專利名稱：一種用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統。
背景技術：
GIS(氣體絕緣金屬封閉開關)是將斷路器、隔離開關、接地開關、母線、互感器、避雷器等除變壓器以外的一切主要物件裝入密封的金屬殼體內，內部充以SF6氣體作為絕緣及滅弧介質，具有占地面積少、不受外界環境影響、運行安全可靠、維護簡單和檢修周期長等優點，被廣泛應用于各類變電站。GIS是運行可靠性高、維護工作量少、檢修周期長的高壓電氣設備，其故障率只有常規設備的20% 40%，但GIS也有其固有的缺點，由于SF6氣體的泄漏、外部水分的滲入、導電雜質的存在、絕緣子老化等因素影響，都可能導致GIS內部閃絡故障。GIS的全密封結構使故障的定位及檢修比較困難，檢修工作繁雜，事故后平均停電檢修時間比常規設備長，其停電范圍大，常涉及非故障元件。為保證GIS的密閉性，防止SF6氣體密度降低到不安全的值，要對GIS的箱體內壓力進行監測。就測壓而言，目前各種傳感器(壓電式、應變電阻式、電容式、電感式)有一個共同的特點都采用電信號的變化來測量。但電器設備如GIS、斷路器等往往帶有很高的電位，甚至高達幾十萬伏。在這種高電位、強磁場環境下，電方法測量的干擾嚴重，不僅測量裝置本身工作難度較大，信號的傳輸、檢測和處理也有很大的問題。為此，利用光纖布拉格光柵(FBG)設ii 全光的傳感器。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種通過檢測各傳感器壓強的變化，及時發出警報，并能報告出具體位置，及漏氣情況等信息，得到的結果精確，反應迅速快捷，及時解決故障提供寶貴的時間的用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統。本實用新型采用以下技術方案來是實現的包括光開關和多路耦合器，所述光開關輸出端連接有耦合器一，所述多路耦合器輸出端連接有耦合器二，所述耦合器一和耦合器二組合在一起且外部連接有傳感器，所述光開關連接有一寬譜光源，所述光開關和多路耦合器輸入端上連接有計算機，所述光開關和計算機連接處設置有PC機控制信號系統，所述多路耦合器和計算機連接處串聯有光探測器和放電電路。進一步地,所述傳感器內部設置有殼體、上光纖布拉格光柵(FBG)、下光纖布拉格光柵(FBG)、懸梁臂、密封圈、金屬圓筒和支點,所述上光纖布拉格光柵(FBG)和下光纖布拉格光柵(FBG)設置在支點上下面,所述上光纖布拉格光柵(FBG)、下光纖布拉格光柵(FBG)和支點設置在懸梁臂內，所述懸梁臂設置在金屬圓筒內，所述金屬圓筒設置在殼體內，所述密封圈設置在金屬圓筒的一端，所述殼體上還設置有一進氣口。進一步地，所述光開關和多路耦合器可連接多組耦合器和多個傳感器。進一步地，所述金屬圓筒為自由彈性體。[0010]進一步地,所述計算機設置有GIS系統。本實用新型用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統的有益效果是本設計的項目系統中，由于設有的多個傳感器，通過計算機能準時的報告各傳感器的壓強。通過檢測各傳感器壓強的變化，如有漏氣或者壓強過大的情況，能及時發出警報，并能報告出具體位置，檢測漏氣情況等信息顯示在計算機上。由于本裝置是全光系統，易于在此種高電壓，高磁場情況下，得到精確的結果，反應迅速快捷，為及時解決故障提供寶貴的時間。
圖I為本實用新型的光纖布拉格光柵的傳感原理圖；圖2為本實用新型的系統原理圖。
具體實施方式
本實施例中，參照圖I和圖2所示，本實用新型用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統，包括光開關I和多路耦合器2，所述光開關I輸出端連接有耦合器一 3，所述多路耦合器2輸出端連接有耦合器二 4，所述耦合器一 3和耦合器二 4組合在一起且外部連接有傳感器5，所述光開關I連接有一寬譜光源6，所述光開關I和多路耦合器2輸入端上連接有計算機7，所述光開關I和計算機7連接處設置有PC機控制信號系統8，所述多路耦合器2和計算機7連接處串聯有光探測器9和放電電路10。所述傳感器5內部設置有殼體11、上光纖布拉格光柵(FBG)12、下光纖布拉格光柵(FBG)13、懸梁臂14、密封圈15、金屬圓筒16和支點17，所述上光纖布拉格光柵(FBG) 12和下光纖布拉格光柵(FBG) 13設置在支點17上下面,所述上光纖布拉格光柵(FBG) 12、下光纖布拉格光柵(FBG) 13和支點17設置在懸梁臂14內，所述懸梁臂14設置在金屬圓筒16內，所述金屬圓筒16設置在殼體11內，所述密封圈15設置在金屬圓筒16的一端，所述殼體11上還設置有一進氣口 19 ；所述光開關I和多路耦合器2可連接多組耦合器和多個傳感器5，本實施例中，兩組耦合器和兩個傳感器5 ；所述金屬圓筒16為自由彈性體；所述計算機7設置有GIS系統18。由于光纖布拉格光柵(FBG)是一種波長選擇性反射器,利用光柵對溫度和應變的效應，通過一些輔助的機敏結構，還可以實現其他多種參數的檢測，光纖光柵的反射波長受到被測量的調制產生偏移，解調出波長變化就可以得到被測量。寬譜光源發出的光經過光纖布拉格光柵，會得到反射光，當所處的環境溫度改變或者所受到的應力改變時，得到的反射光的中心波長會漂移。寬譜光源先經耦合器一到圖2中的“下光纖布拉格光柵(FBG)”，其反射光經耦合器一后再經耦合器二通入圖2中的“上光纖布拉格光柵(FBG)光柵”，上“光纖布拉格光柵(FBG)”反射光經耦合器二通向多路耦合器，經光探測器和放大電路。由計算機采集處理并顯不O由于壓力的作用使得自由彈性體徑向發生變形，導致彈性體內懸臂梁自由端撓度的改變，從而使得兩只光纖光柵分別受到拉應變和壓應變的作用，而且拉應變(正應變)和壓應變(負應變)的大小相等，符號相反。由于圖2所示的結構使得在壓力的作用下，兩參數相同的光柵的反射波長分別向長、短波長方向有相同的移動量。兩者之差與被測壓力間的關系可表示為
