[实用新型]一种实现开关柜闪弧检测的光学传感器

说明书

技术领域

    本实用新型涉及属于光学传感领域，特别涉及一种应用于电力系统开关柜闪弧监测的光学传感器。 

背景技术

中、低压开关柜适用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等行业，作为输电、配电及电能转换之用。近些年来，全国中低压开关柜事故不断，究其原因，往往是当出线或母线发生单相接地故障时，由于接地点容性电流较大，接地点电弧不能完全熄灭，导致电弧反复重燃；又由于电弧电阻的原因，短路电流往往达不到过流速断整定值而不能快速动作切断故障，而其它设备绝缘水平较低导致迅速发展为相间短路，电弧持续燃烧释放出巨大的能量，从而造成开关柜被严重烧毁的灾难性的后果。开关柜的闪弧故障，如果没有得到及时清除，发展为中压母线故障，带来的危害是非常严重的。 

中压开关柜闪弧导致的电网设备损坏和停电事故不仅造成了相当大的经济损失，还严重地影响了电网的安全稳定运行，从而直接威胁变电所正常运行和运行人员的安全。因此研究闪弧检测的光学传感器，进而安装有效的继电保护，解决闪弧问题，对于提高电力系统的安全、稳定性，降低经济损失有很大的意义。 

发明内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种光学传感器，能够有效检测开关柜出线或母线发生短路故障时产生的电弧光并将其转换为电信号输出。 

本实用新型提供如下技术方案： 

一种实现开关柜闪弧检测的光学传感器，包括光采集镜头、光电转换器和塑料光纤，塑料光纤的两端设有ST连接器，所述塑料光纤通过ST连接器与光采集镜头和光电转换器相连；所述光采集镜头包括被封装在光采集镜头封装底座中的平凸透镜、频率提取器、波长转换器、聚焦镜头；所述光电转换器包括封装在光电转换器封装底座上的聚焦透镜和光电二极管芯片；所述塑料光纤包括塑料光纤纤芯、覆盖在所述纤芯外的塑料光纤内层防护层以及覆盖在所述内层防护层外的塑料光纤外层防护层。

作为一种优选，所述平凸透镜上覆盖涂有至少一层透明介质材料的薄膜。 

作为一种改进，所述光电转换器中还包括与光电二极管芯片并联的瞬变二极管。 

作为一种优选，所述聚焦镜头将光信号聚焦在光电二极管芯片表面。 

作为一种改进，还包括与光采集镜头连接的安装底座。 

作为一种优选，所述安装底座包括彼此之间活动连接的安装底座固定部分和安装底座活动部分。 

作为一种优选，所述安装底座固定部分和安装底座活动部分之间连接方式为齿轮状咬合连接。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果： 

1.                光采集镜头为无源器件，与有源的光电转换部分之间采用塑料光纤连接，不会对开关柜的一次设备产生影响；

2.                光采集镜头只采集弧光中的特定波段，即波段为380nm～450nm的光信号，可有效滤除其它光源，如闪电、太阳等自然光源和电筒、红外测温器等人造光源的干扰；

3.                平凸透镜表面涂装的透明介质材料的薄膜，增加了特定波段光线的透过率；

4.                光电转换器经光纤长距离隔离后，不会主动或被动改变开关柜内的电磁环境，因此传感器只有在光电转换部分才有电信号，其余均为光信号，可有效避免开关柜中开关动作时产生的电磁干扰；

5.                聚焦镜头设计，能有效增加光电转换器的转换效率。

6.                通过设置瞬变二极管达到的防静电设计，提高器件可靠性，并能适应各种装配、使用环境。 

7.                无死区设计：底座活动部分可在X轴空间平面上进行180°范围内转动，底座固定部分可在Y轴安装平面上360°范围内进行固定，两者结合，可保证底座活动部分可对准任意位置和角度，活动范围为半球型； 

8.                防松设计：底座活动部分与固定部分接合面设计有咬合面，咬合面形状和工作方式类似齿轮，安装完毕后底座活动部分与固定部分如齿轮般咬合，有效保证震动环境下对准位置不发生位移。

附图说明

图1为本实用新型提供的光学传感器的结构示意图； 

图2为安装底座结构侧视图；

图3为安装底座结构俯视图。

附图标明列表： 

1- 平凸透镜，                2-频率提取器，