本發(fā)明涉及一種具有自檢功能的雙光纖弧光探測(cè)傳感器及方法，屬于電力系統(tǒng)弧光保護(hù)傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)電力工業(yè)的高速發(fā)展，中低壓開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越多。開(kāi)關(guān)柜作為母線(xiàn)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，是整個(gè)線(xiàn)路絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，絕緣故障高發(fā)。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電弧光短路是一種頻發(fā)性、災(zāi)難性故障，越來(lái)越嚴(yán)重地威脅著電力設(shè)備的安全運(yùn)行。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的電弧短路故障，往往由于沒(méi)有得到及時(shí)清除，發(fā)展成為中低壓母線(xiàn)故障,造成供電系統(tǒng)失穩(wěn)、大面積停電、開(kāi)關(guān)設(shè)備嚴(yán)重?zé)龤У葹?zāi)難性后果，甚至造成人身傷亡事故。所以，采取有效的弧光保護(hù)措施，對(duì)提高電力系統(tǒng)的安全性，具有重大意義。

開(kāi)關(guān)柜弧光保護(hù)系統(tǒng)在探測(cè)出弧光時(shí)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)切斷回路，從而保證電力設(shè)備的安全。因此，設(shè)計(jì)弧光探測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)弧光保護(hù)非常重要?；」馓綔y(cè)傳感器通過(guò)檢測(cè)產(chǎn)生弧光時(shí)的可見(jiàn)光或紫外光譜，判斷弧光的產(chǎn)生。傳感器的接收端和探頭之間通過(guò)光纖連接。但是這種方法存在缺陷：傳感器的接收端與傳感探頭之間相隔幾十米，當(dāng)連接兩端的光纖發(fā)生斷裂時(shí)，傳感器將會(huì)失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于塑料光纖的帶自檢功能的雙光纖弧光探測(cè)傳感器。傳感探頭完全無(wú)源，適合電力系統(tǒng)應(yīng)用，并且該傳感器具有結(jié)構(gòu)可靠、工藝簡(jiǎn)單成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的在于，提供一種具有自檢功能的雙光纖弧光傳感器及方法，該傳感器不但可以檢測(cè)弧光的產(chǎn)生，并且可以監(jiān)測(cè)自身的工作狀態(tài)，提高弧光保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種具有自檢功能的雙光纖弧光探測(cè)傳感器，其特征在于，包括光源、光探測(cè)器、自檢光纖、探測(cè)光纖、光學(xué)玻璃罩、反射鏡，所述自檢光纖的一端連接所述光源，所述自檢光纖的另一端連接所述反射鏡，所述探測(cè)光纖的一端連接所述光探測(cè)器，所述探測(cè)光纖的另一端設(shè)置有探測(cè)光光纖端面，所述反射鏡、所述探測(cè)光光纖端面均設(shè)置于所述光學(xué)玻璃罩的內(nèi)部，所述光學(xué)玻璃罩的內(nèi)部涂覆設(shè)置有光學(xué)鍍膜層，所述自檢光纖與所述探測(cè)光纖的右側(cè)熔融組成塑料光纖耦合區(qū)，所述塑料光纖耦合區(qū)設(shè)置于所述光學(xué)玻璃罩內(nèi)部，所述塑料光纖耦合區(qū)的中心設(shè)置有融合纖芯耦合區(qū)。

優(yōu)選地，光源采用650nm紅光LED。

優(yōu)選地，光探測(cè)器采用硅基光探測(cè)器。

優(yōu)選地，自檢光纖與探測(cè)光纖均采用通信塑料光纖。

優(yōu)選地，光學(xué)鍍膜層采用無(wú)機(jī)紫外熒光粉。

優(yōu)選地，反射鏡采用鍍銀反射鏡。

優(yōu)選地，塑料光纖耦合區(qū)的制作方法包括如下步驟：

步驟S1將自檢光纖和探測(cè)光纖的涂覆層和包層剝?nèi)ヒ话?，漏出一半纖芯；

步驟S2將步驟S1獲得的自檢光纖的一半纖芯與探測(cè)光纖的一半纖芯重疊在一起，加熱至熔融狀態(tài)；

步驟S3逐步冷卻光纖，此時(shí)自檢光纖的一半纖芯與探測(cè)光纖的一半纖芯融合成一體制得塑料光纖耦合區(qū)。

本發(fā)明還提出一種具有自檢功能的雙光纖弧光探測(cè)傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟SS1自檢，包括：光源周期性發(fā)出紅光信號(hào)作為自檢光信號(hào)，經(jīng)自檢光纖和塑料光纖耦合區(qū)入射反射鏡，經(jīng)過(guò)反射鏡反射后再次進(jìn)入塑料光纖耦合區(qū)；然后自檢光信號(hào)經(jīng)塑料光纖耦合區(qū)后進(jìn)入探測(cè)光纖，并由探測(cè)光纖送入光探測(cè)器；最后光探測(cè)器通過(guò)檢測(cè)自檢光信號(hào)判斷雙光纖弧光探測(cè)傳感器是否工作正常，若檢測(cè)到自檢光信號(hào)則判斷工作正常，否則判斷為不工作正常；

