ES2710115T3 - Un dispositivo para aplicar un sistema de supervisión de fibra óptica a un componente a ser supervisado - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo adaptador (410) para aplicar un sistema de supervisión de fibra óptica a un componente (405) a ser supervisado, comprendiendo el dispositivo adaptador: una carcasa (450; 610) adaptada para rodear el componente a ser supervisado, teniendo la carcasa una superficie expuesta redondeada, y una primera fibra óptica (231a) del sistema de supervisión de fibra óptica que envuelve la superficie expuesta redondeada, en la que dicha superficie expuesta redondeada comprende ranuras (413; 613a,b,c) para acomodar y mantener en su posición la fibra óptica envuelta sobre la carcasa, en la que dicha carcasa comprende una primera y una segunda mitad de carcasa (415a ,415b; 610), adaptadas en uso para abrazar entreambas el componente a ser supervisado.
Description
DESCRIPCION
Un dispositivo para aplicar un sistema de supervision de fibra optica a un componente a ser supervisado
Antecedentes de la invencion
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a procedimientos y sistemas para supervisar el estado de los componentes distribuidos en una pluralidad de emplazamientos en el espacio, particularmente, aunque no exhaustivamente, componentes de sistema de distribucion de energfa electrica. En particular, la presente invencion se refiere a la supervision, en tiempo real y mediante el uso de fibras opticas, del estado y condicion de componentes como elementos “complementarios” por ejemplo elementos de proteccion, utilizados en sistemas de distribucion de energfa electrica para asegurar la seguridad del sistema. Espedficamente, la presente invencion se refiere a un dispositivo para aplicar un sistema de supervision de fibra optica a un componente para su supervision.
Descripcion de la tecnica relacionada
Los sistemas de distribucion de energfa electrica comprenden redes de distribucion, como por ejemplo redes de distribucion de alta tension (AT).
El termino “alta tension” se relaciona con tensiones superiores a 35 kV, que alcanzan tambien uno o mas cientos de kilovoltios.
Las redes de distribucion de energfa electrica hacen uso de cables que, por ejemplo, pueden ser aereos (suspendidos) o estar soterrados, por ejemplo situados en tuneles.
Ademas de los cables, las redes de distribucion de energfa electrica pueden comprender una serie de diferentes elementos complementarios que, en terminos estrictos, no desempenan un papel directo en la distribucion de la energfa electrica, utilizandose en cambio para garantizar condiciones apropiadas del uso y seguridad de la lmea de distribucion.
Entre los ejemplos de elementos complementarios se incluyen limitadores de sobretension (SVL), tambien conocidos como protectores de sobretension (SA) o supresores de sobretension o limitadores de tension en la vaina (SVL), sistemas de supervision de presion de aceite para cables rellenos con aceite, termometros para comprobar las bombas para el agua de refrigeracion en circulacion y la propia temperatura del agua de refrigeracion.
El entorno en el que estan localizados los cables puede ser cntico, ya sea porque esten encastrados y/o porque sea peligroso, como es el caso de las redes de AT. Por lo tanto, la supervision y el mantenimiento de los elementos complementarios de un cable de distribucion de energfa electrica pueden ser laboriosos y no se pueden llevar a cabo de forma frecuente. Incluso cuando los elementos complementarios estan encerrados en cajas protectoras, la supervision de las condiciones operativas puede implicar inspecciones prolongadas y/o la interrupcion de la distribucion de la energfa electrica.
De hecho, es algo rotundamente indeseable, ya que la lmea de distribucion de energfa electrica suministra normalmente a un area muy extensa y a un sustancial numero de usuarios, que nunca estan dispuestos a aceptar la interrupcion del servicio.
Por lo tanto, existe la necesidad de idear una solucion al problema de la supervision del funcionamiento apropiado de elementos complementarios (como SVL, sistemas de supervision de presion de aceite, termometros) con el objetivo de poder remplazarlos lo antes posible cuando se rompen.
En la solicitud de patente japonesa publicada JP 04-092523, se describe un sensor de deteccion para informacion de contacto, para detectar la informacion de contacto sin aplicar fuerza mecanica. Se proporcionan mecanismos de sombreado de la luz y funcionan segun la informacion de contacto entre dispositivos de ramificaciones opticas y espejos provistos en varias areas de una fibra optica.
El autor de la solicitud ha observado que dichos mecanismos de sombreado son de tipo activo, es decir, requieren una fuente de energfa exterior para funcionar. Particularmente, en los ejemplos se proporciona un suministro de energfa electrica. No se concibe ninguna aplicacion de cables de alimentacion.
En la solicitud de patente japonesa publicada JP 2004309219, se describe un sistema de medicion de sensor que comprende una pluralidad de sensores de medicion de fibra para medir el numero de cantidades ffsicas.
El solicitante ha observado que los sensores se colocan en serie en una fibra optica principal, no en las ramificaciones de la misma, por lo tanto, la reduccion de la intensidad en una de ellas reduce la cantidad de luz disponible en los siguientes sensores, reduciendo asf la dinamica de medicion.
La solicitud de patente estadounidense publicada 2004/0240769 describe un estado de alarma distribuido por el sensor optico de fibra con un analizador de transmision-reflexion de almacenamiento. El autor de la solicitud ha observado que tanto los detectores de transmision como los detectores de reflexion estan conectados electricamente a un analizador de transmision-reflexion de almacenamiento. El documento de patente US6188645 desvela una disposicion para montar un sistema de supervision de fibra optica en coronas en forma de tapas terminales en forma de cupula fijados en los extremos del apilamiento de elementos piezoelectricos, en los que una pluralidad de dichos apilamientos forma una matriz de sensor.
Sumario de la invencion
El solicitante se ha enfrentado al problema de supervisar el cambio de la magnitud ffsica (p.ej., temperatura, efecto magnetico) en un grupo de componentes distribuidos en diferentes localizaciones en el espacio, en particular, pero no exhaustivamente, un grupo de elementos complementarios (p.ej., protecciones de sobretension) distribuidos en diferentes posiciones a lo largo de la red de distribucion de energfa electrica.
El solicitante ha observado que entornos cnticos en los que estan localizados los componentes para su supervision (p.ej., alta tension y/o cables de alimentacion encastrados) implicana el cumplimiento de una serie de requisitos; - el sistema de supervision debera ser pasivo;
- la posicion (y posiblemente, el momento) en que se produce el cambio de una magnitud ffsica debera identificarse a distancia, sin necesidad de inspecciones directas, que suelen ser diffciles o incluso imposibles de llevar a cabo.
- el sistema de supervision debera ser capaz de reconocer e identificar multiples cambios de una magnitud ffsica que tiene lugar sustancialmente en el mismo momento en diferentes posiciones.
- preferentemente, el sistema de supervision debera ser capaz de reconocer e identificar cambios de una magnitud ffsica independientemente de su duracion (la reaccion del sistema debera ser mas rapida que la duracion del evento supervisado, aunque el tiempo de deteccion puede ser mas prolongado que la duracion del evento.
En la presente invencion y en las reivindicaciones, el termino “pasivo” se aplica a un dispositivo o componente que no requiere una fuente de energfa dedicada para realizar la funcion pretendida. Dicho dispositivo o componente se puede activar a traves de un fenomeno ffsico generado, p.ej., por una sobretension (elevacion repentina transitoria de la corriente o la tension en un circuito electrico) o falta o perturbacion, sin necesidad de otros dispositivos de alimentacion de energfa, p.ej., batena. En particular, ni la energfa electrica ni la energfa mecanica son necesarias. De hecho, la presencia de dispositivos de alimentacion local para el dispositivo o componente de supervision pueden dar lugar a los mismos problemas y complicaciones que se han expuesto en conexion con los elementos complementarios.
En particular, el solicitante ha observado que, dependiendo de la aplicacion espedfica o de la forma ffsica de los componentes para su supervision, la aplicacion de un sistema de fibra optica de supervision de los componentes que se van a supervisar puede plantear algunos problemas. En particular, el solicitante ha observado que los componentes para su supervision pueden tener una forma irregular y por lo tanto es posible que no proporcionen una superficie uniforme adecuada para recibir los elementos opticos del sistema de supervision de fibra optica. Esto es el caso, por ejemplo, de los disipadores de sobretensiones que se proporcionan generalmente con superficies exteriores irregulares que pueden causar una flexion excesiva de una fibra optica como parte del sistema de supervision de fibra optica. La flexion excesiva de la fibra optica que esta fijada al componente para su supervision, p.ej., un disipador de sobretensiones, puede inducir perdidas por flexion que perjudican la funcionalidad del sistema de supervision en su conjunto.
