Avago的弧光檢測方案在電網中的應用
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圖8所示為光檢測收發器，它的外形非常類似RJ45連接器。
發射器
發射器實現系統中的脈搏功能。它包含一個LED，中心發射波長為650nm。這種LED可在發送連續波的情況下達到-1dBm的發射功率，對于脈沖，發射的光功會增加。沒有內置驅動IC，這樣就能依據光功，脈寬與占空比的要求靈活實現脈搏功能（優化電流消耗），使得這個產品成為任何方案的理想選擇。
接收器
接收器包含一個ASIC，它集成了一個光電管（PD）和一個跨阻放大器功能（TIA）。這個ASIC提供了模擬電壓輸出到拉弧監控單元，該模擬電壓的幅度是與輸入光功成比例關系的。
基于光接收器提供的模擬輸出信號的持續時間與幅度，系統需要區分出環境光（不處理），脈搏信號和拉弧事件。為了觸發保護來打開開關裝置的斷路器，光學與電流/電壓查詢機都需要向拉弧監控單元發送異常值。這樣的冗余設計會大大增加弧光檢測系統的可靠性。
圖9展示，內部ASIC的輸出電壓是是輸入光功的函數。ASIC的輸出會在輸入光功大于-10dBm的情況下飽和。由于檢測拉弧并不是檢測接收光信號的形狀，而是檢測拉弧檢測單元設定的閾值，光傳感收發器在輸入光功高于-10dBm時，仍然100%可靠地持續檢測弧光事件。對于輸入光功低于-10dBm的情況，ASIC的線性度做的又非常好。這個設備可以在-40℃到﹢85℃環境工作。
圖10中的黑線表明，集成在收發器中的ASIC的光電管的相對光譜靈敏度是與輸入光的光波長相關的。由于這是一個對比曲線，給出的都是極限值。
圖10中的藍線描繪的是典型的弧光光譜。光電管的響應完全覆蓋了弧光的光譜范圍，保證了對弧光事件的完全檢測。
光探測收發器中的接收器的響應度的典型數值在650nm的情況下是45V/m。TIA的上升與下降時間小于10us，剛好是符合弧光檢測應用的要求。
接線與連接器
盡管其它種類的光纖線也可被用來實現該應用，Avago選擇了塑料光纖線（POF）來作為弧光檢測方案材料。
接線被分為如下兩種：線式傳感器到光收發器之間的連接，使用通常的POF；線式傳感器自身，使用透明外層的POF。這種接線通過連接器互相連接（見圖6）。
該應用中使用的特殊光纖的芯徑加上透光層的直徑為1mm；算上最外面一層的保護層的直徑大概有2.2mm；該光纖的NA為0.5，650nm波長的情況下衰減為0.2dB/m。
Avago科技已經研發了一種優化的用于連接光收發器與光纖線的第一部分相連的雙工連接器。如圖11所示。
如果是用于連接兩股線（中繼），那么就有多種可能方案以供選擇。考慮到目前光纖線的尺寸以及線纜的用料，市面上的連接器廉價又可靠。一些接頭甚至可以現場安裝。最常見的插頭型號包括VL，SMA和ST，當然，其它型號的連接器也是有的。
通常這樣的連接頭的損耗在1dB-1.5dB（光纖到光纖）之間。
系統設計
要讓弧光檢測系統正確運行，系統設計師必須要遵循如下三個基本設計步驟：
? 規范選取系統中所用器件，如光纖線，連接頭與傳感器等
? 開發出適用于不同長度光纖芯線的設計規則
? 制定弧光檢測單元的閾值調整規則
在拉弧事件中，產生的光能僅有一定比率能夠到達檢測器的光電管。這種比率取決于傳感器類型（單點傳感器還是線式傳感器），走線的長度，傳感器對應弧光位置的擺放，弧光的強度等。需要到達光電管的最小能量是弧光檢測器的光電單元的靈敏度所決定的。
除了弧光，脈搏信號同樣也會到達弧光探測器的光電管。這個信號或許也會劇烈變化，盡管這樣的變化的機理與弧光事件是不同的。（見表2）
弧光探測器一定要能同時檢測弧光事件和脈搏信號。
總結
拉弧事件會造成巨大的危害，它們在電力網的開關設備中頻頻出現，對昂貴而關鍵的設備造成損害，并且常常嚴重危及生命安全。弧光檢測器已經成為降低，乃至避免弧光導致的危害的非常成功的方式之一。基于最新科技，Avago最近研發出了高性能低成本的光學傳感收發器，如同本筆記介紹的一樣，會在拉弧事件的檢測中大有作為。
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