Γηη”1 減-厶為—么 _ -,λ Dfi kDK' (2-V) 1其中L和h分別為懸臂梁的長度和厚度，D為自由彈性體的內徑，Pe為光纖的光彈系數，4為光柵的布拉格反射波長。兩個光柵的反射譜都可用高斯函數表示
/ ^ __ T \ ^S1(A) = M1 exp — 41n 2 - + S1· [ k M J
—( γ_S2(A)^R2 esp -4k2 -+S2其中M1和弋分別是兩光柵的布拉格波長，▲11和&為為兩光柵反射譜的3dB帶寬，民和i 2為光柵的反射率，$和52為常數.而光電探測器接收到的光信號應該是這兩個光柵發射信號的卷積，即存在
-fcoW = J α(Λ) -I0-S1 (A)S2 (λ)
—CD其中，α(!)為系統的光衰減系數.將(8)式代入可得
exp -4In 2+S11
X J i 2 exp -41η 2—-γ— +
L L」j
I (Λ-11 ^
=叫 1 2 {(Δ^ ΧξΓ — LW 0其中，C0為積分常數.被測壓力的變化將導致兩光柵反射光譜的彼此分離，光譜的彼此分離導致光電探測器接收到的光強度發生變化。此系統中，選用的光纖布拉格光柵(FBG)在常態下的中心波長要求一致。這樣在彈性體內外壓強相同時，光電探測器接收到的光功率最大。當外界的壓強變小的時候，懸梁臂上升，上光纖布拉格光柵(FBG)壓縮,下光纖布拉格光柵(FBG)拉伸；當外界壓強變大的時候，懸梁臂通過支點下壓，上光纖布拉格光柵(FBG)拉伸，下光纖布拉格光柵(FBG)壓縮，從而使光電探測器接收到的光功率發生相應的變化，測出外界壓強。當環境溫度改變時，兩個光纖布拉格光柵(FBG)的反射峰同時向相同方向移動，光電探測器接收到的光功率不受影響，有效地消除了環境溫度對測量的影響。顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新 型也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求1.一種用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統，其特征在于包括光開關和多路耦合器，所述光開關輸出端連接有耦合器一，所述多路耦合器輸出端連接有耦合器二，所述耦合器一和耦合器二組合在一起且外部連接有傳感器，所述光開關連接有一寬譜光源，所述光開關和多路耦合器輸入端上連接有計算機，所述光開關和計算機連接處設置有PC機控制信號系統，所述多路耦合器和計算機連接處串聯有光探測器和放電電路。
2.根據權利要求I所述的用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統，其特征在于所述傳感器內部設置有殼體、上光纖布拉格光柵、下光纖布拉格光柵、懸梁臂、密封圈、金屬圓筒和支點，所述上光纖布拉格光柵和下光纖布拉格光柵設置在支點上下面，所述上光纖布拉格光柵、下光纖布拉格光柵和支點設置在懸梁臂內，所述懸梁臂設置在金屬圓筒內，所述金屬圓筒設置在殼體內，所述密封圈設置在金屬圓筒的一端，所述殼體上還設置有一進氣口。
3.根據權利要求I所述的用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統，其特征在于所述光開關和多路耦合器可連接多組耦合器和多個傳感器。
4.根據權利要求2所述的用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統，其特征在于所述金屬圓筒為自由彈性體。
5.根據權利要求I所述的用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統，其特征在于所述計算機設置有GIS系統。
專利摘要一種用于變電站的分布式全光壓強傳感器檢測系統，包括光開關和多路耦合器，所述光開關輸出端連接有耦合器一，所述多路耦合器輸出端連接有耦合器二，所述耦合器一和耦合器二組合在一起且外部連接有傳感器，所述光開關連接有一寬譜光源，所述光開關和多路耦合器輸入端上連接有計算機，本設計的項目系統中，由于設有的多個傳感器，通過計算機能準時的報告各傳感器的壓強。通過檢測各傳感器壓強的變化,如有漏氣或者壓強過大的情況，能及時發出警報，并能報告出具體位置，檢測漏氣情況等信息顯示在計算機上。由于本裝置是全光系統，易于在此種高電壓，高磁場情況下，得到精確的結果，反應迅速快捷，為及時解決故障提供寶貴的時間。
文檔編號G01L11/02GK202693191SQ20122023129
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者彭保進, 朱建成武 申請人:浙江師范大學