El solicitante se enfrenta por tanto al problema de aplicar de forma apropiada y segura un sistema de supervision de fibra optica a uno o mas componentes para su supervision.
De acuerdo con un aspecto de la misma, la presente invencion se refiere a un dispositivo adaptador para aplicar un sistema de supervision de fibra optica a los componentes para su supervision distribuidos en diferentes emplazamientos en el espacio, en particular, pero no exhaustivamente, elementos complementarios de una red de distribucion de energfa electrica, como disipadores de sobretensiones.
El dispositivo adaptador comprende una carcasa adaptada para rodear el componente para su supervision, teniendo la carcasa una superficie expuesta redondeada sobre la que se envuelve una primera fibra optica del sistema de supervision de fibra optica.
Dicha superficie expuesta comprende ranuras para acomodar y mantener en su posicion la fibra optica para que envuelva la carcasa.
Puede proporcionarse al menos un elemento de retencion de la fibra optica adaptado para evitar que la primera fibra optica escape de dichas ranuras.
El dispositivo adaptador puede comprender un asiento interior adaptado para acomodar y mantener proximo al componente para su supervision una segunda fibra optica del sistema de supervision de fibra optica.
Preferentemente, se puede proporcionar un elemento de sujecion de cable de fibra optica adaptado para anclar un extremo libre de la segunda fibra optica a dicha carcasa.
Dicha carcasa comprende una primera y una segunda mitad de carcasa adaptada para su uso para acoger entreambas el componente para su supervision.
Se puede proporcionar al menos un elemento de union adaptado para atar al menos una primera y segunda mitad de carcasa entre sr
Dicha al menos un elemento de union puede comprender al menos una banda adhesiva o, preferentemente, al menos una abrazadera
El dispositivo adaptador puede comprender una carcasa exterior adaptada para su uso para cubrir externamente la superficie expuesta de dicha carcasa. La carcasa exterior puede comprender al menos una primera y una segunda mitad de carcasa adaptada en uso para acoger entreambas la carcasa.
El dispositivo adaptador puede utilizarse en asociacion con componentes para su supervision como disipadores de sobretensiones para lmeas de distribucion de energfa electrica.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere al uso de dicho dispositivo adaptador en un sistema para supervisar una pluralidad de componentes distribuidos en diferentes emplazamientos en el espacio, comprendiendo el sistema: - al menos un camino de fibra optica;
- una fuente de radiacion optica adaptada para inyectar una radiacion optica en el menos un camino de fibra optica;
- al menos un primera y al menos una segunda ramificaciones opticas que se ramifican desde el al menos un camino de fibra optica, y adaptadas para dispersar las correspondientes porciones de dicha radiacion optica, estando adaptadas las ramificaciones primera y segunda opticas para estar asociadas operativamente con el correspondiente componente para su supervision, en las que:
- La primera ramificacion optica comprende un primer reflector optico y esta adaptada para reflejar la porcion de radiacion optica dispersada, a no ser que el correspondiente componente se rompa al menos parcialmente; - la segunda ramificacion optica comprende:
- al menos un atenuador optico pasivo adaptado para acoplarse operativamente con el correspondiente componente para su supervision y que tiene una atenuacion capaz de cambiar como respuesta a un cambio de las condiciones de funcionamiento del correspondiente componente supervisado cuando se acopla operativamente a el, y
- un segundo reflector optico;
- un receptor optico adaptado para detectar la radiacion optica que se vuelve a reflejar reflejada por dichas primera y segunda ramificaciones opticas.
Para los fines de la presente descripcion y las reivindicaciones:
- se entiende por "fuente optica" una fuente de radiacion optica adaptada para propagarse a traves de una fibra optica; entre los ejemplos de fuentes opticas se incluyen laseres y aparatos OTDR;
- “receptor optico” significa un dispositivo que detecta una senal optica, que la convierte en una senal electrica y que procesa una senal electrica segun se requiera para posterior uso; entre los ejemplos de receptores opticos se incluyen aparatos OTDR y Analizadores de Espectro Optico (OSA)
- se entiende por "atenuador optico" un dispositivo adaptado para alterar la intensidad de una radiacion optica transmitida a traves de una fibra optica; un caso especial de atenuador optico es un obturador optico, que es un dispositivo adaptado para detener sustancialmente la radiacion optica o dejar que pase la radiacion optica; para los fines de la presente invencion, dicho dispositivo se activa a traves de un fenomeno ffsico relacionado con la magnitud ffsica cuyo cambio se esta supervisando;
- "divisor" o "acoplador direccional" significa un dispositivo de acoplamiento optico para acoplar por separado o dividir senales opticas (en una perdida de acoplamiento conocida) en la lmea de transmision;
- "acoplamiento" significa la transferencia de energfa desde una fibra optica a otra o una ramificacion de la misma en un divisor;
- se entiende por "Reflexion de Fresnel" una radiacion optica prevista por las ecuaciones de Fresnel que describen el comportamiento de la luz cuando se desplaza a traves de medios de diferentes mdices de refraccion; para vidrio comun, el coeficiente de reflexion es aproximadamente 4 %; dicha reflexion tiene lugar, por ejemplo, al final de la fibra optica (ya sea segmentada o rota) cuando el angulo entre el eje de la fibra (que corresponde a la direccion de propagacion de los fotones dentro de la fibra) y la superficie del extremo de la fibra es inferior al angulo cntico optico. Cuando se desplaza la luz desde un medio denso a un medio menos denso, como por ejemplo de vidrio al aire, no es posible aplicar la ley de Snell para calcular el angulo de refraccion cuando el valor del seno resuelto es superior a 1: en este punto, se refleja la luz en el medio incidente, un efecto conocido como reflexion interna. Antes de que los rayos de luz se reflejen internamente totalmente, la luz refracta en el angulo cntico; viaja directamente a lo largo de la superficie entre los dos medios refractivos, sin cambiar en fase al igual que otras formas de fenomenos opticos;
- "reflector", significa un dispositivo adaptado para enviar una porcion de una radiacion optica de nuevo a donde proviene (como un espejo); un ejemplo de reflector es una superficie que es el resultado de un corte sustancialmente perpendicular (80-90 °) al eje longitudinal de una fibra optica, cubriendose opcionalmente dicha superficie con un material reflectante, p.ej., oro; normalmente, el reflector forma parte de un cable en espiral reflectante (un cable en espiral es un segmento terminal de una fibra optica que tiene un extremo sin conectar suelto); otro ejemplo de reflector es una rejilla de fibra;
- se entiende por "radiacion optica retroreflejada " la porcion de radiacion optica que despues de ser reflejada por el reflector, se vuelve a propagar hacia el receptor optico; la radiacion optica retroreflejada tiene caractensticas que son tfpicas de una radiacion optica, y las caractensticas se pueden impartir a la radiacion optica mediante el atenuador optico y/o el reflector; entre los ejemplos de caractensticas de la radiacion optica retroreflejada se incluyen: la intensidad (en funcion del tiempo), el estado de polarizacion, la longitud de onda, el espectro de radiacion, la frecuencia de conmutacion entre dos valores diferenciados de intensidad; el retardo de propagacion desde donde se vuelve a reflejar la radiacion optica retroreflejada al receptor optico.
Para los fines de la presente invencion y las reivindicaciones que siguen, excepto cuando se indique de otro modo, ha de entenderse que todos los numeros que expresan cantidades, porcentajes, etc., estan modificadas en todos los casos por el termino “aproximadamente”. Asimismo, todos los intervalos incluyen cualquier combinacion de puntos maximos y mmimos desvelados e incluyen cualquier intervalo intermedio incluido en ellos, que pueda enumerarse o no espedficamente.
