本發(fā)明屬于傳感器技術領域，具體是涉及一種用于電氣設備局部放電檢測的裝置。

背景技術：
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高壓電氣設備在發(fā)送絕緣介質擊穿之前往往表現(xiàn)為局部放電的逐步發(fā)展和增強，絕緣故障常常起源于局部放電造成的絕緣劣化。局部放電是絕緣發(fā)生劣化的重要征兆，絕緣的劣化程度越高，局部放電活動越強烈，同時局部放電也是導致絕緣進一步劣化的重要原因。用于變壓器等高壓電氣設備的局部放電的檢測有多種方法，主要包括甚高頻脈沖電流檢測法、超高頻電磁波檢測法和壓電傳感器超聲波檢測法等。其中前兩種方法檢測的是電信號，容易受到電磁干擾信號的干擾，壓電傳感器超聲波檢測的是超聲波信號，雖然不易受到電磁噪聲的影響，但是傳感器是貼在設備外殼上檢測設備內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波信號，所以靈敏度不高。

現(xiàn)有的采用光學方法測量高壓電氣設備局部放電的技術主要有以下幾種：第一種是直接探測可見光法，該方法適合于用透明電介質作為絕緣材料的高壓電氣設備，不適用于固體電介質、液體電介質作為絕緣材料的高壓電氣設備的局部放電檢測；第二種是光-超聲波法，該方法具有抗干擾能力強、絕緣性好等優(yōu)點，但其要求傳感器精度高、加工困難，且受溫度變化影響較大，超聲波信號存在較多折反射而容易衰減；第三種是基于法拉第磁光效應原理，該方法采用的光纖電流傳感器只適合固定形狀的高壓電氣設備的局部放電檢測。

技術實現(xiàn)要素：
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為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種用于電氣設備局部放電檢測的裝置。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種用于電氣設備局部放電檢測的裝置，包括：

光源。

光纖磁場傳感器，所述光纖磁場傳感器包括第一光纖、耦合器、Y波導、偏振分束器、光纖環(huán)、法拉第旋轉反射鏡、第一光電探測器，所述耦合器的第一輸入端通過第一光纖與所述光源連接，所述光纖環(huán)環(huán)套在待測導體上。

光纖電場傳感器，所述光纖電場傳感器包括第二光纖、第一準直透鏡、起偏器、四分之一波片、電光晶體、檢偏器、第二準直透鏡、第二光電探測器，所述第一準直透鏡的輸入端通過所述第二光纖與所述光源連接，所述電光晶體設置在待測導體一側。

信號處理單元，所述信號處理單元分別與所述第一光電探測器、所述第二光電探測器連接。

無線通信單元，所述信號處理單元通過所述無線通信單元與外部終端設備連接。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述光纖磁場傳感器中：

所述耦合器的第二輸入端通過第一光纖與所述第一光電探測器的輸入端連接，所述耦合器的輸出端通過所述第一光纖與所述Y波導的輸入端連接，所述Y波導的第一輸出端通過所述第一光纖與所述偏振分束器的第一輸入端連接，所述Y波導的第二輸出端通過所述第一光纖與所述偏振分束器的第二輸入端連接，所述偏振分束器通過所述第一光纖與所述光纖環(huán)的輸入端連接，所述光纖環(huán)的輸出端通過所述第一光纖與所述法拉第旋轉反射鏡的輸入端連接。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述光纖電場傳感器中：

所述第一準直透鏡的輸入端通過所述第二光纖與所述起偏器的輸入端連接，所述起偏器的輸出端通過所述第二光纖與所述四分之一波片的輸入端連接，所述四分之一波片的輸出端通過所述第二光纖與所述電光晶體的輸入端連接，所述電光晶體的輸出端通過所述第二光纖與所述檢偏器的輸入端連接，所述檢偏器的輸出端通過所述第二光纖與所述第二準直透鏡的輸入端連接，所述第二準直透鏡的輸出端通過所述第二光纖與所述第二光電探測器的輸入端連接。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述信號處理單元包括放大濾波單元、峰值保持單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)計算單元。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述光源采用SLD光源。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述法拉第旋轉反射鏡采用°法拉第旋轉反射鏡。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述第一光電探測器和所述第二光電探測器均采用PIN光電二極管。

