光柵傳感器的避雷器及避雷器光纖測溫在線監測裝置，最終形成可以在線監測避雷器電阻片溫度的方法，為實現氧化鋅避雷器的狀態監測提供手段。本實用新型採取的手段為通過光信號傳輸溫度變化值，採用可調濾波器的方法進行光柵傳感信號的解調，將光傳感信號傳換成溫度信號的數字量，再通過GSM簡訊方式將數字量傳送到後臺管理系統處理，整個檢測過程只有無源光信號，故不受高電壓的影響，適合高 壓現場使用，且監測信號安全、及時、可靠，使得實時在線安全監測避雷器電阻片溫度成為可能。並且，本實用新型可以在不停電的情況下對避雷器的氧化鋅電阻片進行實時、在線監測，能夠防止雷擊時避雷器失效對電力設備衝擊等事故的發生，對電網的運行提供安全保障，並且可以節省大量人力及財力。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型實施例的帶有光柵傳感器的光纖避雷器的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例的光纖測溫在線監測系統的結構示意圖；圖3為本實用新型的光纖測溫在線監測系統的一個具體實施例的結構示意圖；圖4為本實用新型實施例的光纖測溫在線監測系統中的數據解調裝置的結構示意圖；圖5為本實用新型實施例的光纖測溫在線監測系統進行溫度監測的方法流程圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。圖I為本實用新型實施例的帶有光柵傳感器的光纖避雷器的結構示意圖。如圖所示，本實用新型的光纖避雷器的電阻片側面貼有光柵傳感器，所述光柵傳感器沿著電阻片形成準分布式的光柵測溫結構，通過光信號傳輸感測到的溫度變化值。在本實施例中，所述的光纖傳感器可為布拉格光纖傳感器。[0021]圖2為本實用新型實施例的光纖測溫在線監測系統的結構示意圖。如圖所示，本實施例的光纖測溫在線監測系統包括光纖避雷器本體I、設置在所述光纖避雷器的電阻片側面的光柵傳感器2、數據解調裝置3、氣象數據採集裝置4、數據發送裝置5、數據接收裝置6以及數據處理裝置7 ;其中，所述光柵傳感器2通過光纖連接至所述數據解調裝置3，所述數據解調裝置3和所述氣象數據採集裝置4連接至所述數據發送裝置5，所述數據發送裝置5通過網絡連接所述數據接收裝置6，所述數據接收裝置6連接至所述數據處理裝置7 ；所述光柵傳感器2將感測到的波長變化信號傳送至所述數據解調裝置3進行解調，生成波長數據及溫度數據，並與所述氣象數據採集裝置採集到的環境溫度數據一併傳送至所述數據發送裝置5，所述數據接收裝置6通過網絡接收所述數據發送裝置5的數據，並傳送至所述數據處理裝置7進行處理，生成對光纖避雷器的電阻片溫度的監測結果。在本實施例中，光柵傳感器感測到的波長變化信號，與電阻片的溫度變化信號實則存在對應關係，因此，將溫度信號轉換為光信號，不受電磁幹擾的影響，安全、及時、可靠。數據處理裝置7為連接至數據接收裝置6的下位機，其用於將接收到的波長數據、 溫度數據及環境溫度數據進行處理，例如進行溫度變化的比對，從而生成對光纖避雷器中的電阻片溫度的監測結果。圖3為本實用新型的光纖測溫在線監測系統的一個具體實施例的結構示意圖。在本實施例中，所述光柵傳感器位於光纖避雷器的電阻片上，沿著光纖避雷器的電阻片形成準分布式的光纖測溫結構，通過光信號傳輸感測到的溫度變化值，所述光纖傳感器為布拉格光柵傳感器。所述數據發送裝置為GSM發送器，所述數據接收裝置為GSM接收器，所述網絡為GSM無線網絡，即通過GSM簡訊方式將數字量傳送到下位機的後臺管理系統。圖4為本實用新型實施例的光纖測溫在線監測系統中的數據解調裝置的結構示意圖。如圖所示，所述數據解調裝置3包括光源301、隔離器302、可調濾波器303、光電池304、反饋電路305、耦合器306以及參考光柵307 ;其中，所述隔離器302連接所述光源301，用於保證所述光源301發出的光進行單方向傳送，所述可調濾波器303連接所述隔離器302，所述可調濾波器303與所述參考光柵307連接至所述耦合器306，所述耦合器306連接所述光電池304，所述光電池304連接所述反饋電路305，所述反饋電路305連接所述可調濾波器303。在本實施例中，光源301可為寬帶光源。數據解調裝置的工作流程為打開光源，調整所述可調濾波器303的起始頻率，根據所述光電池304的輸出值通過所述反饋電路305來調整所述可調濾波器303的頻率，直至可調濾波器303的頻率到結束位置，並根據所述參考光柵307結合光電池304的輸出值，利用拉格朗日插值法計算生成所述光柵傳感器2傳送來的波長變化信號的光柵波長值。圖5為本實用新型實施例的光纖測溫在線監測系統進行溫度監測的方法流程圖。