Breve descripcion de los dibujos
Las caractensticas y ventajas de la presente invencion se pondran de manifiesto con la lectura de la siguiente descripcion de algunas realizaciones de la misma, que se proporcionan a modo de ejemplos y ejemplos no exhaustivos, descripcion en la que se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 presenta en seccion transversal un cable utilizado en sistemas de distribucion de energfa electrica AT, escenario en el que se puede aplicar utilmente la presente invencion;
La Figura 2 presenta esquematicamente un sistema de supervision, aplicado a un sistema de distribucion de energfa electrica para supervisar los SVL que lo protegen, en el que se puede explotar un dispositivo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
Las Figuras 3A-3D son diagramas de diferentes patrones de radiaciones opticas reflejadas de vuelta que pueden ser detectadas por un receptor optico del sistema de supervision de la Figura 2, adaptada para identificar diferentes cambios de los estados de un componente supervisado;
Las Figuras 4A, 4B y 4C son vistas estilizadas de un SVL y un dispositivo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion para montar sobre el SVL fibras opticas del sistema de supervision de la Figura 2;
La Figura 5 es una vista en perspectiva de otra realizacion de un dispositivo para montar fibras opticas del sistema de supervision de la Figura 2 sobre un SVL;
Las Figuras 6A a 6F son diferentes vistas de una de las dos mitades de carcasas del dispositivo de la Figura 5;
Las Figuras 7A y 7B son diferentes vistas de una abrazadera para unir las dos mitades de carcasa del dispositivo;
Las Figuras 8A y 8B son diferentes vistas de un elemento de sujecion de cable para anclar un extremo de la fibra optica de la segunda ramificacion optica del sistema de supervision de la Figura 2 a una de las dos mitades de carcasa del dispositivo;
Las Figuras 9A y 9B son diferentes vistas de un elemento de retencion de fibra para retener la fibra optica de la primera ramificacion del sistema de supervision que ha de envolver el dispositivo de la Figura 5; y
La Figura 10 es una vista despiezada, axonometrica del dispositivo de las Figuras 5 a 9B con mitades de carcasas de carcasa de proteccion externa.
Descripcion detallada de las realizaciones preferentes de la invencion
La presente invencion se refiere a un dispositivo para aplicar un sistema de supervision de fibra optica a al menos un componente para su supervision. El dispositivo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion puede utilizarse ventajosamente en sistemas de supervision de fibra optica para supervisar componentes complementarios de una red de distribucion de energfa electrica. En particular, los componentes para su supervision pueden estar asociados a la red de distribucion de energfa electrica para su proteccion. En particular, los componentes para su supervision son disipadores de sobretensiones.
La Figure 1 presenta en seccion transversal un cable 100 para redes de distribucion de energfa electrica AT; particularmente, un cable unipolar. El cable 100 comprende, partiendo del centro hacia fuera radialmente, un conductor central 105, a conector 110, hecho de una banda semiconductora, una pantalla de conductor 115, hecha de un polfmero semiconductor, una capa aislante 120 hecha, por ejemplo, de polietileno reticulado (XLPE), una pantalla aislante 125, tambien hecha de un polfmero semiconductor, una barrera contra el agua semiconductora 130, hecha por ejemplo de una banda higroscopica semiconductora, una vaina metalica 140, hecha de una lamina de metal, una funda 145 de polietileno de alta densidad (HDPE) y, finalmente, un revestimiento protector 150, normalmente, semiconductor. El cable 100 puede utilizarse tanto en aplicaciones aereas como soterradas.
La vaina metalica 140 tiene la funcion principal de hacer el campo electromagnetico uniforme en torno al conductor 105.
Fenomenos como relampagos, maniobras de interrupcion de la red de distribucion de la potencia electrica, fallos de conexion entre lmeas, rechazo de carga, ferroresonancia, simplemente por citar algunos, pueden causar una subida de tension en la vaina metalica hasta valoras inaceptablemente altos, p.ej., superiores a 1 KV. Para proteger el cable 100 de determinadas sobretensiones (exceso de tension), se utilizan elementos complementarios, particularmente SVL.
Normalmente, se acopla una pluralidad de SVL a un cable de distribucion de energfa electrica como el cable 100, distribuyendose los sVl aproximadamente cada 500 m a lo largo del cable. La Figura 2 presenta esquematicamente un segmento del cable 100 destinado a distribuir una de las tres fases de una lmea de distribucion de energfa electrica AT trifasica, con una pluralidad de SVL asociados, tales como los SVL 205a y 205b que se muestran en el dibujo, situados a una distancia entre ellos a lo largo del cable 100, por ejemplo, a intervalos de aproximadamente 500 m (solamente se muestran dos SVL en el dibujo para evitar complicaciones innecesarias; sin embargo, normalmente se distribuyen a lo largo del cable varios sVl ). Cada SVL tiene un primer extremo 205' conectado electricamente a la vaina metalica del cable 140 y un segundo extremo 205” conectado electricamente a tierra. El SVL es un elemento complementario de una red de distribucion de energfa electrica, que implementa un resistor altamente no lineal y, para aplicaciones que requieren una alta disipacion de potencia, como los sistemas de distribucion de energfa electrica AT, comprende una pluralidad de discos de oxido metalico que estan situados en columnas entre dichos extremos primero y segundo, dentro de la carcasa no metalica. Un ejemplo de SVL adecuado para la presente invencion es MW08 distribuido por ABB.
En el caso de una subida de tension de la vaina metalica 140 por encima del umbral de intervencion del SVL (disenado para mantener la tension de la vaina metalica por debajo de unos pocos kilovoltios), el SVL pasa a ser conductor y, de este modo, durante un breve penodo transitorio (del orden de unos microsegundos), corta la vaina metalica del cable a tierra, limitando la tension de la vaina a valores aceptables. En condiciones normales (es decir, cuando funciona un SVL apropiadamente), no fluye la corriente por el, salvo durante las descargas, cuando el cable exp0erimenta sobretensiones; de este modo, normalmente no hay corriente circulando a lo largo de la vaina metalica 140.
Los SVL son componentes seguros. Sin embargo, una descarga que cruce los discos de oxido de metal causa una sinterizacion parcial del material de los discos, relacionandose directamente dicha sinterizacion con la energfa descargada. El material sinterizado pierde parte de sus caractensticas electricas.
Cada SVL puede soportar por tanto un numero limitado de descargas (nominalmente y como promedio, cada SVL puede sobrevivir sin danos aproximadamente de ocho a diez descargas de sobretension de conexion tfpicas). Tal como se ha mencionado, en condiciones normales (es decir, cuando un SVL funciona adecuadamente) no fluye la corriente por el, salvo durante las descargas, es decir, cuando la vaina metalica del cable experimenta
sobretensiones. Sin embargo, cuando la energfa acumulada descargada es suficientemente alta, se forma un camino conductor a traves de los discos de oxido de metal y se rompe el SVL pasando a ser conductor y perdiendo por lo tanto su capacidad de proteccion.
Un SVL averiado hace que se establezca un camino de corriente conductora a tierra y, por tanto, permite la circulacion de corrientes que aumentan inaceptablemente las perdidas del circuito globales. En ciertos casos, el SVL roto podna explotar tambien, causando posiblemente danos al cable y al entorno.
Por esta razon, los SVL danados o averiados debenan reemplazarse lo antes posible y para este fin, debena llevarse a cabo una inspeccion regular de los SVL instalados en una lmea de distribucion de energfa electrica para asegurar que estos elementos funcionan apropiadamente y, cuando se detecta un SVL danado o averiado, reemplazarlo inmediatamente.
Lamentablemente, los SVL no suelen estar accesible o son totalmente inaccesibles a las personas, ya que normalmente estan instalados en cajas de conexion que se conectan a (la vaina metalica de) los cables por medio de delicadas lmeas secundarias; estas cajas estan cerradas hermeticamente y atornilladas normalmente y los propios cables no son facilmente accesibles. Es algo bastante comun en redes de distribucion empotradas.
Haciendo referencia a la Figura 2, se muestra de forma esquematica un sistema de supervision de fibra optica, adaptado para permitir la supervision a distancia del estado de los SVL utilizados para proteger el cable 100, sin necesidad de una inspeccion de campo.
El sistema de supervision, designado de forma global como 210, es un sistema de base optica pasivo que comprende una fibra optica 215 que, partiendo de una unidad de supervision central 220, recorre el cable 100. En correspondencia con cada SVL 205a, 205b, se proporcionan divisores opticos primeros y segundos 223a y 225a, 223b y 225b respectivamente a lo largo de la fibra optica 215. Los divisores opticos 223a y 225a, 223b y 225b estan disenados para dispersar su respectiva fraccion seleccionada I1a y I2a, I1b y I2b de la potencia optica de una radiacion optica que reciben de entrada, en particular, una fraccion de la potencia optica I de una radiacion optica que se inyecta en la fibra optica 215 mediante una fuente optica 230, por ejemplo, una fuente de laser, de la unidad de supervision central 220 y que se propaga a traves de la fibra optica 215.