本發(fā)明的有益效果在于：其通過設置光纖磁場傳感器和光纖電場傳感器，可以獲取待測導體周邊的電場和磁場的極性，并根據(jù)獲取的電場和磁場的極性來判斷局部放電信號的傳播方向，檢測靈敏度高，方向性好，抗干擾能力強，受溫度變化影響小，光路損耗??；其設置的光纖磁場傳感器能夠實現(xiàn)磁場測量的互易光路測量，精確度高；其通過設置信號處理單元和無線通信單元，可以對獲取的局部放電信號進行處理，并通過無線通信單元發(fā)送到外部終端設備，提高了檢測的安全性與便利性。本裝置結構簡單、操作方便、精確度高、可靠性高。

附圖說明：

以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。 其中：

圖1為本發(fā)明一個實施例的一種用于電氣設備局部放電檢測的裝置結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一個實施例的光纖磁場傳感器結構示意圖；

圖3為本發(fā)明一個實施例的光纖電場傳感器結構示意圖；

圖4為本發(fā)明一個實施例的信號處理單元結構示意圖。

圖中符號說明：

1-光源，2-光纖磁場傳感器，3-光纖電場傳感器，4-信號處理單元，5-無線通信單元，6-待測導體，201-第一光纖，202-耦合器，203-Y波導，204-偏振分束器，205-光纖環(huán)，206-法拉第旋轉反射鏡，207-第一光電探測器，301-第二光纖，302-第一準直透鏡，303-起偏器，304-四分之一波片，305-電光晶體，306-檢偏器，307-第二準直透鏡，308-第二光電探測器，401-放大濾波單元，402-峰值保持單元，403-數(shù)據(jù)采集單元，404-數(shù)據(jù)計算單元，E-電場，F(xiàn)-磁場。

具體實施方式：

如圖1所示，本發(fā)明的用于電氣設備局部放電檢測的裝置，包括：

光源1，所述光源1采用SLD光源。

光纖磁場傳感器2，如圖2所示，所述光纖磁場傳感器2包括第一光纖201、耦合器202、Y波導203、偏振分束器204、光纖環(huán)205、法拉第旋轉反射鏡206、第一光電探測器207，所述耦合器202的第一輸入端通過第一光纖201與所述光源1連接，所述光纖環(huán)205環(huán)套在待測導體6上。所述耦合器202的第二輸入端通過第一光纖201與所述第一光電探測器207的輸入端連接，所述耦合器202的輸出端通過所述第一光纖201與所述Y波導203的輸入端連接，所述Y波導203的第一輸出端通過所述第一光纖201與所述偏振分束器204的第一輸入端連接，所述Y波導203的第二輸出端通過所述第一光纖201與所述偏振分束器204 的第二輸入端連接，所述偏振分束器204通過所述第一光纖201與所述光纖環(huán)205的輸入端連接，所述光纖環(huán)205的輸出端通過所述第一光纖201與所述法拉第旋轉反射鏡206的輸入端連接。所述法拉第旋轉反射鏡206采用90°法拉第旋轉反射鏡。所述第一光電探測器207采用PIN光電二極管。

光纖電場傳感器3，如圖3所示，所述光纖電場傳感器3包括第二光纖301、第一準直透鏡302、起偏器303、四分之一波片304、電光晶體305、檢偏器306、第二準直透鏡307、第二光電探測器308，所述第一準直透鏡302的輸入端通過所述第二光纖301與所述光源1連接，所述電光晶體305設置在待測導體6一側。所述第一準直透鏡302的輸入端通過所述第二光纖301與所述起偏器303的輸入端連接，所述起偏器303的輸出端通過所述第二光纖301與所述四分之一波片304的輸入端連接，所述四分之一波片304的輸出端通過所述第二光纖301與所述電光晶體305的輸入端連接，所述電光晶體305的輸出端通過所述第二光纖301與所述檢偏器306的輸入端連接，所述檢偏器306的輸出端通過所述第二光纖301與所述第二準直透鏡307的輸入端連接，所述第二準直透鏡307的輸出端通過所述第二光纖301與所述第二光電探測器308的輸入端連接。所述第二光電探測器308采用PIN光電二極管。

