[實用新型]基于光譜分析方法的環網柜故障判別系統

有效

• 申請號: 201720172189.1
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN206556764U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 李振華;李秋惠;趙爽;于潔;李振興
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;G01R31/02;G01R31/12
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本實用新型涉及電力系統電氣設備領域，具體涉及基于光譜分析方法的環網柜故障判別系統，用于對環網柜故障判別與實時監測。

背景技術

隨著社會不斷進步、國民經濟快速發展、高新技術在電力系統中的廣泛推廣應用，環網柜的使用率也日益增加。城市環網柜在電力系統建設中起著重要作用，隨著國家對智能電網建設的需要，環網柜的狀態監測和故障預警也變得越來越重要。環網柜故障持續時間長短與電氣設備遭受破壞程度有關，弧光故障時間越短造成的破壞就越短。如何對環網柜的狀態檢測和對環網柜故障進行預警，以及對故障及時處理是電力管理系統必須解決的重要問題之一，同時也是保證電力系統運行安全性和電力建設研究的熱點技術。因而對于供電設施及其配套的環網柜等設備來講，由于短路和高壓下造成的電弧對設備及其人員的傷害非常嚴重，需要采取可靠的方式對其進行檢測并加以保護。但是幾乎對導體短路或其高壓下產生的電弧的光譜結構特性進行研究的，弧光保護單位也只是利用自然界的電暈現象的光譜結構及電弧的發光特性來進行弧光檢測。因此，導體短路及高壓電離的弧光光譜特性研究的意義非常深刻，其光譜特性研究對弧光檢測具有至關重要的知道作用。

發明內容

本實用新型針對目前環網柜故障判別系統存在的不足，提供了一種基于光譜分析方法的環網柜故障判別系統，用于在環網柜中準確及時的獲取故障類型，進而做出相應的故障處理。該系統具有靈敏、準確、快速、選擇性好、弧光整定誤差小、可靠性高的特點；該系統判別故障的同時避免了背景光干擾的問題。

本實用新型采取的技術方案為：

基于光譜分析方法的環網柜故障判別系統，包括信號采集單元、光學平臺、檢測系統、信號處理單元、工控機。所述信號采集單元為線式弧光傳感器，線式弧光傳感器探測的弧光信號經由光纖束傳送至光學平臺。線式弧光傳感器為Avago線式光傳感器，它通常是POF光纖。線式傳感器能采集光纖路徑上的大區域的光，同時由于線式傳感器的光纖是有長度的，是沒有被環網柜內裝置遮擋的風險。因此線式傳感器可以檢測單個裝置內部的多個單 元，同樣也可以檢測多個裝置，更多的單元可以被檢測，可以減少要使用的傳感器數量。通過大口徑可靠性極好的POF光纖光纜傳遞信號，確保將光傳感器探頭所探測到的弧光信號傳給光學平臺，大口徑高可靠性POF光纜可長達50m，確保遠離重大電氣設備，安全性高。

所述光學平臺用于將弧光分解確定光譜成分。所述檢測系統用于按波長排列，測量各波長處的光強度特征；

光學平臺和檢測系統將成分復雜的光分解成光譜線，區分弧光和可見光。弧光與可見光的區別在于弧光包含可見光，同時它比可見光增加了紫外線成分。

所述信號處理單元包括光電轉換器、運算放大器，弧光信號經光電轉換器轉換成電信號，利用運算放大器構成電平轉換電路轉換電平值，最后存儲在工控機上；

所述工控機型號為IPC-610，CPU型號CORE雙核2.4G E4600，內存2G，硬盤容量250G，帶DVD光驅、帶鼠標鍵盤及網口。

所述工控機用于分析光譜成分及各波長處的光強度，判別環網柜是否發生故障以及確定故障類型。

所述工控機用于環網柜故障數據存儲，建立數據庫，當出現故障數據及時發送“跳閘反饋”到斷路器。

所述光纖束為POF光纖光纜。

所述光學平臺包括入射狹縫、準直元件、色散元件、聚焦元件；準直元件為獨立的透鏡、或者獨立的反射鏡、或者直接集成在色散元件上；色散元件為光柵；入射狹縫在入射光的照射下形成光譜儀成像系統的物點，準直元件使入射狹縫發出的光線變為平行光，色散元件使光信號在空間上按波長分散成為多條光束，聚焦元件聚焦色散后的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狹縫的像，其中每一像點對應于一特定波長。

所述檢測系統由探測器陣列構成，探測器陣列放置于焦平面，用于測量各波長像點的光強度，探測器陣列為CCD陣列。

所述光電轉換器型號為GH232，運算放大器型號為OPA2227；信號處理單元采用FPGA作為核心處理器，型號為EP2C5Q208C8N，光電轉換器實現光電信號的轉換，利用OPA2227運算放大器構成電平轉換電路，轉換成適合FPGA的I/O端口接收的電平值；信號處理單元與工控機之間采用PCI接口實現通訊和供電，信號處理單元為一個PCI接口的板卡，可直接插入工控機的PCI插槽上。