La fraccion I1a, I1b de la radiacion optica dispersada por el primer divisor optico 223a, 223b asociada con el correspondiente SVL 205a, 205b alimentan la correspondiente primera ramificacion optica asociada a dicho SVL; la primera ramificacion optica comprende un tramo 231a, 231b de fibra optica que esta acoplado mecanicamente (fijado) al SVL correspondiente 205a, 205b, y que termina con un primer reflector 233a, 233b. Preferentemente, el tramo 231a, 231b de la fibra optica de la primera ramificacion optica se enrolla sobre o envuelve los correspondientes SVL 205a, 205b.
La fraccion I2a, I2b de la radiacion optica dispersada por el segundo divisor optico 225a, 225b asociado al SVL 205a, 205b alimenta la correspondiente segunda ramificacion optica asociada al SVL; la segunda ramificacion optica comprende un atenuador optico 235a, 235b y en corriente arriba el atenuador optico 235a, 235b, un segundo reflector 240a, 240b. Cuando se cierra el atenuador optico 235a, 235b (es decir, se encuentra en un primer estado de alta atenuacion), bloquea la propagacion de las fracciones de radiacion optica dispersada por los segundos divisores opticos asociados, 225a, 225b, evitando la reflexion de dicha radiacion por los segundos reflectores 240a, 240b. Los atenuadores opticos 235a, 235b pueden ser obturadores opticos de reflexion de vuelta baja. Cuando se abre el atenuador optico 235a, 235b, (es decir, en un segundo estado de atenuacion baja) permite la propagacion de las fracciones de radiacion optica dispersada por los segundos divisores opticos asociados 225a, 225b; de este modo las fracciones de radiacion optica dispersada puede alcanzar los segundos reflectores 240a, 240b, y reflejarse de vuelta por ellos. Un ejemplo de atenuador optico adecuado para la presente invencion es el obturador de fibra optica en lmea distribuido por Phoenix Photonics.
Cada uno de los atenuadores opticos 235a, 235b esta acoplado operativamente al SVL correspondiente 205a, 205b de tal manera que responde a un cambio en la magnitud ffsica asociada con el SVL. El acoplamiento puede ser termico, electrico, magnetico o mecanico, o una combinacion de los mismos.
En particular, el atenuador optico 235a, 235b esta acoplado operativamente con el correspondiente SVL 205a, 205b de tal manera que un estado operativo de los SVL 205a, 205b que se van a supervisar, por ejemplo, el paso de una corriente a traves de los SVL, induce un cambio en el estado del atenuador optico asociado 235a, 235b. Por ejemplo, el atenuador optico generico 235a, 235b puede ser un obturador optico abierto normalmente, que normalmente (es decir, cuando no hay corriente o fluye una corriente por debajo de un umbral predeterminado, a traves del SVL asociado) bloquea la radiacion optica introducida en el, evitando que alcance el segundo reflector 240a, 240b y que se refleja; el paso de una corriente (por encima de la corriente umbral predeterminada) a traves del SVL 205a, 205b hace que se cierre el atenuador optico 235a, 235b de manera que la fraccion de la radiacion optica 12a, 12b dispersada por el correspondiente divisor optico 225a, 225b pasa a traves del atenuador optico y alcanza el segundo reflector 240a, 240b, en el que se vuelve a reflejar la radiacion optica.
Los reflectores primero y segundo 233a y 240a, 233b y 240b estan disenados para reflejar, p.ej., por reflexion de Fresnel, la fraccion incidente de la radiacion optica 11a y 12a, 11b y 12b. En particular, los reflectores primero y segundo 233a y 240a, 233b y 240b pueden ser superficies de espejo, obtenidas al cortar la fibra optica en direccion ortogonal sustancialmente (en un angulo de 90° ± 3°) con respecto a su eje longitudinal y, opcionalmente, revistiendo ventajosamente la superficie asf obtenida con un material reflectante, como por ejemplo capas dielectricas u oro. En el caso de la presencia de un material reflectante, dicho corte puede tener un angulo mas oblicuo tal como conocen las personas expertas en la materia, por ejemplo, 90 ° ± 10°. El primer o segundo reflector 233a o 240a, 233b o 240b puede formar parte de un cable en espiral reflectante.
Cada uno de los divisores opticos 223a, 225a, 223b, 225b puede ser un dispositivo todo de fibra optica fabricado al acoplar dos fibras opticas, una que es la fibra optica 215 que continua a lo largo del cable 100, y otra que es la fibra optica que forma las ramificaciones opticas primera y segunda asociadas con el SVL generico para su supervision. Las dos fibras opticas estan acopladas opticamente una a otra en determinado tramo; este tipo de divisor optico, que tiene la ventaja de ser un dispositivo todo de fibra (hecho completamente de fibras opticas), funciona como un acoplador optico que se adapta para re-inyectar la radiacion optica retroreflejada I1ar, I2ar, I1br, I2br en la fibra optica 215. Como alternativa, se pueden utilizar divisores micro-opticos, con lenes que dispersan radiacion optica desde la fibra 215, y espejos parcialmente reflectantes para re-inyectar la radiacion optica retroreflejada en la fibra. La unidad de supervision central 220 tambien incluye un receptor optico 250, acoplado opticamente a la fibra optica 215, de manera que recibe y es capaz de detectar la radiacion optica retroreflejada Ir que se propaga a lo largo de la fibra optica 215 en la direccion opuesta a la radiacion optica inyectada I. En particular, el receptor optico 250 puede comprender una parte de conversion opto-electrica que esta adaptada para convertir la radiacion optica detectada Ir en senales electricas, y una parte de procesamiento de senal, adaptada para procesar las senales electricas que se derivan de la conversion de la radiacion optica retroreflejada Ir detectada.
El receptor optico 250 puede ser un aparato OTDR o un OSA, tal como se explica con mas detalle mas adelante. El sistema de supervision 210 funciona del siguiente modo.
La fuente optica 230 de la unidad de supervision central 220 inyecta en la fibra 215 una radiacion optica I, a una longitud de onda seleccionada; la radiacion optica inyectada I se propaga a traves de la fibra 215 y, cuando alcanza el primer divisor optico con un SVL correspondiente, como por ejemplo, un primer divisor optico 223a en correspondencia con el SVL 205a, se dispersa una fraccion seleccionada 11a de la radiacion optica I y alimenta una primera ramificacion optica asociada a ese SVL; la parte restante de la radiacion optica continua para propagarse a traves de la fibra 215, para alcanzar el segundo divisor optico 225a asociado al SVL 205a; en este punto, se dispersa , una fraccion seleccionada I2a de la radiacion optica y alimenta la segunda ramificacion optica, al tiempo que la parte restante de la radiacion optica continua propagandose a lo largo de la fibra 215. Ocurre lo mismo en cada SVL situado a lo largo de la longitud del cable.
Considerando un SVL generico, p.ej., el SVL 205a, en condiciones normales (cuando el SVL funciona apropiadamente y no se descarga una sobretension de la vaina metalica 140 del cable 100) la primera ramificacion optica asociada con el se cierra, es decir, deja que pase la fraccion dispersada I1a de radiacion optica, alcanzar el primer reflector 233a y volverse a reflejar hacia el primer divisor optico 223a (en la Figura 2, la radiacion optica retroreflejada se representa I1ar; I1br representa el equivalente de la radiacion optica retroreflejada para el SVL 205b). La segunda ramificacion optica asociada al sVl 205a esta abierta en condiciones normales (ya que el obturador optico 235a esta abierto normalmente), es decir, bloquea la fraccion dispersada I2a de radiacion optica, evitando que alcance el reflector 240a.
En particular, siempre y cuando no se dane el SVL 205a considerado y no conduzca la corriente (ya que la vaina metalica 140 del cable 100 no experimenta una sobretension), la fraccion dispersada de radiacion optica I1a en la primera ramificacion optica alcanza el primer reflector 233a, donde se vuelve a reflejar como una fraccion de radiacion optica retroreflejada I1ar hacia el primer divisor optico 223a, que inyecta la radiacion optica retroreflejada I1ar hacia la fibra optica 215. El obturador optico 235a asociado al SVL 205a permanece en estado abierto, de manera que la fraccion dispersada de radiacion optica I2a se bloquea y no tiene lugar ninguna reflexion de vuelta significativa en la segunda ramificacion optica. La radiacion optica retroreflejada I1ar se propaga a traves de la fibra optica 215 de vuelta a la unidad de supervision central 220, en la que es recibida y detectada o un receptor optico 250.
