[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜閃弧檢測(cè)的光學(xué)傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210147800.7
• 申請(qǐng)日: 2012-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN103424664A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳應(yīng)林;李從飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京弘毅電氣自動(dòng)化有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08;G01J1/04
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進(jìn)

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技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及屬于光學(xué)傳感領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)開關(guān)柜閃弧監(jiān)測(cè)的光學(xué)傳感器。

背景技術(shù)

中、低壓開關(guān)柜適用于發(fā)電廠、石油、化工、冶金、紡織、高層建筑等行業(yè)，作為輸電、配電及電能轉(zhuǎn)換之用。近些年來，全國(guó)中低壓開關(guān)柜事故不斷，究其原因，往往是當(dāng)出線或母線發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于接地點(diǎn)容性電流較大，接地點(diǎn)電弧不能完全熄滅，導(dǎo)致電弧反復(fù)重燃；又由于電弧電阻的原因，短路電流往往達(dá)不到過流速斷整定值而不能快速動(dòng)作切斷故障，而其它設(shè)備絕緣水平較低導(dǎo)致迅速發(fā)展為相間短路，電弧持續(xù)燃燒釋放出巨大的能量，從而造成開關(guān)柜被嚴(yán)重?zé)龤У臑?zāi)難性的后果。開關(guān)柜的閃弧故障，如果沒有得到及時(shí)清除，發(fā)展為中壓母線故障，帶來的危害是非常嚴(yán)重的。

中壓開關(guān)柜閃弧導(dǎo)致的電網(wǎng)設(shè)備損壞和停電事故不僅造成了相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失，還嚴(yán)重地影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而直接威脅變電所正常運(yùn)行和運(yùn)行人員的安全。因此研究閃弧檢測(cè)的光學(xué)傳感器，進(jìn)而安裝有效的繼電保護(hù)，解決閃弧問題，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性，降低經(jīng)濟(jì)損失有很大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種光學(xué)傳感器，能夠有效檢測(cè)開關(guān)柜出線或母線發(fā)生短路故障時(shí)產(chǎn)生的電弧光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜閃弧檢測(cè)的光學(xué)傳感器，包括光采集鏡頭、光電轉(zhuǎn)換器和塑料光纖，塑料光纖的兩端設(shè)有ST連接器，所述塑料光纖通過ST連接器與光采集鏡頭和光電轉(zhuǎn)換器相連；所述光采集鏡頭包括被封裝在光采集鏡頭封裝底座中的平凸透鏡、頻率提取器、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、聚焦鏡頭；所述光電轉(zhuǎn)換器包括封裝在光電轉(zhuǎn)換器封裝底座上的聚焦透鏡和光電二極管芯片；所述塑料光纖包括塑料光纖纖芯、覆蓋在所述纖芯外的塑料光纖內(nèi)層防護(hù)層以及覆蓋在所述內(nèi)層防護(hù)層外的塑料光纖外層防護(hù)層。

作為一種優(yōu)選，所述平凸透鏡上覆蓋涂有至少一層透明介質(zhì)材料的薄膜。

作為一種優(yōu)選，所述頻率提取器采集波段為380nm～450nm的光信號(hào)。

作為一種改進(jìn)，所述光電轉(zhuǎn)換器中還包括與光電二極管芯片并聯(lián)的瞬變二極管。

作為一種優(yōu)選，所述聚焦鏡頭將光信號(hào)聚焦在光電二極管芯片表面。

作為一種改進(jìn)，還包括與光采集鏡頭連接的安裝底座。

作為一種優(yōu)選，所述安裝底座包括彼此之間活動(dòng)連接的安裝底座固定部分和安裝底座活動(dòng)部分。

作為一種優(yōu)選，所述安裝底座固定部分和安裝底座活動(dòng)部分之間連接方式為齒輪狀咬合連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1.????????????????光采集鏡頭為無源器件，與有源的光電轉(zhuǎn)換部分之間采用塑料光纖連接，不會(huì)對(duì)開關(guān)柜的一次設(shè)備產(chǎn)生影響；

2.????????????????光采集鏡頭只采集弧光中的特定波段，即波段為380nm～450nm的光信號(hào)，可有效濾除其它光源，如閃電、太陽(yáng)等自然光源和電筒、紅外測(cè)溫器等人造光源的干擾；

3.????????????????平凸透鏡表面涂裝的透明介質(zhì)材料的薄膜，增加了特定波段光線的透過率；

4.????????????????波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器將采集的光轉(zhuǎn)換為600～660nm范圍的有效光信號(hào)，能有效降低光的傳輸衰減；

5.????????????????光電轉(zhuǎn)換器經(jīng)光纖長(zhǎng)距離隔離后，不會(huì)主動(dòng)或被動(dòng)改變開關(guān)柜內(nèi)的電磁環(huán)境，因此傳感器只有在光電轉(zhuǎn)換部分才有電信號(hào)，其余均為光信號(hào)，可有效避免開關(guān)柜中開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾；

6.????????????????聚焦鏡頭設(shè)計(jì)，能有效增加光電轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。

7.????????????????通過設(shè)置瞬變二極管達(dá)到的防靜電設(shè)計(jì)，提高器件可靠性，并能適應(yīng)各種裝配、使用環(huán)境。

8.????????????????無死區(qū)設(shè)計(jì)：底座活動(dòng)部分可在X軸空間平面上進(jìn)行180°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，底座固定部分可在Y軸安裝平面上360°范圍內(nèi)進(jìn)行固定，兩者結(jié)合，可保證底座活動(dòng)部分可對(duì)準(zhǔn)任意位置和角度，活動(dòng)范圍為半球型；

9.????????????????防松設(shè)計(jì)：底座活動(dòng)部分與固定部分接合面設(shè)計(jì)有咬合面，咬合面形狀和工作方式類似齒輪，安裝完畢后底座活動(dòng)部分與固定部分如齒輪般咬合，有效保證震動(dòng)環(huán)境下對(duì)準(zhǔn)位置不發(fā)生位移。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的光學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為安裝底座結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；