[發明專利]內置式超聲波陣列式局部放電智能傳感器的設計方法

在審

• 申請號: 202011525061.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112557854A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王鵬程;潘圓君;馬小平;李肖軍;陳大興;錢正鋒;姚芳芳;馮鑫;馮春燕;孔麗丹;來芳
• 申請（專利權）人: 杭州電力設備制造有限公司;杭州電力設備制造有限公司蕭山欣美成套電氣制造分公司;國網浙江杭州市蕭山區供電有限公司;杭州儲能科技有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 杭州融方專利代理事務所(普通合伙) 33266
• 代理人: 沈相權

本發明涉及一種內置式超聲波陣列式局部放電智能傳感器的設計方法，所屬局部放電監測技術領域，包括如下操作步驟：第一步：在開關柜內通過安裝底座兩側的安裝孔將罩殼固定。第二步：安裝完成后打開開關旋鈕，此時罩殼內的電路主板控制AE探頭、MEMS超聲波傳感器和暫態地電波傳感器對開關柜進行實時監測。第三步：AE探頭接收放電區域的撞擊，使得MEMS超聲波傳感器監測的局部放電過程，并由暫態地電波傳感器進行定量測試。第四步：巡檢人員通過儀器監測到的超聲波及暫態地電波信號變化進行判斷并及時進行維修。具有操作簡單、時效性高和運行穩定性好的特點。解決了對開關柜局部放電監測效果差的問題。避免電氣絕緣強度降低引起的安全隱患。

技術領域

本發明涉及局部放電監測技術領域，具體涉及一種內置式超聲波陣列式局部放電智能傳感器的設計方法。

背景技術

開關柜局部放電帶電檢測的常規手段有超聲波檢測和暫態地電壓檢測兩種，采用巡檢和在線監測兩種檢測手段。巡檢主要采用外置式超聲波傳感器和暫態地電壓傳感器，利用開關柜的柜門縫隙處和金屬柜體檢測泄漏的超聲波信號和流經柜體表面的暫態地電壓信號。巡檢通過人工移動超聲傳感器和暫態地電壓傳感器的方式，對開關柜縫隙和柜體表面進行全方位的局放信號檢測。

在線監測由于主要應用于無人值守、長期實時檢測的場合，傳感器只能采用固定式的安裝方式，目前國內外大部分廠家的開關柜在線監測系統，均為每臺開關柜配置1只超聲波和1只暫態地電波傳感器，放置于柜體表面或者柜體內部。

因此，放置傳感器的位置相對固定，對于指向性較強的超聲波局部放電信號檢測來說，具有檢測范圍過小、無法覆蓋所有重點檢測對象的致命性缺點。特別是開關柜局放檢測的兩個重點區域開關室和電纜室分別處于柜體的中部和下部，中間有金屬部分分隔，如果只安裝一只超聲波傳感器，必然無法全面檢測開關柜的局部放電信號。

現有的超聲波傳感器，如果要通過簡單增加傳感器數量的方式來提高檢測范圍，將大大增加安裝難度和系統成本，而且現有的傳感器外形尺寸較大，又需要前置信號處理電路配合，在狹小的開關柜內部沒有足夠的安裝空間提供給多只傳感器使用。

MEMS傳感器即微機電系統（Microelectro Mechanical Systems），是在微電子技術基礎上發展起來的多學科交叉的前沿研究領域。經過四十多年的發展，已成為世界矚目的重大科技領域之一。它涉及電子、機械、材料、物理學、化學、生物學、醫學等多種學科與技術，具有廣闊的應用前景。

截止到2010年，全世界有大約600余家單位從事MEMS的研制和生產工作，已研制出包括微型壓力傳感器、加速度傳感器、微噴墨打印頭、數字微鏡顯示器在內的幾百種產品，其中MEMS傳感器占相當大的比例。MEMS傳感器是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。與傳統的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現智能化的特點。同時，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統機械傳感器所不能實現的功能。

發明內容

本發明主要解決現有技術中存在操作復雜、時效性低和運行穩定性差的不足，提供了一種內置式超聲波陣列式局部放電智能傳感器的設計方法，其具有操作簡單、時效性高和運行穩定性好的特點。解決了對開關柜局部放電監測效果差的問題。避免電氣絕緣強度降低引起的安全隱患。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種內置式超聲波陣列式局部放電智能傳感器的設計方法，包括如下操作步驟：

第一步：在開關柜內通過安裝底座兩側的安裝孔將罩殼固定。

第二步：安裝完成后打開開關旋鈕，此時罩殼內的電路主板控制AE探頭、MEMS超聲波傳感器和暫態地電波傳感器對開關柜進行實時監測。

聲發射簡稱AE技術，是脆性材料受到外力或內力作用時，由于自身的形變和裂紋擴展造成其內部彈性能量迅速釋放而產生瞬態彈性波的一種物理現象。