Un ejemplo de un posible patron de reflexion de radiacion optica (intensidad de radiacion optica reflejada I, en dB, en el eje de las ordenadas, frente a la distancia L a lo largo de la fibra optica 215, en Km, en el eje de las abscisas) detectado por la unidad de supervision 220 en las condiciones mencionadas se representa en la Figura 3A en la que es visible un pico 305 en el patron de reflexion de radiacion optica, en una posicion, a lo largo de la fibra optica 215, que corresponde al emplazamiento del SVL 205a a lo largo del cable 100. Cuando se detecta dicho patron de reflexion de radiacion optica, se evalua si el SVL 205a funciona apropiadamente y que no esta teniendo lugar ningun evento de descarga de corriente.
Por el contrario, cuando el SVL 205a conduce una corriente, por ejemplo porque el SVL esta descargando una sobretension de la vaina metalica 140 del cable 100 (en este caso el SVL se convierte en conductor durante un breve penodo transitorio y estanan flujos de corriente a traves suyo, entonces el SVL retorna a su estado no conductor), la subida de la temperatura del SVL debido a la corriente que fluye a traves suyo hace que el obturador optico 235a cambie a su estado cerrado; la fraccion de radiacion optica dispersada I2a puede propagarse de este modo a traves de la segunda ramificacion optica y alcanzar la segunda reflector 240a; en este punto, una parte no insignificante I2ar de la fraccion dispersada de radiacion optica se refleja de vuelta hacia el segundo divisor optico 225a, que inyecta la radiacion optica retroreflejada en la fibra optica 215. Siempre y cuando el SVL 205 no se dane ni se rompa por la rafaga de corriente que fluye a traves suyo, la primera ramificacion optica (particularmente, el tramo de fibra optica enrollado alrededor del sVl 205a) tampoco se dana y continua permitiendo que la fraccion de radiacion optica dispersada I1a alcance la primera reflector 233a, en la que se vuelve a reflejar como una fraccion de radiacion optica retroreflejada I1ar. En detalle, el primer divisor optico 223a inyecta la radiacion optica retroreflejada I1ar en la fibra optica 215.La radiacion optica retroreflejada que se propaga de vuelta a traves de la fibra optica 215 es la combinacion de dos contribuciones, una representada por la radiacion optica retroreflejada I1ar y la otra representada por la radiacion optica retroreflejada I2ar. La radiacion optica retroreflejada se propaga de vuelta a la unidad de supervision central 220, en la que es recibida y detectada por el receptor optico 250.
Un ejemplo de un posible patron de reflexion de radiacion optica detectado por la unidad de supervision 220 en una situacion como esta se representa en la Figura 3B en la que es visible la adicion al pico 305, un segundo pico 310 en el patron de radiacion optica reflejada, en la posicion a lo largo de la fibra optica 215, que corresponde al emplazamiento del SVL 205a a lo largo del cable 100, pero ligeramente desplazado displaced en comparacion con el pico 305, debido a la diferencia de los caminos opticos seguidos por as dos radiaciones opticas reflejadas de vuelta I1ar y I2ar. Cuando se detecta dicho patron de reflexion de radiacion optica, es posible evaluar que el SVL esta experimentando un evento de descarga.
En el caso de rotura del SVL 205a, p.ej. se vuele, la longitud de la fibra optica enrollada alrededor del SVL 205a en la primera ramificacion optica tambien se rompe y la fraccion de la radiacion optica dispersada I1a deja de alcanzar el reflector 233a; de este modo, no se vuelve a reflejar ninguna radiacion optica de vuelta con la primera ramificacion optica asociada al SVL 205a. Por lo tanto, desaparece el pico 305 en el patron de reflexion de radiacion optica detectado por la unidad de supervision central 220.
La rotura del SVL tambien puede causar un dano de la segunda ramificacion optica. Existen dos posibilidades. Una primera posibilidad es que se rompa la segunda ramificacion optica asociada al SVL 205a, particularmente, el obturador optico 235a de tal modo que pueda tener lugar una reflexion de Fresnel cuando se rompe la fibra optica. En este caso, se refleja una parte que no es insignificante I2ar de la fraccion de radiacion optica dispersada l2a de vuelta hacia el segundo divisor optico 225a, que inyecta la radiacion optica retroreflejada I2ar en la fibra optica 215.
En este caso, la unidad de supervision central 220 detecta un pico en el patron de reflexion de radiacion optica. Un ejemplo de un posible patron de reflexion de radiacion optica detectado por la unidad de supervision 220 se representa en la Figura 3C: un segundo pico 315 en el patron de radiacion optica reflejada es visible aproximadamente en la posicion a lo largo de la fibra optica 215, en la que esta localizado el pico 310 en la Figura 3B.
Una segunda posibilidad es que se rompa la segunda ramificacion optica asociada al SVL 205a de tal modo que no tenga lugar una reflexion de Fresnel cuando se rompe la fibra optica. En este caso, la fraccion de radiacion optica dispersada I2a no se vuelve a reflejar hacia el segundo divisor optico 225a, de modo que la unidad de supervision central 220 no detecta picos en el patron de reflexion de radiacion optica.
Un ejemplo de un posible patron de reflexion de radiacion optica detectado en este caso por la unidad de supervision 220 se representa en la Figura 3D.
En estos dos casos, la observacion del patron de reflexion de radiacion optica permite evaluar que esta roto el SVL205a y es necesario reemplazarlo.
Dependiendo de la naturaleza del receptor optico 250 en la unidad de supervision central 220, es posible detectar diferentes caractensticas de la radiacion optica retroreflejada, particularmente, caractensticas de la radiacion optica intnnsecas o caractensticas impartidas a la radiacion optica retroreflejada por el atenuador optico y/o el reflector. Por ejemplo, la unidad de supervision central 220 puede comprender un aparato OTDR, que se utiliza como fuente optica 230 y como receptor optico 250. Tal como se conoce en la tecnica, un aparato OTDR es un instrumento optoelectronico que se suele utilizar para caracterizar fibras opticas. El aparato OTDr esta configurado para inyectar una serie de pulsos de radiacion optica en la fibra optica 215, o en las primeras y segundas fibras opticas 415' y 415". Los pulsos de radiacion optica se propagan a traves de la fibra optica 215, o a traves de las primeras y segundas fibras opticas 415' y 415"; la radiacion optica se vuelve a reflejar desde los puntos de la fibra optica en los que, debido por ejemplo a la falta de homogeneidad de la fibra, cambia del mdice de refraccion. Se mide la intensidad de los pulsos de retorno y se integra en funcion del tiempo, y se representa en grafico, p.ej., en un dispositivo de pantalla, en funcion de la longitud de la fibra.
Al utilizar un aparato OTDR, la caractenstica que permite determinar la posicion del SVL puede ser el cambio en el momento de la intensidad de radiacion optica retroreflejada. En particular, con un aparato OTDR, la posicion a lo largo de la fibra optica 215, o a lo largo de las primeras y segundas fibras opticas 415' y 415" (y por lo tanto a lo largo del cable 100), del SVL que esta experimentando un cambio de estado se deriva de la posicion en la que aparece/desaparece un pico de reflexion en el patron de reflexion.
Como alternativa a un aparato OTDR, que genera pulsos de radiacion optica, se puede utilizar un aparato OTDR de correlacion (COTDR). Tal como saben las personas expertas en la materia, un aparato COTDR genera una serie de pulsos de radiacion optica y los correlaciona con la radiacion optica retroreflejada.
Como alternativa al uso de un OTDR o un COTDR, se puede utilizar un OSA, en combinacion con la provision en las ramificaciones opticas primera y segunda que estan asociadas con diferentes SVL, de componentes opticos selectivos de longitud de onda. Por ejemplo, en las ramificaciones opticas primera y segunda que estan asociadas con un SVL generico, se puede asociar un filtro con el primer y el segundo reflector, de manera que se permite la reflexion de vuelta de la radiacion optica a la longitud de onda seleccionada, que corresponde a la SVL. Por lo tanto, la radiacion optica retroreflejada que proviene de diferentes SVL se caracteriza por una longitud de onda diferente y OSA puede discriminar entre los diferentes SLV sobre la base de diferentes longitudes de onda de la radiacion optica retroreflejada. El filtro puede consistir en rejillas de fibra optica, disenadas para reflejar selectivamente la radiacion optica a diferentes longitudes de onda dependiendo del SVL, que se utiliza para formar los reflectores primero y segundo en lugar de utilizar el cable en espiral de alta reflectancia.
