[發(fā)明專利]基于激光干涉的內(nèi)植式高壓電纜局部放電二維超聲傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710398484.3
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN106990339B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李思勉
• 申請（專利權(quán)）人: 河北地質(zhì)大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 侯迎新

本發(fā)明公開了一種基于激光干涉的內(nèi)植式高壓電纜局部放電二維超聲傳感器，其包括金屬螺母、內(nèi)植螺紋陶瓷絕緣管、設(shè)于內(nèi)植螺紋陶瓷絕緣管內(nèi)的傳感探頭以及與傳感探頭連接的3dB光纖耦合器；3dB光纖耦合器分別連接激光光源、傳感探頭和兩個光電管，傳感探頭包括外鋼桶、內(nèi)襯鋼桶、陶瓷芯、諧振石英膜片以及陶瓷芯固定件；裸芯懸針插入陶瓷芯并與之膠接；反射回的光信號經(jīng)過3dB光纖耦合器后，一路經(jīng)另一個莫爾透射光柵進入第一光電管，被該光柵反射部分進入第二光電管。本發(fā)明成本低廉，便于對高壓電纜局部放電故障點定位，可以方便實現(xiàn)對高壓電纜局部放電的帶電檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了基于激光干涉的內(nèi)植式高壓電纜局部放電二維超聲傳感器，是一種可廣泛用于高壓電纜及變壓器局部放電測量的帶電檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著高速鐵路迅猛發(fā)展，電力電纜在高鐵建設(shè)中得到越來越多的應(yīng)用，其安全穩(wěn)定運行關(guān)系重大。對電纜的局部放電帶電檢測是獲知電纜運行狀態(tài)的重要方法。?當前研究表明，對于局部放電的檢測是以伴隨局部放電產(chǎn)生的電、光、聲、磁等現(xiàn)象為依據(jù)，判斷局部放聲波檢測法應(yīng)用最為廣泛。在局放檢測中，超聲波檢測法無法避免多方向的電磁干擾以及其靈敏?度不夠、探測距離受限等難題。內(nèi)置點式高壓電纜局部放電是一個新的探索領(lǐng)域。

當前監(jiān)測局放的方法及特點

1、脈沖電流法

早期用脈沖電流法探測低頻信號，但是干擾影響大，而電纜局部放電信號微弱，波形復雜多變，極易被背景噪聲和外界電磁干擾噪聲淹沒。近年來國內(nèi)外研究避開低頻干擾的甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)脈沖電流傳感器，但是由于局放在高頻率段的信號極微弱，現(xiàn)有的抗干擾和微弱信號提取技術(shù)遇到瓶頸，在測量電纜局部放電中表現(xiàn)不穩(wěn)定，同時也存在安裝不便等問題。

2、直接探測可見光法

由于電纜是密閉的固體結(jié)構(gòu)，局部放電的位置又具有不可預知性，所以檢測電纜中的局放可見光是極其困難的。

3、電磁效應(yīng)法

在實際運行現(xiàn)場，從電纜的接地線及空中各個方向串擾過來的電磁信號，會給后續(xù)信號的提取與辨別帶來很大困難，這就遇到了與脈沖電流法類似的困難。

4、光纖光柵法

外界應(yīng)力或者溫度的改變會導致傳感光柵的改變，光纖光柵的解調(diào)技術(shù)是關(guān)鍵。對于電纜局部放電產(chǎn)生的高頻超聲振動信號，在現(xiàn)有壓電陶瓷響應(yīng)速度較慢的情況下，光纖光柵法并不適用。

5、非本征光纖法珀傳感方法

非本征光纖法珀傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，響應(yīng)時間快，傳輸路徑單一等優(yōu)點，因而成為目前光纖傳感技術(shù)的研究熱點。非本征光纖法珀傳感器作為另一種檢測局部放電的超聲傳感器，在檢測局部放電方面取得了一定成果。國外方面，美國弗尼吉亞大學Wang?及其課題組曾用規(guī)格為直徑?2.5mm?厚度?125um?的石英膜做傳感耦合元件，法珀腔體長?15.6um?的結(jié)構(gòu)制作傳感器，經(jīng)測試靈敏度可達到3.6nm/kPa，Deng?等人在此基礎(chǔ)上進一步研究，用規(guī)格為?20um?厚、直徑為955um?的石英膜片作光學平板，腔長為?0.66um?的法珀傳感器作為測量終端，在采用針式放電源的前提下，成功檢測了聲發(fā)射距離與放電信號幅值的關(guān)系。來自倫敦大學的?Beard?曾利用聚酯薄膜的彈性效應(yīng)來感應(yīng)聲波信號，以此為據(jù)設(shè)計出帶寬為?25MHz、靈敏度為?25mV/MPa?的新型法珀傳感器。但是這種方法依然存在對高壓電纜故障點定位困難的問題。

以上幾種方法都存在設(shè)備昂貴、操作復雜、精度不高、故障點定位困難等問題。因此，迫切需要一種新型的檢測設(shè)備來滿足目前的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低廉、安裝過程簡單、便于故障點定位的基于激光干涉的內(nèi)植式高壓電纜局部放電二維超聲傳感器，以解決現(xiàn)有高壓電纜局部放電檢測中設(shè)備昂貴、操作復雜、精度不高、故障點定位困難、受環(huán)境影響大等方面的不足。