如圖所示，本實用新型實施例的光纖測溫在線監測系統進行溫度監測的方法流程為步驟S101，利用數據解調裝置進行光柵傳感器傳送的光傳感信號(波長變化數據)的解調，生成波長數據及溫度數據；步驟S102，通過氣象數據採集裝置採集環境氣象條件，主要為環境溫度數據；步驟S103，將波長數據、溫度數據及環境溫度數據打包，通過GSM簡訊方式傳送至下位機；[0033]步驟S104，下位機進行數據處理，生成對光纖避雷器內部電阻片的溫度監測結果。本實用新型的光纖測溫在線監測系統對電阻片溫度的檢測精度可以達到正負rc，且監測頻率的調整範圍為5分鐘一次至24小時一次；供電方式可採用蓄電池外接太陽能板充電方式；消耗功耗為檢測時小於3W，非檢測時小於0. 1W。本實用新型通過研究帶有光柵傳感器的避雷器及避雷器光纖測溫在線監測裝置，最終形成可以在線監測避雷器電阻片溫度的方法，為實現氧化鋅避雷器的狀態監測提供手段。本實用新型採取的手段為通過光信號傳輸溫度變化值，採用可調濾波器的方法進行光柵傳感信號的解調，將光傳感信號傳換成溫度信號的數字量，再通過GSM簡訊方式將數字量傳送到後臺管理系統處理，整個檢測過程只有無源光信號，故不受高電壓的影響，適合高壓現場使用，且監測信號安全、及時、可靠，使得實時在線安全監測避雷器電阻片溫度成為可能。並且，本實用新型可以在不停電的情況下對避雷器的氧化鋅電阻片進行實時、在線監測，能夠防止雷擊時避雷器失效對電力設備衝擊等事故的發生，對電網的運行提供安全保障，並且可以節省大量人力及財力。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種光纖避雷器，其特徵在於，所述光纖避雷器的電阻片側面貼有光柵傳感器，所述光柵傳感器沿著電阻片形成準分布式的光柵測溫結構，通過光信號傳輸感測到的溫度變化值。
2.如權利要求I所述的光纖避雷器，其特徵在於，所述光纖傳感器為布拉格光纖傳感器。
3.一種光纖測溫在線監測系統，其特徵在於，所述系統包括光纖避雷器本體、設置在所述光纖避雷器的電阻片側面的光柵傳感器、數據解調裝置、氣象數據採集裝置、數據發送裝置、數據接收裝置以及數據處理裝置；其中， 所述光柵傳感器通過光纖連接至所述數據解調裝置，所述數據解調裝置和所述氣象數據採集裝置連接至所述數據發送裝置，所述數據發送裝置通過網絡連接所述數據接收裝置，所述數據接收裝置連接至所述數據處理裝置； 所述光柵傳感器將感測到的波長變化信號傳送至所述數據解調裝置進行解調，生成波長數據及溫度數據，並與所述氣象數據採集裝置採集到的環境溫度數據一併傳送至所述數據發送裝置，所述數據接收裝置通過網絡接收所述數據發送裝置的數據，並傳送至所述數據處理裝置進行處理，生成對光纖避雷器的電阻片溫度的監測結果。
4.如權利要求3所述的光纖測溫在線監測系統，其特徵在於，所述光柵傳感器沿著光纖避雷器的電阻片形成準分布式的光纖測溫結構，通過光信號傳輸感測到的溫度變化值。
5.如權利要求4所述的光纖測溫在線監測系統，其特徵在於，所述光纖傳感器為布拉格光柵傳感器。
6.如權利要求3所述的光纖測溫在線監測系統，其特徵在於，所述數據解調裝置包括光源、隔離器、可調濾波器、光電池、反饋電路、耦合器以及參考光柵； 其中，所述隔離器連接所述光源，用於保證所述光源發出的光進行單方向傳送，所述可調濾波器連接所述隔離器，所述可調濾波器與所述參考光柵連接至所述耦合器，所述耦合器連接所述光電池，所述光電池連接所述反饋電路，所述反饋電路連接所述可調濾波器； 打開光源，調整所述可調濾波器的起始頻率，根據所述光電池的輸出值通過所述反饋電路來調整所述可調濾波器的頻率，並根據所述參考光柵計算生成所述光柵傳感器傳送來的波長變化信號的光柵波長值。
7.如權利要求3所述的光纖測溫在線監測系統，其特徵在於，所述數據發送裝置為GSM發送器，所述數據接收裝置為GSM接收器，所述網絡為GSM無線網絡。
8.如權利要求3所述的光纖測溫在線監測系統，其特徵在於，所述數據處理裝置為下位機。
專利摘要本實用新型公開了一種光纖避雷器及光纖測溫在線監測系統，所述系統包括光纖避雷器本體、設置在光纖避雷器的電阻片側面的光柵傳感器、數據解調裝置、氣象數據採集裝置、數據發送裝置、數據接收裝置以及數據處理裝置；其中，所述光柵傳感器將感測到的波長變化信號傳送至所述數據解調裝置進行解調，生成波長數據及溫度數據，並與所述氣象數據採集裝置採集到的環境溫度數據一併傳送至所述數據發送裝置，所述數據接收裝置通過網絡接收所述數據發送裝置的數據，並傳送至所述數據處理裝置進行處理，生成對光纖避雷器的電阻片溫度的監測結果。通過本實用新型，可以安全、及時、可靠地實時在線安全監測避雷器電阻片溫度。並且，可以節省大量人力及財力。
文檔編號G01K11/32GK202522341SQ20122015183
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者劉亞新, 劉少宇, 彭瓏, 朱樹立, 李 雨, 楊帆, 王劍, 祝翔, 趙濤, 鄧春 申請人:中能電力科技開發有限公司, 華北電力科學研究院有限責任公司, 武漢康普常青軟體技術有限公司