Los atenuadores opticos 235a, 235b en las segundas ramificaciones opticas que estan asociadas al SVL pueden ser atenuadores opticos termicos pasivos. En particular, los atenuadores opticos 235a, 235b pueden ser dispositivos de “campo evanescente” solo de fibra.
Al utilizar el atenuador optico termico, un aparato OTDR o COTDR en la unidad de supervision central 220 es capaz de identificar cual de los conductos del SVL esta actual o esta roto sobre la base de la determinacion del emplazamiento del pico en la intensidad de la radiacion optica retroreflejada; al utilizar un OSA, en combinacion con filtros opticos insertados en las ramificaciones opticas primera y segunda, puede identificarse el SVL sobre la base de la longitud de onda de la radiacion optica retroreflejada. Al utilizar un aparato OTDR o COTDR o un OSA tambien es posible “contar” el numero de eventos de descarga individualmente soportado por cada SVL, contando el numero de veces que aparece el pico de reflexion 310 o 510. De este modo es posible llevar a cabo un mantenimiento preventivo de los SVL: cuando se aproxima un SVL generico al numero maximo de descargas (normalmente de ocho a diez), que puede soportar sin romperse, se planifica su reemplazamiento.
Pueden emplearse otros tipos de atenuadores opticos como alternativa a los atenuadores opticos termicos, como por ejemplo, atenuadores opticos basados en el efecto electro-optico o magneto-optico, u obturadores mecanicos. Asimismo, es posible combinar dos o mas tipos diferentes de atenuadores opticos: por ejemplo, puede utilizarse un atenuador optico termico en conjuncion con un atenuador optico electro-mecanico. Mas generalmente, se puede utilizar cualquier componente adaptado para atenuar y/o bloquear la radiacion optica incidente, o dejar que pase. Los divisores opticos 223a, 223b, 225a, 225b pueden tener una relacion de division coincidente o, alternativamente, cada divisor optico puede tener una relacion de division peculiar. Por ejemplo, la relacion de division de los divisores opticos proximos a la unidad de supervision central 220 puede ser mas baja que la de los divisores opticos situados alejados de ella, de modo que se reducen los picos en la intensidad de la radiacion optica retroreflejada que corresponden a los SVL mas proximos a la unidad de supervision central 220. Por ejemplo, el divisor optico que esta mas lejos de la unidad de supervision central 220 puede tener una relacion de separacion de 50/50 mientras que los demas divisores puede tener una relacion de separacion de 20/80. En particular, la relacion de separacion puede depender de la reflectancia de los reflectores 233a, 233b, 240a, 240b. Por ejemplo, en el caso de una reflexion de Fresnel simple en el borde de corte de la fibra optica, la relacion de separacion (es decir, la cantidad de radiacion optica dispersada) debera aumentar, mientras que el uso de un cable en espiral de alta reflectancia permite reducir la relacion de separacion. La fraccion de radiacion optica que se dispersa en cada divisor optico puede disminuirse monotonicamente cuando se aleja de la fuente optica. Asimismo, para ajustar (reducir) la intensidad de la radiacion optica que vuelve a reflejar cada reflector 233a, 233b, 240a, 240b, se puede proporcionar un bucle de fibra optica delante del reflector: al cambiar el radio de flexion del bucle de la fibra, se aumentan/disminuyen las perdidas de la fibra.
Al utilizar el sistema de supervision 210 que se presenta en la Figura 2, es posible supervisar el estado de funcionamiento de los elementos complementarios extendidos a lo largo de una lmea de distribucion de energfa electrica y, ademas, es posible identificar cual de los elementos complementarios esta experimentando un evento ffsico en el cable o si se ha roto o si esta a punto de romperse. Siendo asf, se realizan las operaciones de mantenimiento de la red de distribucion de energfa electrica cuando son realmente necesarias y de una manera mas eficiente, de manera que se reduce cualquier posible interrupcion del servicio en lo que se refiere al penodo de tiempo y la frecuencia. Asimismo, se puede establecer un plan de mantenimiento preventivo dirigido a reemplazar o restaurar elementos complementarios antes de que se rompan realmente, cuando se acercan a la vida operativa maxima promedio.
El sistema de supervision 210 es completamente pasivo y se puede activar por un fenomeno ffsico generado por ejemplo por una sobretension o un fallo o una perturbacion, sin necesidad de la alimentacion de otra energfa externa como batenas o similar.
El caracter centralizado de la unidad de supervision central, que puede estar situada a distancia de la lmea de distribucion de ene^a electrica, es decir, no en el campo, facilita el mantenimiento de la fuente optica.
Tal como se ha explicado en la seccion del “Sumario de la invencion” de la presente invencion, la aplicacion de un sistema de supervision de fibra optica a los componentes para su supervision puede plantear ciertos problemas. En particular, los componentes para su supervision pueden tener una forma irregular que no proporciona una superficie adecuada para montar los elementos opticos del sistema de supervision de fibra optica. Por ejemplo, esto puede ser el caso de los SLV que se utilizan para supervisar y proteger los cables de una lmea de distribucion de energfa electrica.
Por ejemplo, una flexion excesiva de una fibra optica, que forma parte del sistema de supervision de fibra optica y que se ha de fijar al componente para su supervision, p.ej. un disipador de sobretensiones, puede inducir a perdidas de flexion que perjudiquen la funcionalidad del sistema de supervision en conjunto.
Los SVL son componentes ffpicos que poseen generalmente una forma irregular. Por lo tanto, envolver con la longitud 231a, 231b de la fibra optica directamente alrededor o encima del correspondiente SVL es sustancialmente poco practico ya que tiene lugar una excesiva flexion de la fibra optica que se causa inevitablemente. Asimismo pueden surgir problemas en conexion con el montaje de los atenuadores opticos 235a, 235b sobre los SVL.
Para que el sistema de supervision de fibra optica funcione adecuadamente, debena ser necesario asegurar que se mantienen en una posicion apropiada, conocida y constante (en el tiempo) los elementos opticos del sistema de supervision de fibra optica estan asociados a los componentes para su supervision, p.ej. Los SVL que se han mencionado, para garantizar una deteccion de alta probabilidad en el evento que se supervise. Por lo tanto, montar los elementos opticos del sistema de supervision debera ser el adecuado para asegurar que el cambio ffsico en el SVL produce un efecto relativamente alto en dichos elementos opticos al mismo tiempo que, en cambio, se mantienen bajas las perdidas opticas en los caminos opticos y se evita cualquier causa de rotura de los elementos opticos (como consecuencia, por ejemplo de esquinas afiladas, accesos externos, penetracion de humedad y similares) para aumentar la vida operacional de los elementos opticos.
Asimismo, es necesario proteger los elementos opticos contra posibles danos durante su vida operacional, instalacion, almacenamiento y manejo y, ademas, la instalacion de los elementos opticos sobre el SVL ha de ser facil tambien.
De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, se utiliza un dispositivo para aplicar los elementos opticos del sistema de supervision de fibra optica en el SVL.
En particular, el dispositivo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion es un adaptador que permite envolver con la longitud de la fibra optica - que pertenece a la primera ramificacion optica mencionada - alrededor del componente para su supervision, sin causar una flexion excesiva de dicha fibra. Por otra parte, el adaptador permite asociar a dicho componente el atenuador optico que pertenece a la segunda ramificacion optica mencionada.
La Figura 4A presenta en una vista estilizada un SVL 405 que puede representar por ejemplo uno de los SVL 205a, 205b de la Figura 2. La Figura 4B presenta esquematicamente de forma estilizada un dispositivo de adaptador de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, montandose dicho dispositivo sobre el SVL 405. El dispositivo de adaptador, designado globalmente como 410 comprende una carcasa 450 que tiene una forma sustancialmente cilmdrica. El dispositivo de adaptador esta internamente hueco y tiene un tamano que se adapta para rodear, abrazar el SVL 405 aplicandolo encima. En particular, la carcasa 450 esta formada de dos mitades genericamente semi-cilmdricas separadas 410a y 410b, que estan dispuestas proximas entre sf para rodear la superficie exterior del SVL 405, dejando expuesta los extremos de la parte superior e inferior. Las dos mitades 410a y 410b tienen una superficie lisa redondeada externamente, con un radio de flexion que es adecuado para evitar una flexion excesiva y peligrosa de la fibra optica soportada por el dispositivo adaptador. Preferentemente, dicho radio de flexion es superior a 20 mm. Mas preferentemente, dicho radio de flexion esta comprendido en el intervalo entre aproximadamente 22 mm y aproximadamente 30 mm.
