[發明專利]檢測光和聲波的方法、系統和設備

有效

• 申請號: 201210251124.8
• 申請日: 2012-05-13
• 公開（公告）號: CN102788942A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 吳俊濤;G·A·富爾曼;M·S·皮倫;毛志宏;詹春;M·M·吉博;L·H·塞沃夫
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01J1/58
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜甜;朱海煜

技術領域

本文描述的實施例一般涉及檢測系統，并且更具體地，涉及檢測光和聲波的方法、系統和設備。

背景技術

已知的電功率電路和開關設備通常具有由絕緣體(例如，空氣或氣體或固體電介質)間隔開的導體。但是，如果導體的位置相互離得太近，或者如果導體間的電壓超過了導體間絕緣體的絕緣特性，會產生電弧。導體間的絕緣體可能會變得電離化，使得絕緣體導電，產生電弧。

由于兩個相導體之間、或者相導體和中性導體之間、或者相導體和接地點之間的故障所導致的能量的快速釋放引起電弧閃光。電弧閃光溫度能夠達到或超過20,000℃，這能將導體和相鄰的設備汽化。另外，電弧閃光能夠以熱、強光、壓力波、和/或聲波的形式釋放大量的能量，足以損壞導體和相鄰的設備。但是，產生電弧閃光的故障的電流水平通常小于短路時的電流水平，以致于斷路器通常不能跳閘或者呈現延遲跳閘，除非該斷路器是為處理電弧故障狀況專門設計的。雖然存在機構和標準通過強制利用個人防護衣和設備來規范電弧閃光問題，但是還沒有通過消除電弧閃光的規范來建立的裝置。

標準電路保護裝置，例如保險絲和斷路器，通常不能足夠迅速的反應以減輕電弧閃光。一種呈現足夠快速響應的已知的電路保護裝置為電短路器(crowbar)，其通過利用有意制造電“短路”的機械過程和/或電-機械過程從電弧閃光點處將電能轉移出。這種有意的短路故障隨后通過跳閘保險絲或斷路器來清除。然而，利用短路器制造的有意短路故障可能允許相當水平的電流流過相鄰電設備，因而仍會損害該設備。

光傳感器可用來檢測電弧閃光期間發出的光的存在。然而，這樣的傳感器通常也對低亮度級敏感，以致于也能檢測到并非電弧閃光的光并且觸發電路保護裝置的“損害跳閘”。例如，典型的電弧閃光事件在距離電弧閃光事件三至四英尺處能產生光通量在100,000勒克司(lux)量級的光，而已知的光傳感器大概在700lux或更小時就飽和了。斷路器閘期間發出的光、空間照明發出的光、或者直射陽光發出的光都會使光傳感器錯誤地檢測到電弧閃光事件。至少一些已知電弧閃光檢測系統采用了特別的通孔圖案或適當安置光傳感器，以便例如在斷路器中斷期間釋放的光不足以使光傳感器飽和。然而，減少斷路器中斷期間的發光量可能對斷路器的性能產生負面影響。因而，需要一種電弧閃光檢測系統，其可靠檢測電弧閃光事件并減少電路保護裝置的不希望的損害跳閘。

發明內容

在一個實施例中，提供一種具有傳感器頭的傳感器，傳感器頭包括配置成從第一光源接收光并在聲波入射時反射光的聲檢測器。該傳感器還包括至少一個光纖和在傳感器頭與該至少一個光纖的至少其中之一內的至少一個熒光材料。該至少一個熒光材料配置成從傳感器外的第二光源接收光，并響應從第二光源接收的光來發出可見光。

在另一實施例中，提供包括傳感器的檢測系統。該傳感器包括傳感器頭，該傳感器頭包括配置成從第一光源接收光并且在聲波入射時反射光的聲檢測器。該傳感器還包括至少一個光纖和在傳感器頭與該至少一個光纖的至少其中之一內的至少一個熒光材料。該至少一個熒光材料配置成從傳感器外的第二光源接收光，并響應從第二光源接收的光來發出可見光。該檢測系統還包括信號處理裝置，該信號處理裝置包括處理器，其被編程為接收表示該聲檢測器反射的光的第一測量，接收表示至少一個熒光材料發出的可見光的第二測量，以及基于接收的可見光和反射的光確定電弧閃光事件的發生。

在又一個實施例中，提供一種利用至少一個傳感器檢測電弧閃光的方法，包括由位于該至少一個傳感器內的聲檢測器接收至少一個聲波，以及由于該至少一個聲波引起的振動而由聲檢測器反射光。該方法還包括接收來自該至少一個傳感器外的光源的光，將從外部源接收的光轉換為可見光，以及基于該反射的光和可見光檢測電弧閃光的發生。

附圖說明

圖1是供檢測電弧閃光使用的示范傳感器的截面圖。

圖2是供檢測電弧閃光使用的另一示范傳感器的截面圖。

圖3是供檢測電弧閃光使用的示范檢測系統的框圖。

圖4是示范的電力系統的框圖。

具體實施方式