信號處理單元4，如圖4所示，所述信號處理單元4分別與所述第一光電探測器207、所述第二光電探測器308連接。所述信號處理單元4包括放大濾波單元401、峰值保持單元402、數(shù)據(jù)采集單元403、數(shù)據(jù)計算單元404。

無線通信單元5，所述信號處理單元4通過所述無線通信單元5與外部終端設備連接。

工作方式：

S1：利用光纖磁場傳感器獲取局部放電的磁場信息，光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器后，到到Y波導，形成兩束線偏振光，線偏振光經(jīng)過偏振分束器后，使得 一束線偏振光方向旋轉90度后與另一束線偏振光以正交模式在光纖中傳輸，經(jīng)過處于軸向磁場中的光纖環(huán)，產(chǎn)生相位差，攜帶相位信息的兩束偏振光經(jīng)過90°法拉第旋轉反射鏡后，偏振模式互換，返回到處于軸向磁場中的光纖環(huán)5，再次產(chǎn)生相位差，兩束正交模式的線偏振光反向經(jīng)過偏振分束器后，分成兩束平行模式傳輸?shù)木€偏光，到達Y波導處發(fā)生干涉，再經(jīng)過耦合器后被第一光電探測器接收，第一光電探測器將帶有被測信號的光信息通量轉換為計算機可以測量的第一電信號，并將該第一電信號發(fā)送到信號處理單元。

S2：利用光纖電場傳感器獲取局部放電的電場信息，光源發(fā)出的光經(jīng)過第一準直透鏡后變?yōu)槠叫泄?，?jīng)過起偏器后變?yōu)榫€偏振光，再經(jīng)過四分之一波片后變?yōu)閳A偏振光，如果電光晶體附件導體受到外部電壓干擾，則光波經(jīng)過電光晶體后將由圓偏振光變?yōu)闄E圓偏振光，這一變化過程與電光晶體收到干擾電壓信號的頻率和振幅有關，后經(jīng)過檢偏器和第二準直透鏡后分為2束光波進入到第二光電探測器，第二光電探測器可以接收到2個線偏振光波經(jīng)過電光晶體后的干涉信號，將該光信號轉換為第二電信號，并將該第二電信號發(fā)送到信號處理單元。

S3：信號處理單元對第一電信號和第二電信號進行處理，獲取局部放電信號的傳播方向，并通過無線通信單元發(fā)送到外部終端設備。由于前行波電場與磁場的極性相同，反行波電場與磁場的極性相反，所以對于沿導線傳播的脈沖信號來說，其電場和磁場是相互關聯(lián)的，對于沿相反方向傳播的正極性脈沖來說，其電場都是正極性，而磁場的極性則正好相反；對于福極性脈沖來說，也有類似的情況。總之，如果某正極性的脈沖從某一方向傳播時，測得此脈沖電場和磁場的極性都為正極性，而把此時脈沖的傳播方向定義為正向，那么對于所有正向傳播的脈沖，無論其極性如何，其電場和磁場總是同極性的；而對于反向傳播的脈沖，其電場和磁場的極性總是相反的。根據(jù)脈沖信號的電場極性 和磁場極性的對應廣西，通過光纖磁場傳感器和光纖電場傳感器輸出脈沖信號初始峰的極性，就可以判斷出所測得脈沖的傳播方向。

本實施例所述的一種用于電氣設備局部放電檢測的裝置，包括：光源、光纖磁場傳感器、光纖電場傳感器、信號處理單元、無線通信單元。其通過設置光纖磁場傳感器和光纖電場傳感器，可以獲取待測導體周邊的電場和磁場的極性，并根據(jù)獲取的電場和磁場的極性來判斷局部放電信號的傳播方向，檢測靈敏度高，方向性好，抗干擾能力強，受溫度變化影響小，光路損耗??；其設置的光纖磁場傳感器能夠實現(xiàn)磁場測量的互易光路測量，精確度高；其通過設置信號處理單元和無線通信單元，可以對獲取的局部放電信號進行處理，并通過無線通信單元發(fā)送到外部終端設備，提高了檢測的安全性與便利性。本裝置結構簡單、操作方便、精確度高、可靠性高。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。