En uso, la longitud 231a, 231b la longitud de la fibra optica de la primera ramificacion optica del sistema de supervision 210 - que esta asociada con el SVL 405 - envuelve externamente las dos mitades 410a and 410b de la carcasa 450. De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, la superficie lisa del radio de flexion predeterminado de la carcasa 450 del dispositivo adaptador 410 evita una flexion de la fibra excesiva y reduje las perdidas por flexion y las roturas de la fibra. Preferentemente, las dos mitades 410a y 410b estan provistas sobre su superficie externa con una sucesion axial de ranuras 413 de una profundidad adecuada (p.ej., 3 mm) adaptadas para acomodar o mantener en una posicion segura y correcta la fibra optica con la que se va a envolver la carcasa 450.
La segunda ramificacion de fibra optica del sistema de supervision 210, comprendiendo dicha segunda ramificacion el atenuador variable 235a, 235b (no visible en la Figura 4B), esta acomodada en un espacio interior provisto entre el SVL 405 y la carcasa 450 del dispositivo adaptador 410. Para acomodar la segunda ramificacion de fibra optica en el atenuador optico se forma preferentemente un alojamiento, p.ej. una ranura, en la superficie interior de una de las dos mitades 410a, 410b. Es posible proporcionar otros alojamientos en una o ambas mitades 410a, 410b para acomodar los reflectores primero y segundo 233a y 240a, 233b y 240b que estan asociados con el extremo de las ramificaciones opticas primera y segunda, respectivamente.
Las fibras opticas de las ramificaciones opticas primera y segunda - que estan asociadas al SVL - pueden formar parte de los correspondientes cables de monofibra, que pueden estar sujetos a la carcasa 450 del dispositivo adaptador 410. Alternativamente, puede utilizarse unicamente un cable de doble fibra que esta provisto de dos fibras opticas para proporcionar las ramificaciones opticas primera y segunda mencionadas. Se puede utilizar una proteccion para proteger el atenuador variable 235a, 235b. Asimismo, se puede proporcionar una proteccion similar en el extremo libre de la longitud de la fibra 231a, 231b. Preferentemente, esta proteccion esta en forma de un tubo de vidrio protector.
Las dos mitades, 410a y 410b, una vez dispuestas proximas otra en torno y en contacto con el SVL405, pueden unirse por medio de al menos una banda de union, como por ejemplo un par de correas de banda adhesiva (no se muestra en el dibujo).
De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, el dispositivo adaptador 410 esta provisto con una carcasa de proteccion exterior que comprende dos mitades de carcasa 415a y 415b que estan adaptadas para colocarse encima, para abrazar externamente cada una de las dos mitades 410a y 410b de la carcasa 450. Se pueden mantener sujetas las dos mitades de carcasa 415a y 415b con medios adecuados, como por ejemplo roscas. Alternativamente, puede utilizarse una banda adhesiva para mantener en su sitio las dos mitades de carcasa 415a, 415b. En ensamblaje final de dicha realizacion se muestra esquematicamente en la Figura 4C. La carcasa de proteccion formada por las dos mitades de carcasa 415a y 415 protege la fibra optica recibida dentro de las ranuras 413 de la carcasa 450. La carcasa de proteccion puede separarse si es necesario para permitir la inspeccion de la fibra optica.
En las Figuras 5, 6A a 6F, 7A, 7B, 8A, 8B, 9A, 9B, y 10 se muestra un dispositivo adaptador de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion.
En particular, la Figura 5 es una vista en perspectiva de un dispositivo adaptador de acuerdo con una realizacion de la presente invencion que se ensambla sobre un SVL. Las partes constitutivas del dispositivo de la Figura 5 se muestran en las Figuras 6A a 6F, 7A, 7B, 8A, 8B, 9A, 9B; La Figura 10 presenta un dispositivo adaptador en una vista despiezada con una carcasa de proteccion externa.
En detalle, las Figuras 6A, 6B, 6C, 6D, 6E y 6F representan unicamente una mitad de la carcasa del dispositivo adaptador, respectivamente, elevada con respecto al lado concavo, elevada con respecto a l lado lateral, elevada con respecto al lado posterior (convexo), elevado con respecto a otro lado lateral y en vista del plano superior desde la parte inferior y desde arriba. Preferentemente, las dos mitades 410a, 410b son identicas entre sf (siendo este aspecto particularmente conveniente desde el punto de vista de la fabricacion y la gestion del inventario); por lo tanto, en las figuras mencionadas se representa solamente una mitad.
Tal como se muestra en los dibujos, cada mitad de carcasa 610 de acuerdo con dicha otra realizacion tiene sustancialmente una forma semi-cilmdrica. En la porcion central de la superficie externa del cuerpo de la mitad de la carcasa 610, se forma una sucesion axial de ranuras 613, adaptandose dichas ranuras para acomodar y mantener en su posicion la fibra optica con la que se va a envolver la carcasa. En la realizacion ilustrativa que se presentan en las figuras, se proporcionan once ranuras. En particular, todas las ranuras 613a se extienden alrededor de esencialmente toda la superficie externa del cuerpo de la mitad de la carcasa 610, al tiempo que dos ranuras 613b, 613c se extienden solamente atravesando una porcion, particularmente, aproximadamente una mitad de la superficie externa del cuerpo de la mitad de carcasa 610 y la otra mitad de la superficie externa del cuerpo de la mitad de carcasa 610, respectivamente. En detalle, la ranura 613b esta localizada cerca de la parte inferior de la mitad de la carcasa 610 y es aquella en la que empieza la envoltura con la longitud de fibra 231a, 231b, mientras que la ranura 613c esta situada cerca de la parte superior de la mitad de carcasa 610 y es aquella en la que termina la envoltura con la longitud de fibra 231a, 231b.
En las partes mas superior y mas inferior de la superficie externa del cuerpo de la mitad de la carcasa 610, se forman los correspondientes rebajes sustancialmente rectangulares [620a y 620b para acomodar elementos de sujecion adaptados para unir las dos mitades de carcasa entre sf despues de que estas ultimas se hayan colocado en torno al SVL. En particular, tal como se muestra en las Figuras 7A y 7B, los elementos de sujecion comprenden un par de abrazaderas 705, de forma en "C" genericamente. En uso, los extremos 710 de uno de las dos abrazaderas 705 encaja en los rebajes 620a de las dos mitades de carcasa, y los extremos 710 de la otra abrazadera 705 encajan en los rebajes 620b de dos mitades de carcasa. Cada rebaje 620a y 620b tiene un agujero central 625, y los extremos 710 de las abrazaderas 705 tienen una ranura 715 formada dentro. En uso, cuando las abrazaderas 705 estan colocadas con los extremos 710 acomodados en los rebajes 620a y 620b, la ranura 715 del
extremo 710 de ambas abrazaderas 705 esta alineada con el orificio 625 formado en el rebaje 620a y 620b de manera que se insertan tomillos avellanados (visibles en la Figura 5), por ejemplo, hechos de nilon, en las ranuras 715 y los orificios 625 para retener las abrazaderas 705 en su sitio y enganchar apropiadamente las dos mitades de carcasa 610 al SVL (es decir, al componente para su supervision).
La forma interna de cada mitad de carcasa 610 se adapta para rodear, abrazar y entrar en contacto con parte del SLV. En particular, la superficie concava interior de la mitad de la carcasa 610 tiene paredes aproximadamente planas opuestas 630 unidas por una pared posterior sustancialmente redondeada 635 que tiene un radio de flexion que se ajusta sustancialmente con el radio de flexion del SVL. En proximidad con una de las dos paredes laterales 630, se forma un rebaje que se extiende verticalmente 640 en la mitad de la carcasa 610, adaptandose dicho rebaje para acomodar la fibra optica y el atenuador variable asociado 235a, 235b de la segunda ramificacion optica asociada al SVL.
En la parte superior, la mitad de la carcasa 610 esta provista de un asiento 645 adaptado para acomodar un elemento de sujecion de cable para la terminacion de la fibra optica que forma la segunda ramificacion optica asociada al SVL. El elemento de sujecion de cable se muestra en las Figuras 8A y 8B en el plano superior y en vista elevada, respectivamente y se designa globalmente con el numero de referencia 805. El elemento de sujecion de cable 805 comprende un apendice 810 que tiene un paso dentado 813 adaptado para sujetar el cable optico -utilizado para formar la segunda ramificacion optica - y para retenerlo en caso de que una fuerza de empuje actue sobre el cable. El elemento de sujecion de cable 805 tiene un orificio central 815 que cuando se situa el elemento de sujecion de cable en el asiento 645 se alinea con el orificio 650 formado en la pared inferior del asiento 645. El elemento de sujecion de cable 805 una vez colocado en el asiento 645 puede mantenerse en su sitio firmemente por medio de un tornillo, en particular un tornillo de cabeza avellanado (no se muestra en los dibujos) hecho por ejemplo de nilon, cuyo tallo puede pasar a traves del agujero 815 del elemento de sujecion de cable 805 e insertarse en el agujero 650 del asiento 645.
