[发明专利]避雷器光学在线监测系统

说明书

本发明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‑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。利用本发明将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。

技术领域

本发明属于变电站避雷器监测技术领域，涉及一种避雷器光学在线监测系统。

背景技术

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。

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，例如发明专利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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明的特点还在于：

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。

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。

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。

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。

本发明的有益效果如下：

1.本发明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。

2.本发明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。

3.本发明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

图1为本发明避雷器光学在线监测系统的结构示意图；

图2为本发明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；

图3为本发明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；