一種基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀，其特征是檢測儀包括寬帶激光器、串聯在一條光纖上的六個光纖光柵、光纖光柵解調模塊、A/D采樣與處理器模塊；串聯在一條光纖上的六個光纖光柵沿盆式絕緣子的外周粘貼一圈，光纖一端接入寬帶激光器，另一端連接接光纖光柵解調模塊，光纖光柵解調模塊的輸出信號接入A/D采樣與處理器模塊，A/D采樣與處理器模塊利用A/D采樣器獲得采樣數據，并利用處理器對采樣數據進行信號判斷；通過對六個光纖光柵中心波長的改變進行檢測實現對裂紋的探測。
【專利說明】
一種基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀
技術領域
[0001]本實用新型涉及盆式絕緣子裂紋檢測技術領域，更具體地說是一種盆式絕緣子裂紋在線檢測裝置。
【背景技術】
[0002]對于盆式絕緣子的裂紋檢測，尤其是對于小裂紋的檢測是非常困難的，目前主要有超聲和超尚頻檢測方法。
[0003]超聲檢測是通過超聲回波信號探測裂紋是否存在，這種檢測方法有一定局限性，盆式絕緣子的直徑比較大，超聲在絕緣子內部衰減很快，超聲很難透射整個絕緣子，因此檢測不全面。
[0004]超高頻是通過對局部放電的檢測來間接檢測盆式絕緣子的裂紋的，當盆式絕緣子存在裂紋時候，高壓電會在裂紋位置產生電火花，即產生局部放電現象，局部放電會產生高頻信號，通過捕捉該高頻信號即可檢測出盆式絕緣子的裂紋。該方法也存在一定局限性，在實際運行環境下，隨著絕緣劣化，會有多種放電形式同時存在的情況，需要探索如何分離所測試到的不同信號。外置傳感器放在現場盆式絕緣子設備外部進行測試時，如果沒有良好的屏蔽效果，接收到的信號會受到外界電磁干擾的影響，而且不易進行長期固定監測。盆式絕緣子內部的許多放電不是長時間存在的，在出現放電的同時會造成斷路器的對地放電，局部放電信號的捕捉非常困難。以往大量的研究表明，目前的檢測仍無法確定設備內部故障的視在放電量，但是對于檢測設備的局部放電而言，視在放電量的大小幾乎是不可缺少的標準，也是確定設備絕緣狀況嚴重程度的標準。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種可以在線檢測盆式絕緣子的微小裂紋的基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀。
[0006]本實用新型為解決技術問題采用如下技術方案:
[0007]本實用新型基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀的結構特點是所述檢測儀包括寬帶激光器、串聯在一條光纖上的六個光纖光柵、光纖光柵解調模塊、A/D采樣與處理器模塊;所述串聯在一條光纖上的六個光纖光柵沿盆式絕緣子的外周粘貼一圈，所述光纖一端接入寬帶激光器，另一端連接接光纖光柵解調模塊，所述光纖光柵解調模塊的輸出信號接入A/D采樣與處理器模塊，所述A/D采樣與處理器模塊利用A/D采樣器獲得經數據轉換的采樣數據，并利用處理器對所述采樣數據進行信號判斷；
[0008]當盆式絕緣子由于工藝、壓力、局部放電的原因導致其產生裂紋時，開裂瞬間產生的應力波傳播到盆式絕緣子的外徑表面，并影響光纖光柵的折射率和周期，由此改變光纖光柵的中心波長;通過對六個光纖光柵中心波長的改變進行檢測實現對裂紋的探測。
[0009]本實用新型基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀的結構特點也在于:設置所述六個光纖光柵分處在所述盆式絕緣子外周不同的位置上，根據各光纖光柵檢測到的時間和信號強度判斷裂紋的位置以及強度。
[0010]本實用新型基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀的結構特點也在于:設置所述六個光纖光柵相互具有不同的中心波長，六個光纖光柵在盆式絕緣子的外周等間距分布，采用波分復用原理對各光纖光柵分別信號解調，根據不同光纖光柵的波長偏移量確定裂紋所在區域。
[0011]本實用新型基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀的結構特點也在于:利用處理器對所述采樣數據進行信號判斷，計算獲得光纖光柵的中心波長的偏移量，以及中心波長的偏移時間，根據偏移量以及偏移時間確定裂紋的產生位置、時間和裂紋的開裂程度。
[0012]與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在:
[0013]當盆式絕緣子由于應變力、溫度、壓力、局部放電的原因導致其產生裂紋時，開裂瞬間產生的應力波會傳播到盆式絕緣子的外徑表面，從而影響了光纖光柵的折射率和周期，進而改變了光纖光柵的中心波長，本實用新型通過對六個光纖光柵中心波長改變的檢測，來探測裂紋的產生，并且可以根據不同光纖光柵的檢測到的時間和強度來判斷裂紋的位置以及強度。可用于在線檢測盆式絕緣子的微小裂紋，其結構簡單、檢測方法簡單可靠
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的系統框圖；
[0015]圖2為盆式絕緣子裂紋產生時的應力波示意圖；
[0016]圖3為本實用新型中A/D采樣與處理器模塊原理框圖；
