[发明专利]一种用于充油设备油中气体在线监测的光纤传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于充油设备油中气体在线监测的光纤传感装置，特别是涉及一种用于充油设备油中气体在线监测的光纤传感装置。

背景技术

正常情况下，充油设备的绝缘油和有机绝缘材料随着运行时间的延长，在热和电的作用下，会逐渐老化分解，使设备绝缘油中会产生多种气体，包括氢气、烃类、一氧化碳、二氧化碳、乙炔等。当设备内部存在潜伏性故障过热或放电故障时，就会加快气体的产生速度。

在线状态监测是确保设备稳定运行的重要手段，安装在线状态监测系统的必要性已渐渐成为电力行业的共识。

目前，对充油设备故障的在线检测主要是绝缘油的色谱分析。色谱分析是指用气相色谱仪对溶解在设备绝缘油中的气体进行组分和含量的检测。通过分析溶解于绝缘油中的特征气体能及早发现充油设备内部可能存在的潜伏性故障，并可随时监视故障的发展状况。但是对于色谱分析方法，很难实现远程在线操控。这种分析方法需要经过采气、取气、色谱分析三大步骤来实现，而这些步骤中有些需要人工到现场操作或者花费很大代价将其改造成远程操控。

发明内容

为了解决上述问题，本发明专利提供一种用于充油设备油中气体在线监测的光纤传感装置，应用于充油设备油中气体的远程在线监测分析，通过分析气体的成分及浓度，判断设备的安全性与稳定性，保障电网的安全运行。

本发明采取的技术方案是：

一种用于充油设备油中气体在线监测的光纤传感装置，其包括：

观测盒，所述观测盒为一密封容器，其上设有进光口、出光口以及用于向观测盒通入气体的进气口；

光源，所述光源用于产生光信号，并通过进光口进入观测盒；

反射镜组，所述反射镜组安装于观测盒内，用于将从进光口进入观测盒的光信号通过出光口输出；

光探测器，所述光探测器用于接收从出光口输出的光信号，并将该从出光口输出的光信号转换成电信号；

信号处理器，用于接收所述电信号，并将该电信号与参考电信号进行比对，以测量所述气体的种类和浓度。信号处理器内涵锁相放大器及A/D转换器。

将变压器绝缘油中的气体通过高分子透膜分离出来导入进气口进入观测盒装置内部，发射经过稳定固定波长的光源经光纤传输通过光输入耦合装置进入观测盒后，反射镜片发射光线，将光线折射返回光输出耦合装置，传输到光探测器。

所述进光口和出光口设置于观测盒同一面上。

所述反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜用于将进光口进入观测盒的光信号反射至第二反射镜上，所述第二反射镜用于将第一反射镜反射的光信号传送至出光口。

所述第一反射镜和第二反射镜之间的夹角或者第一反射镜和第二反射镜延长线之间的夹角为90°。

在所述进光口上安装有光输入耦合装置，在所述出光口上安装有光输出耦合装置，所述光源通过第一光纤与光输入耦合装置相连，所述光探测器通过第二光纤与光输出耦合装置相连。

所述光输入耦合装置和光输出耦合装置均为自聚焦透镜。

所述光输入耦合装置与第一光纤、以及光输出耦合装置与第二光纤均融接在一起，可以减小损耗，改善耦合的稳定性。

光探测器是光路和电路的衔接点，它完成光电转换的功能。所述光探测器为波长在0.8-1.7μm范围的InGaAs二极管，在室温条件下具有很高的灵敏度，还可以对该InGaAs二极管设置一些附加支持，如滤光片，前置放大器，光纤连接器等。

所述光源为分布反馈半导体激光器(DFBLD)，通过稳频措施，使DFBLD发射出一定波长的光传到观测盒。

所述观测盒由厚度在3-5mm的不透明绝缘材料制成，且密封效果好。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、成本低，安装、使用方便；

2、采用绝缘材料制成的观测盒，能更好的保证设备安全可靠性；

3、配合中空纤维透膜气体采集装置，实现充油设备油中气体的远程在线监控，最大限度保障设备运行的安全。

4、抗干扰能力强，气体分析灵敏度高，能有效的对特征气体成分及浓度进行分析。

附图说明

图1为本发明用于充油设备油中气体在线监测的光纤传感装置的结构示意图；

图2为用于充油设备中空纤维透膜气体采集装置的结构示意图。