步驟SS2探測(cè)，包括：當(dāng)外界產(chǎn)生弧光時(shí)，弧光照射并通過(guò)在光學(xué)玻璃罩，弧光紫外分量與光學(xué)鍍膜層中的紫外熒光粉發(fā)生反應(yīng)，激發(fā)紅光信號(hào)，然后激發(fā)紅光信號(hào)進(jìn)入探測(cè)光纖，經(jīng)過(guò)塑料光纖耦合區(qū)后，并最終被光探測(cè)器檢測(cè)，光探測(cè)器通過(guò)檢測(cè)該激發(fā)紅光信號(hào)判斷是否發(fā)生弧光，若檢測(cè)到激發(fā)紅光信號(hào)，則判斷為發(fā)生弧光，否則判斷為不發(fā)生弧光。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：(1)本發(fā)明提出的一種具有自檢功能的雙光纖弧光探測(cè)傳感器除了探測(cè)弧光信號(hào)外，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)，從而提高了弧光保護(hù)系統(tǒng)的可靠性；(2)本發(fā)明的光傳感器的探頭完全無(wú)源，適合電力系統(tǒng)相關(guān)行業(yè)使用；(3)本發(fā)明采用廉價(jià)的塑料光纖和LED光源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的塑料光纖耦合區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記的含義：1-光源，2-光探測(cè)器，3-自檢光纖，4-探測(cè)光纖，5-光學(xué)玻璃罩，6-光學(xué)鍍膜層，7-塑料光纖耦合區(qū)，8-反射鏡，9-探測(cè)光光纖端面，10-融合纖芯耦合區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明提出一種具有自檢功能的雙光纖弧光探測(cè)傳感器，其特征在于，包括光源1、光探測(cè)器2、自檢光纖3、探測(cè)光纖4、光學(xué)玻璃罩5、反射鏡8，自檢光纖3的一端連接光源1，自檢光纖3的另一端連接反射鏡8，探測(cè)光纖4的一端連接光探測(cè)器2，探測(cè)光纖4的另一端設(shè)置有探測(cè)光光纖端面9，反射鏡8、探測(cè)光光纖端面9均設(shè)置于光學(xué)玻璃罩5的內(nèi)部，光學(xué)玻璃罩5的內(nèi)部涂覆設(shè)置有光學(xué)鍍膜層6，可以根據(jù)實(shí)際的需求選擇鍍膜方案：如果傳感器用于檢測(cè)弧光中的可見(jiàn)光和紅外波段，一般采用增透膜；如果傳感器用于檢測(cè)弧光的紫外光波段，采用熒光粉，將紫外光變?yōu)榭梢?jiàn)光，然后通過(guò)探測(cè)光纖4接收。

自檢光纖3與探測(cè)光纖4的右側(cè)熔融組成塑料光纖耦合區(qū)7，塑料光纖耦合區(qū)7設(shè)置于光學(xué)玻璃罩5內(nèi)部，塑料光纖耦合區(qū)7的中心設(shè)置有融合纖芯耦合區(qū)10。

作為一種較佳的實(shí)施例，光源1采用650nm紅光LED。

作為一種較佳的實(shí)施例，光探測(cè)器2采用硅基光探測(cè)器。

作為一種較佳的實(shí)施例，自檢光纖3與探測(cè)光纖4均采用通信塑料光纖。

作為一種較佳的實(shí)施例，光學(xué)鍍膜層6采用無(wú)機(jī)紫外熒光粉。

作為一種較佳的實(shí)施例，反射鏡8采用鍍銀反射鏡。

圖2是本發(fā)明的塑料光纖耦合區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。塑料光纖耦合區(qū)7的制作方法包括如下步驟：

步驟S1將自檢光纖3和探測(cè)光纖4的涂覆層和包層剝?nèi)ヒ话耄┏鲆话肜w芯；

步驟S2將步驟S1獲得的自檢光纖3的一半纖芯與探測(cè)光纖4的一半纖芯重疊在一起，加熱至熔融狀態(tài)；

步驟S3逐步冷卻光纖，此時(shí)自檢光纖3的一半纖芯與探測(cè)光纖4的一半纖芯融合成一體變成微橢圓形，制得塑料光纖耦合區(qū)7。

本發(fā)明還提出一種具有自檢功能的雙光纖弧光探測(cè)傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟SS1自檢，包括：光源1周期性發(fā)出紅光信號(hào)作為自檢光信號(hào)，經(jīng)自檢光纖3和塑料光纖耦合區(qū)7入射到自檢光纖3端面的反射鏡8上，經(jīng)過(guò)反射鏡8反射后再次進(jìn)入塑料光纖耦合區(qū)7；然后自檢光信號(hào)經(jīng)塑料光纖耦合區(qū)7后進(jìn)入探測(cè)光纖4，并由探測(cè)光纖4送入光探測(cè)器2；最后光探測(cè)器2通過(guò)檢測(cè)自檢光信號(hào)判斷雙光纖弧光探測(cè)傳感器是否工作正常，若檢測(cè)到自檢光信號(hào)則判斷工作正常，否則判斷為不工作正常；

步驟SS2探測(cè)，包括：當(dāng)外界產(chǎn)生弧光時(shí)，弧光照射并通過(guò)在光學(xué)玻璃罩5，弧光紫外分量與光學(xué)鍍膜層6中的紫外熒光粉發(fā)生反應(yīng)，激發(fā)紅光信號(hào)，然后激發(fā)紅光信號(hào)進(jìn)入探測(cè)光纖4，經(jīng)過(guò)塑料光纖耦合區(qū)7后，并最終被光探測(cè)器2檢測(cè)，光探測(cè)器2將激發(fā)紅光信號(hào)轉(zhuǎn)為與其成正比的電信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)該電信號(hào)判斷是否發(fā)生弧光，若檢測(cè)到電信號(hào)，則判斷為發(fā)生弧光，否則判斷為不發(fā)生弧光。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。