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Avago的弧光检测方案在电网中的应用

作者: 时间:2017-02-06 来源:网络 收藏




光功
弧光的能量密度非常高;照此,及时地检测与动作就更为重要。这样的能量密度高达10kW/m2;让我们对比一下阳光,阳光到达地表的能量密度仅为0.74kW/m2。

时间
弧光同时也展现出来了特殊的时间特性行为。比方说,在电网中电压和电流以50Hz或是60Hz的频率震荡,那么很容易就能推得弧光脉冲的光功为100Hz或是120Hz。图5为通过模拟仿真获得的弧光的时间特性行为。峰值的幅度或许会随着弧光事件的不同而变化,但是100Hz或是120Hz的脉动在所有时间中是固定不变的。



弧光检测系统
目前,弧光检测通常还是基于检测电流或是电压。为了提高检测系统的可靠性,能实现该功能的其它的新型材料也已经通过了验证。由于光检测的方式能够产生极快的响应,从而减少危害,所以它已经成为目前弧光检测系统的趋势。

光已经成为目前弧光检测最好的方式,这是由于它具有超低的传输延时,可以大大降低检测系统的响应时间,此外,光在探测器工作的复杂的EMI环境中具有极强的稳定性。

基于电压/电流和光检测的的弧光检测系统主要是由电压/电流询问机和光询问机组成的。一旦弧光时间发生,电压/电流询问机和光询问机就会向弧光监控单元发送异常值。以上情况发生时,弧光监控单元会向断路器发送指令将其打开并截断电流。

图6所示为光探测器的两个选项:a.一个或多个光传感器沿着开关装置的不同室进行分布
b.单个光传感器覆盖一个或多个室。


第一种是单点传感器,而第二种则是线式传感器或为光纤传感器。

单点传感器
单点传感器只能捕获它周围相对较小区域的光。

单点传感器有两种:光电单点传感器和光单点传感器。光电单点传感器的头部集成了一个光电管,它实现了光电转换。使用这样的传感器的时候,EMI和ESD问题需要在放置传感器的时候就需要慎重考虑。光单点传感器基于透光材料捕获光,并使用光纤将光传递到光接收器。

单点传感器也要实现脉搏功能。脉搏功能在存在能够导致巨大破坏性扰动或是对人身造成伤害的关键系统中非常重要。弧光检测器中的脉搏信号就是由光发射器周期性发送给光接收器的光脉冲信号。脉搏信号会检测光接收器是否还在工作,从而可以检测弧光检测系统是否被使能。

图7所示为有脉搏功能的光单点传感器的框图。其它的按照同样的原理的设计也是可行的。



线式传感器
线式传感器通常是一个环形的光纤构成的,它从外部捕获光并将光传递到接收器。与单点传感器相比较,线式传感器会采集光纤路径上的大区域的光。这样的传感器同样也带有脉搏功能。

图7b.1所示为线式传感器的框图。

理想的线式传感器具有低传输损耗和高光捕获效率。它通常是由POF或较厚的玻璃光纤,如PCS(芯径为400nm)。对于POF和PCS光纤,最外层的保护层都要是透明的甚至是去除掉。

一个线式传感器可以检测单个装置内部的多个单元,同样也可以检测多个装置(如图7b.2)。因此,光纤线越长,更多的单元可以被检测,也就是要使用的传感器数量可以减少,这样保护系统的成本就会下降。然而,光纤产品的长度受限于接收器的灵敏度。

线式传感器vs单点传感器
互相比较起来,两种传感器各有优劣势。因此,两种传感器在现代弧光检测系统中均有应用。

表1总结了两种传感器的主要特性


表1的“被遮挡风险”表示光传感器是否可以放置于开关装置的被遮挡区域,这样传感器就难以捕获到光。考虑到线式传感器的光纤是有长度的,所以是没有被遮挡风险的。然而,这样的风险在单点式传感器中是存在的。

另一方面讲,由于是针对弧光检测所设计出的产品,所以单点式传感器的灵敏度会比线式传感器高很多,而线式传感器的灵敏度要部分取决于光纤的物理特性。同样的,线式传感器可以通过单光纤线实现单个或是多个开关装置内多个单元的检测。而单点传感器无法实现此功能。

单点传感器对于特定位置的弧光事件的检测精度高,而线式传感器由于长度较长,精度相对较低。

Avago弧光检测技术方案
Avago科技已经研发出了一种理想的适合弧光检测应用的光检测收发器。


关键词: Avago弧光检测电

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