本發(fā)明涉及高壓電器分布式參量檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種光柵陣列光纖非接觸式信號傳輸高壓電器分布式檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電力技術(shù)的現(xiàn)代化智能化的發(fā)展，高壓電器中電壓、電流、溫度、振動(局部放電)等參量的監(jiān)測一直是近幾年的研究熱點(diǎn)(專利“一種高壓電器設(shè)備的監(jiān)測診斷系統(tǒng)”CN201110143114.8)，同時也是傳感領(lǐng)域亟待解決的難題。現(xiàn)有的紅外測溫技術(shù)可以測量高壓電器中的溫度分布(專利“一種高壓開關(guān)電器設(shè)備溫升狀態(tài)在線監(jiān)測用傳感裝置”CN200810232421.1)，但是無法解決結(jié)構(gòu)遮擋和長期實(shí)時在線監(jiān)測等問題，而且單點(diǎn)監(jiān)測價格昂貴。由于傳感點(diǎn)在設(shè)備的高壓端，若采用傳統(tǒng)的電傳感技術(shù)，則必須采用無線信號傳輸技術(shù)(專利“電機(jī)電器在線絕緣狀態(tài)無線監(jiān)控裝置”CN201510298676.8)，也會遇到電磁干擾大，現(xiàn)場需要供電等問題。

光纖傳感技術(shù)是一種新型的傳感技術(shù)，由于其易于分布式組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測量，現(xiàn)場無電檢測，本質(zhì)防爆等優(yōu)勢，在許多惡劣應(yīng)用環(huán)境中替代傳統(tǒng)技術(shù)得到大規(guī)模應(yīng)用。因?yàn)楣饫w本身的材料是絕緣的，有文獻(xiàn)報道用光纖傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)高電器的溫度測量(專利“一種高壓電器測溫探頭以及高壓電器溫度監(jiān)測系統(tǒng)”CN201010137470.4)。但是在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，光纖封裝材料的老化、潮濕導(dǎo)致的水汽凝結(jié)和積累的灰塵污穢等都會改變光纜的絕緣耐壓性能，無法保證長期可靠的使用。要解決上述難題必需采用新型的光纖非接觸式信號傳輸技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中無法保證長期可靠使用的缺陷，提供一種光柵陣列光纖非接觸式信號傳輸高壓電器分布式檢測系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種光柵陣列光纖非接觸式信號傳輸高壓電器分布式檢測系統(tǒng)，包括設(shè)置在待測高壓電器內(nèi)的光纖光柵陣列，光纖光柵陣列上設(shè)置有多個檢測點(diǎn)，分布式的設(shè)置在待測高壓電器內(nèi)部的不同位置；

該系統(tǒng)還包括設(shè)置在待測高壓電器上的絕緣瓷瓶，絕緣瓷瓶兩端設(shè)置有輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡，輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡不接觸且相互準(zhǔn)直；光柵陣列光纖的輸出端將光信號發(fā)送給輸入自聚焦透鏡，輸入自聚焦透鏡對光信號進(jìn)行匯聚和準(zhǔn)直后發(fā)送給輸出自聚焦透鏡，輸出自聚焦透鏡通過傳輸光纖將光信號發(fā)送給光信號解調(diào)和處理器，通過解調(diào)光信號得到待測高壓電器的各種參量變化。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡采用1/4周期的聚焦透鏡。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡構(gòu)成準(zhǔn)直系統(tǒng)；該準(zhǔn)直系統(tǒng)還包括光纖和功能元件，結(jié)構(gòu)形式為：光纖、輸入自聚焦透鏡、功能元件、輸出自聚焦透鏡、光纖依次連接。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的高壓絕緣瓷瓶安裝在高壓電器柜體上，絕緣瓷瓶以混合泥土高溫?zé)贫伞?/p>

進(jìn)一步地，本發(fā)明的光柵陣列光纖是光纖制造過程中在線寫入的光柵陣列或者單獨(dú)制備的光柵。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的光柵陣列光纖中的光柵能封裝成溫度傳感器、振動傳感器、電壓傳感器或電流傳感器，被測參量包括溫度、振動、電壓和電流。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的光柵陣列光纖的輸入端設(shè)置有光源。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明的光柵陣列光纖非接觸式信號傳輸高壓電器分布式檢測系統(tǒng)，通過對分布式設(shè)置在待測高壓電器中的光柵陣列光纖的反射波長變化進(jìn)行解調(diào)，得到待測高壓電器的各種參量變化，光柵陣列光纖與待測高壓電器之間無接觸，防止了光纖封裝材料的老化，保證了長期可靠使用，光柵陣列光纖的檢測點(diǎn)分布式的設(shè)置在待測高壓電器中，檢測范圍廣，能更全面的反應(yīng)電器的工作狀態(tài)；另外，通過輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡的準(zhǔn)直功能，有效的減少了光信號的散射，提高了檢測精度和檢測效率。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-光柵陣列光纖，2-絕緣瓷瓶，3-輸入自聚焦透鏡，4-輸出自聚焦透鏡，5-傳輸光纖，6-光信號解調(diào)和處理器，7-待測高壓電器。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的光柵陣列光纖非接觸式信號傳輸高壓電器分布式檢測系統(tǒng)，包括設(shè)置在待測高壓電器7內(nèi)的光纖光柵陣列1，光纖光柵陣列1上設(shè)置有多個檢測點(diǎn)，分布式的設(shè)置在待測高壓電器7內(nèi)部的不同位置；

