Avago的弧光檢測(cè)方案在電網(wǎng)中的應(yīng)用
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光功
弧光的能量密度非常高；照此，及時(shí)地檢測(cè)與動(dòng)作就更為重要。這樣的能量密度高達(dá)10kW/m2；讓我們對(duì)比一下陽(yáng)光，陽(yáng)光到達(dá)地表的能量密度僅為0.74kW/m2。
時(shí)間
弧光同時(shí)也展現(xiàn)出來(lái)了特殊的時(shí)間特性行為。比方說(shuō)，在電網(wǎng)中電壓和電流以50Hz或是60Hz的頻率震蕩，那么很容易就能推得弧光脈沖的光功為100Hz或是120Hz。圖5為通過(guò)模擬仿真獲得的弧光的時(shí)間特性行為。峰值的幅度或許會(huì)隨著弧光事件的不同而變化，但是100Hz或是120Hz的脈動(dòng)在所有時(shí)間中是固定不變的。
弧光檢測(cè)系統(tǒng)
目前，弧光檢測(cè)通常還是基于檢測(cè)電流或是電壓。為了提高檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性，能實(shí)現(xiàn)該功能的其它的新型材料也已經(jīng)通過(guò)了驗(yàn)證。由于光檢測(cè)的方式能夠產(chǎn)生極快的響應(yīng)，從而減少危害，所以它已經(jīng)成為目前弧光檢測(cè)系統(tǒng)的趨勢(shì)。
光已經(jīng)成為目前弧光檢測(cè)最好的方式，這是由于它具有超低的傳輸延時(shí)，可以大大降低檢測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，此外，光在探測(cè)器工作的復(fù)雜的EMI環(huán)境中具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性。
基于電壓/電流和光檢測(cè)的的弧光檢測(cè)系統(tǒng)主要是由電壓/電流詢問(wèn)機(jī)和光詢問(wèn)機(jī)組成的。一旦弧光時(shí)間發(fā)生，電壓/電流詢問(wèn)機(jī)和光詢問(wèn)機(jī)就會(huì)向弧光監(jiān)控單元發(fā)送異常值。以上情況發(fā)生時(shí)，弧光監(jiān)控單元會(huì)向斷路器發(fā)送指令將其打開并截?cái)嚯娏鳌?br />
圖6所示為光探測(cè)器的兩個(gè)選項(xiàng)：a.一個(gè)或多個(gè)光傳感器沿著開關(guān)裝置的不同室進(jìn)行分布
b．單個(gè)光傳感器覆蓋一個(gè)或多個(gè)室。
第一種是單點(diǎn)傳感器，而第二種則是線式傳感器或?yàn)楣饫w傳感器。
單點(diǎn)傳感器
單點(diǎn)傳感器只能捕獲它周圍相對(duì)較小區(qū)域的光。
單點(diǎn)傳感器有兩種：光電單點(diǎn)傳感器和光單點(diǎn)傳感器。光電單點(diǎn)傳感器的頭部集成了一個(gè)光電管，它實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。使用這樣的傳感器的時(shí)候，EMI和ESD問(wèn)題需要在放置傳感器的時(shí)候就需要慎重考慮。光單點(diǎn)傳感器基于透光材料捕獲光，并使用光纖將光傳遞到光接收器。
單點(diǎn)傳感器也要實(shí)現(xiàn)脈搏功能。脈搏功能在存在能夠?qū)е戮薮笃茐男詳_動(dòng)或是對(duì)人身造成傷害的關(guān)鍵系統(tǒng)中非常重要?；」鈾z測(cè)器中的脈搏信號(hào)就是由光發(fā)射器周期性發(fā)送給光接收器的光脈沖信號(hào)。脈搏信號(hào)會(huì)檢測(cè)光接收器是否還在工作，從而可以檢測(cè)弧光檢測(cè)系統(tǒng)是否被使能。
圖7所示為有脈搏功能的光單點(diǎn)傳感器的框圖。其它的按照同樣的原理的設(shè)計(jì)也是可行的。
線式傳感器
線式傳感器通常是一個(gè)環(huán)形的光纖構(gòu)成的，它從外部捕獲光并將光傳遞到接收器。與單點(diǎn)傳感器相比較，線式傳感器會(huì)采集光纖路徑上的大區(qū)域的光。這樣的傳感器同樣也帶有脈搏功能。
圖7b.1所示為線式傳感器的框圖。
理想的線式傳感器具有低傳輸損耗和高光捕獲效率。它通常是由POF或較厚的玻璃光纖，如PCS（芯徑為400nm）。對(duì)于POF和PCS光纖，最外層的保護(hù)層都要是透明的甚至是去除掉。
一個(gè)線式傳感器可以檢測(cè)單個(gè)裝置內(nèi)部的多個(gè)單元，同樣也可以檢測(cè)多個(gè)裝置（如圖7b.2）。因此，光纖線越長(zhǎng)，更多的單元可以被檢測(cè)，也就是要使用的傳感器數(shù)量可以減少，這樣保護(hù)系統(tǒng)的成本就會(huì)下降。然而，光纖產(chǎn)品的長(zhǎng)度受限于接收器的靈敏度。
線式傳感器vs單點(diǎn)傳感器
互相比較起來(lái)，兩種傳感器各有優(yōu)劣勢(shì)。因此，兩種傳感器在現(xiàn)代弧光檢測(cè)系統(tǒng)中均有應(yīng)用。
表1總結(jié)了兩種傳感器的主要特性
表1的“被遮擋風(fēng)險(xiǎn)”表示光傳感器是否可以放置于開關(guān)裝置的被遮擋區(qū)域，這樣傳感器就難以捕獲到光?？紤]到線式傳感器的光纖是有長(zhǎng)度的，所以是沒有被遮擋風(fēng)險(xiǎn)的。然而，這樣的風(fēng)險(xiǎn)在單點(diǎn)式傳感器中是存在的。
另一方面講，由于是針對(duì)弧光檢測(cè)所設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，所以單點(diǎn)式傳感器的靈敏度會(huì)比線式傳感器高很多，而線式傳感器的靈敏度要部分取決于光纖的物理特性。同樣的，線式傳感器可以通過(guò)單光纖線實(shí)現(xiàn)單個(gè)或是多個(gè)開關(guān)裝置內(nèi)多個(gè)單元的檢測(cè)。而單點(diǎn)傳感器無(wú)法實(shí)現(xiàn)此功能。
單點(diǎn)傳感器對(duì)于特定位置的弧光事件的檢測(cè)精度高，而線式傳感器由于長(zhǎng)度較長(zhǎng)，精度相對(duì)較低。
Avago弧光檢測(cè)技術(shù)方案
Avago科技已經(jīng)研發(fā)出了一種理想的適合弧光檢測(cè)應(yīng)用的光檢測(cè)收發(fā)器。
評(píng)論