一种高压断路器触头测温光纤温度传感器.pdf

第 54卷 第 4期 厦 门大学学报 (自然科学版) Vo1．54 No．4 2015年 7月 JournalofXiamenUniversity (NaturalScience) Ju1．2015 一 种高压断路器触头测温光纤温度传感器 单晓宇，洪剑锋 ，谢志平，王新峰 ，陈文芗 (厦门大学物理与机电工程学院，福建 厦 门 361005) 摘要 ：针对 10kV断路器在线温度监测难的问题，提出一种基于反射式强度调制的光纤温度传感器系统，温度敏感元 件为双金属片．利用双金属对温度敏感 的变形特性 ，将温度变化量调制到接 收光纤输 出光通量上 ，通过对红外接收管输 出电压的检测 ，实现对温度 的测量 ．通过理论推导，证实了测量系统输 出电压与温度变化具有线性关系．文 中详述 了传 感器系统的结构，给 出了实验装置 ，进行 了3O～120。C内的测试实验 ，实验结果与理论推导吻合 ，且显示 出较优 良的特 性 ，其测量误差小于 5 ，重复性 良好 ．最后给 出了在断路器触头的测温安装方法和实验结果． 关键词 ：断路器触头 ；测温；温度传感器；光纤；双金属 中图分类号 ：TP212．1 文献标志码 ：A 文章编号 ：0438—0479(2015)04—057506 高压断路器是 电力系统 中最重要 的设备之一 ，其 器．本文给出了一种适用于高压断路器应用的光纤温 在线温度特性实时监测对保障高压断路器乃至整个 度传感器 ，它具有体积小、性能可靠、价格低廉等特 配 电系统安全运行有着十分重要的意义．然 而，由于 点 ，亦可应用于其他场合． 高压断路器工作环境具有高 电压 、强磁场等特点，一 般 的测温技术难以使用．光纤温度传感器具有可靠性 1 传感器工作原理 高、绝缘性好 、抗电磁干扰性强等特点 ，在 高电压 、大 电流 、强电磁干扰或易燃易爆的测量环境下仍可 以正 图 1为采用双金属片 的反射 式强度调制光纤 常工作 ，很适合于高压断路器在线温度 的检测．然 传感器示意图，基座上平行固定有发射、接收两条 而，目前常用的光纤传感器主要有分布式光纤温度传 光纤及相应的发光二极管及光 电二极管 [11-12]，双金 感器 、光纤光栅温度传感器 、光纤荧光温度传感器、干 属片一端 固定在基座上 ，另一端安装有光反射面 ， 涉型光纤温度传感器等 ]．分布式光纤温度传感器能 当温度发生变化时 ，双金属片带动光反射面产生相 够在几千米范围内连续测量，空间定位精度达 到米 的 应 位移 ． 数量级 ，但必须采用相 当昂贵的光源与探测信号处理 设备才能实现对传感点的精确定位[7-8]；光纤光栅温 度传感器具有对光源要求低 ，不受光纤弯曲损耗影响 的优点，但对光纤光栅的可靠性 ，光检测器波长分辨 率等有很 高的要求 ；荧光型温度传感器测温范围广 ， 可以制成 自校准的光纤温度传感器，但价格一般 比较 昂贵 ，应用领域受到限制_9；干涉型光纤温度传感器 温度分辨率 高，动态响应宽 ，但一般干涉型传感器存 图 1 传感器结构 图 在相位测量不清晰的问题 ，且对光纤和光源的性能要 Fig．1 Basicstructureofsensingprobe 求严格 ，容易受噪声干扰 】，不适合应用于高压断路 收稿 日期 ：2014-11—23 录用 日期：2015-04—16 基金项 目：福建省科技计划项 目(2014H6026) *通信作者 ：wxchen@163．corn 引文格式：单晓宇，洪剑锋，谢志平 ，等．一种高压断路器触头测温光纤温度传感器 [j]．厦门大学学报 ：自然科学版，2015，54 (4)：575-58O． Citation：S