該系統(tǒng)還包括設(shè)置在待測高壓電器7上的絕緣瓷瓶2，絕緣瓷瓶2兩端設(shè)置有輸入自聚焦透鏡3和輸出自聚焦透鏡4，輸入自聚焦透鏡3和輸出自聚焦透鏡4相互準(zhǔn)直；光纖光柵1的輸出端將光信號發(fā)送給輸入自聚焦透鏡3，輸入自聚焦透鏡3對光信號進(jìn)行匯聚和準(zhǔn)直后發(fā)送給輸出自聚焦透鏡4，輸出自聚焦透鏡4通過傳輸光纖5將光信號發(fā)送給光信號解調(diào)和處理器6，通過解調(diào)光信號得到待測高壓電器的各種參量變化。

光柵陣列光纖1是光纖制造過程中在線寫入的光柵陣列或者單獨(dú)制備的光柵。光柵陣列光纖1中的光柵能封裝成溫度傳感器、振動傳感器、電壓傳感器或電流傳感器，被測參量包括溫度、振動、電壓和電流。光柵陣列光纖1的輸入端設(shè)置有光源。

在本發(fā)明的另一個具體實(shí)施例中，光柵陣列光纖非接觸式信號傳輸高壓電器分布式檢測系統(tǒng)，包括光柵陣列光纖、絕緣瓷瓶、輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡、傳輸光纖、光信號解調(diào)和處理器、高壓電器，光纖光柵陣列分布式組網(wǎng)安裝在高壓電器內(nèi)部，使用波分復(fù)用技術(shù)在一根光纖中串接多個光柵進(jìn)行分布式測量。光纖光柵經(jīng)過特殊的封裝,以保證在高溫高壓下的測量精度。測點(diǎn)被測參量的變化引起光纖光柵反射波長的變化，攜帶被測參量信息的波長信號通過輸入自聚焦透鏡發(fā)射到空氣中，被輸出自聚焦透鏡接收并經(jīng)過傳輸光纖進(jìn)入光信號解調(diào)和處理器，波長信號被解調(diào)出來并計算為對應(yīng)點(diǎn)的被測參量。輸入自聚焦透鏡和輸出自聚焦透鏡安裝在絕緣瓷瓶的兩端并準(zhǔn)直，根據(jù)自聚焦透鏡的準(zhǔn)直原理,由于光線在聚焦透鏡中的軌跡為正弦曲線,當(dāng)光源位于端面軸上,在聚焦透鏡的1/4周期處光線平行出射,在聚焦透鏡的1/2周期處光線在軸上聚焦。在準(zhǔn)直系統(tǒng)中,通常采用1/4周期的聚焦透鏡。典型結(jié)構(gòu)形式是:光纖—聚焦透鏡—功能元件—聚焦透鏡—光纖。在很多微光器件中,使用了聚焦透鏡的離軸輸入和離軸輸出特性,從而使準(zhǔn)直系統(tǒng)的體積大大減小,且準(zhǔn)直性能大大提高。對于1/4節(jié)距的自聚焦透鏡,當(dāng)匯聚光從自聚焦透鏡一端面輸入時,經(jīng)過自聚焦透鏡后會轉(zhuǎn)變成平行光線，有效的減少了光信號的散射，提高了檢測精度和檢測效率。

高壓絕緣瓷瓶安裝在高壓電器柜體上，絕緣瓷瓶是高壓線路中常采用的設(shè)備，通常是以混合泥土高溫?zé)贫傻慕^緣瓶，它不會應(yīng)環(huán)境和電負(fù)荷條件發(fā)生變化而產(chǎn)生各種機(jī)電應(yīng)力變化，能起到固定線路電纜、絕緣防止漏電的作用，具有良好的電氣性能和足夠的機(jī)電強(qiáng)度，將其應(yīng)用到本專利，光信號在其中傳輸、準(zhǔn)直，可實(shí)現(xiàn)非接觸式的信號傳輸。

光柵陣列光纖是光纖制造過程中在線寫入的光柵陣列，或者單獨(dú)制備的光柵。光柵陣列光纖中的光柵可封裝成溫度傳感器、振動傳感器、電壓傳感器或電流傳感器。被測參量包括溫度、振動、電壓和電流。

本發(fā)明提供的這種新型光柵陣列光纖信號非接觸式傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高壓電器中的多參數(shù)分布監(jiān)測。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。