關(guān)鍵詞：AFBR-S10TR001Z 光纖收發(fā)器 弧光檢測(cè) 高可靠性收發(fā)器 弧光傳感器

開關(guān)柜作為一種電氣設(shè)備，作用是在電力系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，起到對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行開合、控制和保護(hù)的作用。

電弧短路作為開關(guān)柜中的常見故障，一旦發(fā)生，便會(huì)輻射出巨大的聲、光、電、熱等能量，如果斷開不及時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)與用電設(shè)備毀壞，甚至人身傷亡。因此必須采取有效措施，迅速將電弧熄滅，以保證開關(guān)電器正常運(yùn)行。電弧故障保 護(hù)的基本思想是實(shí)時(shí)檢測(cè)故障電弧的弧光或電流、電壓信號(hào)，當(dāng)信號(hào)幅值超過(guò)預(yù)定的閾值時(shí)啟動(dòng)控制系統(tǒng)，使斷路器工作。光檢測(cè)的方式相較于傳統(tǒng)的電流、電壓檢 測(cè)方式，不僅能夠產(chǎn)生極快的響應(yīng)，同時(shí)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EMI環(huán)境中具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性。 因此光檢測(cè)已經(jīng)成為目前弧光檢測(cè)最好的方式。

針對(duì)開關(guān)柜中電弧的光檢測(cè)，世強(qiáng)供應(yīng)商Avago推出了一款650nm高可靠性模擬光纖收發(fā)器裝置（AFBR-S10TR001Z），該設(shè)備可以在-40℃到﹢85℃環(huán)境工作。同時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠采用該裝置，在1毫米塑料光纖（POF）上設(shè)計(jì)出弧光傳感器。其外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 AFBR-S10TR001Z外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

AFBR-S10TR001Z主要有發(fā)射器和接收器兩部分構(gòu)成。發(fā)射器包含一個(gè)LED，中心發(fā)射波長(zhǎng)為650nm。接收器包含一個(gè)ASIC，它集成了一個(gè)光電管（PD）和一個(gè)跨阻放大器（TIA）。這個(gè)ASIC提供了模擬電壓輸出到拉弧監(jiān)控單元。

圖2 收發(fā)器中光電管的相對(duì)光譜靈敏度曲線

圖2為收發(fā)器中光電管的相對(duì)光譜靈敏度曲線，黑線表明集成在收發(fā)器中的ASIC的光電管的相對(duì)光譜靈敏度是與輸入光的光波長(zhǎng)相關(guān)的。藍(lán)線描繪的是典型的弧光光譜。光電管的響應(yīng)完全覆蓋了弧光的光譜范圍，保證了對(duì)弧光事件的完全檢測(cè)。AFBR-S10TR001Z的典型應(yīng)用電路如圖3所示。

圖3 AFBR-S10TR001Z的典型應(yīng)用電路