Las Figuras 9A y 9B representan respectivamente vistas laterales y frontales de un elemento de retencion de fibra optica 905 que pueden utilizarse para mantener en posicion la longitud de la fibra optica que envuelve la carcasa. En particular, el elemento de retencion de fibra optica 905 tiene una forma sustancialmente rectangular y esta provisto de una espiga 910 que se adapta para penetrar al menos parcialmente en una de las ranuras 613a para evitar que la fibra optica acomodada en ellas se escape. El elemento de retencion de fibra optica 905 comprende ademas un pasador proyectado 915 que se adapta para encajarse a presion en uno entre la pluralidad de agujeros 655 formados en sucesion axial en las crestas de las ranuras613a. Se puede utilizar uno o mas elementos de retencion 905 para retener la fibra optica dentro de las ranuras 613a.
En uso, las dos mitades de carcasa 610 se disponen alrededor de un SVL al que esta asociado el sistema de supervision de fibra optica. La fibra optica y el atenuador variable que forman la segunda ramificacion optica se acomodan en el rebaje vertical 640 de una de las dos mitades de carcasa 610 y se sujeta la terminacion del cable de fibra optica a la mitad de la carcasa utilizando el elemento de sujecion de cable 805. A continuacion, se unen las dos mitades de carcasa 610 por medio de las dos abrazaderas 705. La fibra optica que forma la primera ramificacion optica envuelve la carcasa y la fibra optica se acomoda dentro de las ranuras 613a, 613b y 613c. Se puede utilizar uno o mas elementos de retencion de fibra 905 para mantener la fibra optica en posicion.
Preferentemente, tal como se puede ver en la Figura 10, se proporciona una carcasa de proteccion externa para proteger externamente la fibra optica que envuelve las dos mitades de carcasa 610. En particular, en una realizacion de la presente invencion, la carcasa de proteccion externa comprende dos mitades de carcasa 1005 que estan adaptadas para colocarse encima y para abrazar externamente cada una de las dos mitades de carcasa 610. Las dos mitades de carcasa 1005 pueden mantenerse sujetas en su sitio con medios adecuados, como por ejemplo tornillos. Alternativamente, se puede utilizar una banda adhesiva para mantener en su sitio las dos mitades de carcasa 1005. La carcasa de proteccion formada por las dos mitades de carcasa 1005 puede separarse si es necesario para permitir la inspeccion de la fibra optica.
El dispositivo adaptador de acuerdo con la presente invencion garantiza que las fibras opticas (y cualquier otro elemento optico, como los atenuadores variables) del sistema de supervision de fibra optica asociado a un componente para su supervision (por ejemplo, un SVL9 no sufra una flexion excesiva que puede deberse a la forma irregular que posee normalmente dicho componente. Sin embargo, el dispositivo adaptador de la presente invencion asegura que las fibras opticas (y cualquier otro elemento optico, como los atenuadores variables) del sistema de supervision de fibra optica asociado a dicho componente para su supervision se mantienen en una posicion apropiada y segura. Esto mejora significativamente el rendimiento del sistema de supervision de fibra optica.
La presente invencion ha sido descrita teniendo en cuenta algunas realizaciones ilustrativas de la misma, sin embargo, las personas expertas en la materia apreciaran que son posibles varias modificaciones de las realizaciones descritas, asf como diversas realizaciones de la invencion, por ejemplo, para satisfacer necesidades contingentes.
Por ejemplo, el dispositivo adaptador puede tener diferentes formas, puede comprender un numero diferente de partes (p.ej., mas de dos mitades) y tener diferentes tamanos con respecto a las realizaciones descritas.
Asimismo, aunque siempre se ha hecho referencia a la supervision de SVL, la presente invencion tiene una susceptibilidad de aplicacion mas general y puede utilizarse para permitir la aplicacion del sistema de supervision de fibra optica de cualquier componente complementario de una lmea de distribucion de energfa electrica, como por ejemplo conexiones de cables. Mas generalmente, la presente invencion puede utilizarse para aplicar un sistema de fibra optica a componentes de cualquier naturaleza (por ejemplo, motores) situados en diferentes posiciones.
Claims (11)
1. Un dispositivo adaptador (410) para aplicar un sistema de supervision de fibra optica a un componente (405) a ser supervisado, comprendiendo el dispositivo adaptador:
una carcasa (450; 610) adaptada para rodear el componente a ser supervisado, teniendo la carcasa una superficie expuesta redondeada, y
una primera fibra optica (231a) del sistema de supervision de fibra optica que envuelve la superficie expuesta redondeada,
en la que dicha superficie expuesta redondeada comprende ranuras (413; 613a,b,c) para acomodar y mantener en su posicion la fibra optica envuelta sobre la carcasa,
en la que dicha carcasa comprende una primera y una segunda mitad de carcasa (415a ,415b; 610), adaptadas en uso para abrazar entreambas el componente a ser supervisado.
2. El dispositivo adaptador de la reivindicacion 1, que comprende al menos un elemento de retencion de fibra optica (905) adaptado para evitar que se escape la primera fibra optica de dichas ranuras.
3. El dispositivo adaptador de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende un asiento interior (640) adaptado para acomodar y mantener proxima al componente a ser supervisado una segunda fibra optica del sistema de supervision de fibra optica.
4. El dispositivo adaptador de la reivindicacion 3, que comprende un elemento de sujecion de cable de fibra optica (805) adaptado para anclar un extremo libre de la segunda fibra optica a dicha carcasa.
5. El dispositivo adaptador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos un elemento de union (705) adaptado para atar la primera y la segunda mitades de carcasa entre sf
6. El dispositivo adaptador de la reivindicacion 5, en el que dicho al menos un elemento de union comprende al menos una banda adhesiva.
7. El dispositivo adaptador de la reivindicacion 5, en el que dicho al menos un elemento de union comprende al menos una abrazadera (705).
8. El dispositivo adaptador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una exterior (415a, 415b; 1005) adaptada en uso para cubrir externamente la superficie expuesta de dicha carcasa.
9. El dispositivo adaptador de la reivindicacion 8, en el que dicha carcasa exterior comprende una primera y una segunda mitad de carcasa (415a, 415b; 610), adaptada en uso para abrazar entreambas la carcasa.
10. El dispositivo adaptador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho componente a ser supervisado incluye un disipador de sobretensiones para lmeas de distribucion de energfa electrica.
11. Use de un dispositivo adaptador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en un sistema para supervisar una pluralidad de componentes (205a, 205b) distribuidos en diferentes emplazamientos en el espacio, comprendiendo el sistema:
- al menos un camino de fibra optica (215);
- una fuente de radiacion optica (230) adaptada para inyectar una radiacion optica (I, I', I”) en el al menos un camino de fibra optica (215);
- al menos una primera y al menos una segunda ramificaciones opticas que se ramifican desde el al menos un camino de fibra optica (215), y adaptadas para dispersar las correspondientes porciones (I1a, I2a, I1b, I2b) de dicha radiacion optica (I, I', I”), estando adaptadas las ramificaciones opticas primera y segunda para estar asociadas operativamente con el correspondiente componente (205a, 205b) a ser supervisado, en el que:
- la primera ramificacion optica comprende un primer reflector optico (233a, 233b) y esta adaptada para reflejar la porcion de radiacion optica dispersada (I1a, I1b), a no ser que el correspondiente componente (205a, 205b) se rompa al menos parcialmente;
- la segunda ramificacion optica comprende:
- al menos un atenuador optico (235a, 235b) pasivo adaptado para acoplarse operativamente con el correspondiente componente (205a, 205b) a ser supervisado y que tiene una atenuacion capaz de cambiar como respuesta a un cambio de las condiciones de funcionamiento del correspondiente componente supervisado (205a, 205b) cuando se acopla operativamente a el, y
- un segundo reflector optico (240a, 240b);
- un receptor optico (250) adaptado para detectar la radiacion optica retroreflejada (I1ar, I2ar, I1br, I2br) reflejada por dichas primera y segunda ramificaciones opticas.
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