本發(fā)明涉及一種自檢式光纖弧光傳感器，屬于電力系統(tǒng)弧光保護(hù)傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)電力工業(yè)的高速發(fā)展，中低壓開關(guān)柜的應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越多。開關(guān)柜內(nèi)部電弧光短路是一種頻發(fā)性、災(zāi)難性故障，越來(lái)越嚴(yán)重地威脅著電力設(shè)備的安全運(yùn)行。所以，采取有效的弧光保護(hù)措施，對(duì)提高電力系統(tǒng)的安全性，具有重大意義。

開關(guān)柜弧光保護(hù)系統(tǒng)在探測(cè)出弧光時(shí)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)切斷回路，從而保證電力設(shè)備的安全。因此，設(shè)計(jì)弧光探測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)弧光保護(hù)非常重要。弧光探測(cè)傳感器通過(guò)檢測(cè)產(chǎn)生弧光時(shí)的可見光或紫外光譜，判斷弧光的產(chǎn)生。傳感器的接收端和探頭之間通過(guò)光纖連接。但是這種方法存在缺陷：傳感器的接收端與傳感探頭之間相隔幾十米，當(dāng)連接兩端的光纖發(fā)生斷裂時(shí)，傳感器將會(huì)失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種帶自檢功能的光學(xué)弧光傳感器，該傳感器不但可以檢測(cè)弧光的產(chǎn)生，并且可以監(jiān)測(cè)自身的工作狀態(tài)，提高弧光保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種自檢式光纖弧光傳感器，包括光源、光纖、光探測(cè)器和弧光傳感探頭，其特征是，所述光纖包括第一小直徑光纖，大直徑光纖和；兩個(gè)所述第一小直徑光纖的一端分別連接所述光源和光探測(cè)器，另一端都與大直徑光纖的一個(gè)端面連接，大直徑光纖的另一端面連接所述弧光傳感探頭。

進(jìn)一步地，所述弧光傳感探頭包括平凸透鏡、光學(xué)膜和傳感探頭外殼，其中光學(xué)膜與平凸透鏡的平面相連，傳感探頭外殼用于實(shí)現(xiàn)平凸透鏡和光纖的固定。

進(jìn)一步地，所述大直徑光纖的另一端面包括環(huán)形反射膜和中心耦合面，其中環(huán)形反射膜包圍中心耦合面，所述環(huán)形反射膜用于實(shí)現(xiàn)自檢光信號(hào)的反射。

進(jìn)一步地，所述大直徑光纖的另一端面連接采用直接連接或者間接連接。

進(jìn)一步地，所述間接連接：所述大直徑光纖的另一端面通過(guò)第二小直徑光纖連接所述弧光傳感探頭，所述第二小直徑光纖的一個(gè)端面位于平凸透鏡的焦點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述直接連接：所述大直徑光纖的另一端面的中心耦合面放置于平凸透鏡的焦點(diǎn)位置，中心耦合面直接用于接收弧光信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述弧光傳感探頭的傳感探頭外殼采用膠粘工藝或標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)接口固定第二小直徑光纖。

進(jìn)一步地，所述光源發(fā)出脈沖光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)第一小直徑光纖送入大直徑光纖中，并被大直徑光纖另一端的環(huán)形反射膜反射，反射的自檢光信號(hào)經(jīng)第一小直徑光纖被光探測(cè)器接收，光探測(cè)器用于通過(guò)接收到的自檢光信號(hào)判斷傳感器是否工作正常。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

（1）所述的自檢式光纖弧光探測(cè)傳感器可有效檢測(cè)開關(guān)柜內(nèi)產(chǎn)生的電弧短路故障，保證電力設(shè)備的安全運(yùn)行；（2）本發(fā)明的光傳感器的探頭完全無(wú)源，適合電力系統(tǒng)相關(guān)行業(yè)使用；（3）除了探測(cè)弧光信號(hào)外，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)，從而提高了弧光保護(hù)系統(tǒng)的可靠性；（4）該傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是第一種弧光傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是第二種弧光傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1 和圖2中大直徑塑料與第二小直徑光纖9和環(huán)形反射膜5連接的截面示意圖；

圖4是圖1 和圖2中大直徑塑料與兩根第一小直徑光纖3連接的截面示意圖。

圖中的1是光源，2是光探測(cè)器，3是第一小直徑光纖，4是大直徑光纖，5是環(huán)形反射膜，6是傳感探頭外殼，7是光學(xué)膜，8是平凸透鏡，9是第二小直徑光纖，10是中心耦合面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1中的光纖弧光傳感器包括：光源1、光探測(cè)器2、第一小直徑光纖3、大直徑光纖4、環(huán)形反射膜5、傳感探頭外殼6、光學(xué)膜7、平凸透鏡8和第二小直徑光纖9。第一小直徑光纖3分別將光源1/光探測(cè)器2與大直徑光纖4連接。連接點(diǎn)截面如圖4所示，其中大直徑光纖4的直徑是第一小直徑光纖3的兩倍。如圖3所示，大直徑光纖4的另一個(gè)端面與第二小直徑光纖9中心對(duì)準(zhǔn)連接，大直徑光纖4該端面剩余的環(huán)形面敷設(shè)環(huán)形反射膜5，實(shí)現(xiàn)反射功能。光學(xué)膜7涂覆在平凸透鏡8的端面，第二小直徑光纖9的端面置于平凸透鏡8的焦點(diǎn)位置。其中光學(xué)膜7可以鍍熒光粉或擴(kuò)散膜，分別用于實(shí)現(xiàn)弧光中紫外分量和可見分量光信號(hào)的探測(cè)。傳感探頭外殼6采用標(biāo)準(zhǔn)ST連接頭固定第二小直徑光纖9。

作為一種較佳的實(shí)施例，光纖采用塑料光纖。

作為一種較佳的實(shí)施例，光源1采用650 nm紅光LED。

作為一種較佳的實(shí)施例，光探測(cè)器2采用硅基光探測(cè)器。

作為一種較佳的實(shí)施例，第一小直徑光纖3和第二小直徑光纖9采用直徑為1mm的塑料光纖。

作為一種較佳的實(shí)施例，大直徑光纖4采用直徑為2mm的塑料光纖。

作為一種較佳的實(shí)施例，環(huán)形反射膜5采用鍍鋁膜。

本實(shí)發(fā)明的工作原理：

當(dāng)電力器件或線路短路產(chǎn)生弧光時(shí)，弧光中的紫外光波段和可見光波段被平凸透鏡8接收，平凸透鏡8端面的熒光粉7將紫外波段信號(hào)轉(zhuǎn)為可見光波段信號(hào)。可見光波段信號(hào)耦合進(jìn)第二小直徑光纖9后，依次通過(guò)大直徑光纖4和第一小直徑光纖3，最后被光探測(cè)器2接收。

光源1發(fā)出自檢脈沖光信號(hào)，自檢光信號(hào)經(jīng)第一小直徑光纖3后送入大直徑光纖4，信號(hào)被大直徑光纖4的另一個(gè)端面的環(huán)形反射鏡5反射，發(fā)射光再次經(jīng)大直徑光纖4后，經(jīng)由小直徑光纖3送入光探測(cè)器2中。

圖2所示的光纖弧光傳感器與圖1中的弧光傳感器的區(qū)別在于，該光纖弧光傳感器沒(méi)有采用第二小直徑光纖9，大直徑光纖4的中心耦合面10放置于平凸透鏡8的焦點(diǎn)位置，中心耦合面10直接用于接收弧光信號(hào)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。