[0017]圖4為本實用新型中所應用的裂紋檢測算法流程圖；
【具體實施方式】
[0018]參見圖1和圖2，本實施例中基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀包括寬帶激光器、串聯在一條光纖上的六個光纖光柵、光纖光柵解調模塊、A/D采樣與處理器模塊；串聯在一條光纖上的六個光纖光柵沿盆式絕緣子的外周粘貼一圈，光纖一端接入寬帶激光器，另一端連接接光纖光柵解調模塊，光纖光柵解調模塊的輸出信號接入A/D采樣與處理器模塊，A/D采樣與處理器模塊利用A/D采樣器獲得經數據轉換的采樣數據，并利用處理器對采樣數據進行信號判斷；
[0019]當盆式絕緣子由于工藝、壓力、局部放電的原因導致其產生裂紋時，開裂瞬間產生的應力波傳播到盆式絕緣子的外徑表面，并影響光纖光柵的折射率和周期，由此改變光纖光柵的中心波長;通過對六個光纖光柵中心波長的改變進行檢測實現對裂紋的探測。
[0020]具體實施中，設置六個光纖光柵分處在盆式絕緣子外周不同的位置上，根據各光纖光柵檢測到的時間和信號強度判斷裂紋的位置以及強度。設置六個光纖光柵相互具有不同的中心波長，六個光纖光柵在盆式絕緣子的外周等間距分布，采用波分復用原理對各光纖光柵分別信號解調，根據不同光纖光柵的波長偏移量確定裂紋所在區域。
[0021]利用處理器對采樣數據進行信號判斷，計算獲得光纖光柵的中心波長的偏移量，以及中心波長的偏移時間，根據偏移量以及偏移時間確定裂紋的產生位置、時間和裂紋的開裂程度。
[0022]檢測原理:圖1和圖2中所示的六個光纖光柵依次是第一光纖光柵1、第二光纖光柵2、第三光纖光柵3、第四光纖光柵4、第五光纖光柵5和第六光纖光柵6;六光纖光柵各自具不同的中心波長，寬帶激光器發出的光經過光纖光柵時候六個中心波長的光信號被發射，經過光纖光柵解調模塊、A/D采樣與信號處理器模塊可以得到六個中心波長數值。當盆式絕緣子7有裂紋產生時候，裂紋發出應力波會傳輸到光纖光柵，如圖2所示，受到應力波影響，光纖光柵中心波長會產生改變，根據這個改變可以基本確定裂紋強度和裂紋位置。裂紋強度越大，中心波長改變越大;離裂紋最近的一個光纖光柵，光纖光柵中心波長改變最大，據此可以大致推斷裂紋位置。
[0023]參見圖3，A/D采樣與信號處理器模塊是利用電荷放大器對光纖光柵解調模塊輸出的模擬信號進行放大，通過第一濾波器濾除噪聲信號，再利用程控放大器進行放大，程控放大器的放大倍數可以通過按鍵進行外部配置，根據模擬信號的幅值設定放大倍數，使A/D采樣器可以進行滿量程采樣;放大信號在第二濾波器中得到再一次濾波獲得A/D采樣信號，單片機STM32作為信號處理器，利用信號處理器對采集的數據進行計算和處理，處理結果在IXD顯示器中進行顯示。
[0024]參見圖4，裂紋檢測算法的流程如下:首先進行A/D采樣，采樣數據與預設的閾值進行比較，假如采樣數據小于預設的閾值，判斷為采樣數據為外界擾動信號，并不是盆式絕緣子裂紋信號，若采樣數據大于預設的閾值，則根據實驗的經驗數值判斷裂紋強度，比較六個光纖光柵的中心波長的偏移值的大小，偏移值最大的光柵離裂紋最近，偏移值最小光纖光柵離裂紋最遠，根據計算結果在LCD屏畫出盆式絕緣子裂紋的大致位置，并根據裂紋強度確定是否告警。
【主權項】
1.一種基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀，其特征是所述檢測儀包括寬帶激光器、串聯在一條光纖上的六個光纖光柵、光纖光柵解調模塊、A/D采樣與處理器模塊;所述串聯在一條光纖上的六個光纖光柵沿盆式絕緣子的外周粘貼一圈，所述光纖一端接入寬帶激光器，另一端連接光纖光柵解調模塊，所述光纖光柵解調模塊的輸出信號接入A/D采樣與處理器模塊，所述A/D采樣與處理器模塊利用A/D采樣器獲得采樣數據，并利用處理器對所述采樣數據進行信號判斷； 當盆式絕緣子由于工藝、壓力、局部放電的原因導致其產生裂紋時，開裂瞬間產生的應力波傳播到盆式絕緣子的外徑表面，并影響光纖光柵的折射率和周期，由此改變光纖光柵的中心波長;通過對六個光纖光柵中心波長的改變進行檢測實現對裂紋的探測。2.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀，其特征是:設置所述六個光纖光柵分處在所述盆式絕緣子外周不同的位置上，根據各光纖光柵檢測到的時間和信號強度判斷裂紋的位置以及強度。3.根據權利要求2所述的基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀，其特征是:設置所述六個光纖光柵相互具有不同的中心波長，六個光纖光柵在盆式絕緣子的外周等間距分布，采用波分復用原理對各光纖光柵分別信號解調，根據不同光纖光柵的波長偏移量確定裂紋所在區域。4.根據權利要求3所述的基于光纖光柵的盆式絕緣子裂紋檢測儀，其特征是:利用處理器對所述采樣數據進行信號判斷，計算獲得光纖光柵的中心波長的偏移量，以及中心波長的偏移時間，根據偏移量以及偏移時間確定裂紋的產生位置、時間和裂紋的開裂程度。
【文檔編號】G01N21/88GK205562415SQ201620302933
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月12日
【發明人】朱太云, 葉劍濤, 楊道文, 程登峰, 王劉芳, 李偉, 陳忠, 秦少瑞
【申請人】國家電網公司, 國網安徽省電力公司電力科學研究院