避雷器光学在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种避雷器光学在线监测系统，包括光纤光栅温度传感器和F

【技术实现步骤摘要】
避雷器光学在线监测系统


[0001]本专利技术属于变电站避雷器监测
，涉及一种避雷器光学在线监测系统。

技术介绍

[0002]变电站中氧化锌避雷器在电网中重点用来限制雷击过电压及操作过电压，维持电力设备的稳定工作；尽管氧化锌避雷器中材料的性能在不断提高，但由于长期工作在工频电压下，同时经常有过电压发生及受到外界受潮因素影响，阀片会逐渐老化，导致泄漏电流增加，并不断产生热量，最终引发电网事故。
[0003]在光纤数字化变电站的建设过程中，研究人员提出了一种抗干扰能力强的避雷器在线监测装置，例如专利技术专利CN104614602B“一种避雷器在线监测装置”，虽然其以电磁感应原理和光电子学为基础，利用混合电子式罗氏线圈和光纤光栅温度传感器实现了对氧化锌避雷器在线监测的功能，但由于其泄漏电流的采集始终基于电磁感应原理，仍然会受到变电站中各种强磁场的干扰，即便它经光电转换后利用光纤进行信号传输，提高了一定的测量精度，但却不是本质无源，不能完全实现光纤数字化的要求。此外，其光纤光栅温度传感器与混合电子式罗氏线圈相互独立，光纤数字化及智能化程度有待提升并存在一定程度的资源浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种避雷器光学在线监测系统，利用该系统将F
‑
P光纤泄漏电流传感器和光纤光栅温度传感器联合使用，一方面提高解调设备的利用效率，另一方面实现采集端的本质无源测量，提高光纤数字化程度。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，避雷器光学在线监测系统，包括光纤光栅温度传感器和F
‑
P光纤泄漏电流传感器，光纤光栅温度传感器和F
‑
P光纤泄漏电流传感器均连接光纤解调仪，光纤解调仪连接监控计算机。
[0006]本专利技术的特点还在于：
[0007]F
‑
P光纤泄漏电流传感器包括外壳，外壳的内部设有3D打印固定器，3D打印固定器上安装有陶瓷插针，陶瓷插针的上端连接光纤，3D打印固定器的下方设有机电耦合换能器，机电耦合换能器与陶瓷插针之间形成Fabry
‑
Perot干涉腔，Fabry
‑
Perot干涉腔即为法珀腔。
[0008]机电耦合换能器包括两层电极层，两层电极层中间插接一层材料层。
[0009]光纤光栅温度传感器包括包层，包层中心轴线处设有纤芯，纤芯上设有光栅。
[0010]光纤解调仪包括3db耦合器，3db耦合器的一端分别连接光源和光电转换模块，3db耦合器的另一端连接光开关，光电转换模块与监控计算机。
[0011]本专利技术的有益效果如下：
[0012]1.本专利技术相比于基于电磁感应原理的电子式罗氏线圈电流传感器，其自身无源，不仅可以为操作人员提供保护，而且抗强电场干扰能力更强，适合于在复杂电磁场环境下
进行的电流测量，外界环境干扰因素少，并且其体积更小、成本更低、结构也更简单。
[0013]2.本专利技术以纯光学测量为核心并采用光纤传感技术，具有更快的传播速度和更小的传输损耗，光纤数字化程度更高、实时监测能力更强。
[0014]3.本专利技术利用光纤光栅温度传感器辅助F
‑
P光纤泄漏电流传感器来解决了零序电流法测量阻性电流中无法判断是A、B、C三相中哪一相避雷器出现故障的定位问题，使得整个光学系统更加智能化。
附图说明
[0015]图1为本专利技术避雷器光学在线监测系统的结构示意图；
[0016]图2为本专利技术避雷器光学在线监测系统中F
‑
P光纤泄漏电流传感器的结构示意图；
[0017]图3为本专利技术避雷器光学在线监测系统中光纤光栅温度传感器的结构示意图；
[0018]图4为本专利技术避雷器光学在线监测系统的原理框图。
[0019]图中，1.光纤光栅温度传感器，1
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1.纤芯，1
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2.包层，1
‑
3.光栅；
[0020]2.F
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P光纤泄漏电流传感器，2
‑
1.材料层，2
‑
2.电极层，2
‑
3.法珀腔，2
‑
4.3D打印固定器，2
‑
5.陶瓷插针，2
‑
6.光纤，2
‑
7.外壳；
[0021]3.光纤解调仪，3
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1.光电转换模块，3
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2.光源，3
‑
3.3db耦合器，3
‑
4.光开关；
[0022]4.监控计算机。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0024]本专利技术避雷器光学在线监测系统如图1所示，包括光纤光栅温度传感器1和F
‑
P光纤泄漏电流传感器2，光纤光栅温度传感器1和F
‑
P光纤泄漏电流传感器2均连接光纤解调仪3，光纤解调仪3连接监控计算机。
[0025]本专利技术避雷器光学在线监测系统采用零序电流法对避雷器进行测量安装，在零序电流法中，如果三相电压平衡、不含谐波分量，且三相氧化锌避雷器的电容及非线性电阻相同，三相电流中的基波分量互相抵消，接地线中则只剩下三次谐波零序电流I，它相当于各相三次谐波阻性电流之和I＝3I
R
。因此，将F
‑
P光纤泄漏电流传感器2安装于接地端采集三次谐波零序电流I可以实现氧化锌避雷器阻性泄漏电流的采集。
[0026]由于长期工作在工频电压下，避雷器阀片会逐渐老化，在导致泄漏电流增加的同时，会不断产生热量，因此利用光纤光栅温度传感器安装于电阻阀片上来检测其劣化引起的异常温度变化来解决零序电流法无法定位哪一相避雷器故障问题。
[0027]如图2所示，F
‑
P光纤泄漏电流传感器包括材料层2
‑
1、电极层2
‑
2、法珀腔2
‑
3、3D打印固定器2
‑
4、陶瓷插针2
‑
5、光纤2
‑
6、外壳2
‑
7，其中两层材料层1和一层电极层2构成机电耦合换能器；两层材料层1中间夹着一层电极层2；
[0028]陶瓷插针3
‑
5位于机电耦合换能器相对的一侧，3D打印固定器2
‑
4的一端与机电耦合换能器固定连接，3D打印固定器2
‑
4的的另一端与陶瓷插针2
‑
5固定连接。
[0029]机电耦合换能器与陶瓷插针5之间形成Fabry
‑
Perot干涉腔，为法珀腔2
‑
3。
[0030]3D打印固定器4用于将机电耦合换能器与陶瓷插针5进行固定，从而形成F
‑
P泄漏电流探头。
[0031]外壳7用于对F
‑
P泄漏电流探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.避雷器光学在线监测系统，其特征在于：包括光纤光栅温度传感器和F
‑
P光纤泄漏电流传感器，光纤光栅温度传感器和F
‑
P光纤泄漏电流传感器均连接光纤解调仪，光纤解调仪连接监控计算机。2.根据权利要求1所述的避雷器光学在线监测系统，其特征在于：所述F
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P光纤泄漏电流传感器包括外壳，外壳的内部设有3D打印固定器，3D打印固定器上安装有陶瓷插针，陶瓷插针的上端连接光纤，3D打印固定器的下方设有机电耦合换能器，机电耦合换能器与陶瓷插针之间形成Fabry
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉伟，叶子帆，王倩，李程，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：