本發(fā)明屬于電子測(cè)量與傳感，具體涉及一種用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合傳感器裝置，具體應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸配電環(huán)節(jié)中的電力電纜監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、在電力系統(tǒng)的輸配電過程中，電力電纜的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。電纜絕緣的局部放電(partial?discharge,pd)現(xiàn)象和護(hù)層中的環(huán)流(circulating?current)是電力電纜故障的重要前兆和表現(xiàn)形式。局部放電是指在絕緣材料中，由于局部電場(chǎng)強(qiáng)度超過材料的擊穿強(qiáng)度而導(dǎo)致的放電現(xiàn)象，對(duì)局部放電的檢測(cè)能夠有效發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷和劣化情況；當(dāng)電纜內(nèi)有電流流過導(dǎo)體時(shí)，會(huì)在其周圍形成一個(gè)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)會(huì)穿過電纜的金屬護(hù)層，金屬護(hù)層上會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電壓，當(dāng)金屬護(hù)層和大地之間形成一個(gè)回路，金屬護(hù)層上就會(huì)產(chǎn)生接地電流，對(duì)環(huán)流的監(jiān)測(cè)則可以識(shí)別電纜接地異常、屏蔽層破損等問題。因此，對(duì)局部放電和環(huán)流的有效監(jiān)測(cè)在電力系統(tǒng)運(yùn)維中具有重要意義。

2、目前，用于局部放電檢測(cè)的主要方法包括高頻電流法、電磁波法、電容耦合法和超聲波檢測(cè)法等。由于一般的局部放電信號(hào)是比較微弱的脈沖信號(hào)，而實(shí)際的測(cè)量環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)有的局部放電檢測(cè)方法單獨(dú)使用都存在一定的弊端，比如靈敏度低、抗干擾性能差以及測(cè)量頻帶窄等問題；另一方面，環(huán)流的監(jiān)測(cè)通常通過傳統(tǒng)的電流互感器(currenttransformer,ct)來實(shí)現(xiàn)，單一地對(duì)環(huán)流進(jìn)行監(jiān)測(cè)僅能夠響應(yīng)突發(fā)的相間或?qū)Φ氐淖o(hù)層絕緣故障，對(duì)絕緣的劣化發(fā)展?fàn)顩r反應(yīng)不明顯。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，多采用單一傳感器技術(shù)來分別測(cè)量局部放電和環(huán)流，這種方法會(huì)增加現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝、調(diào)試和維護(hù)的工作量及成本；或者僅僅是將單個(gè)傳感器簡(jiǎn)單地集合到一起，未考慮傳感器的體積、成本及可靠性方面的問題。

4、因此，現(xiàn)有技術(shù)亟需一種能夠同時(shí)檢測(cè)局部放電和環(huán)流的復(fù)合型傳感器，以減少設(shè)備成本，提高監(jiān)測(cè)精度和便捷性。這種傳感器應(yīng)能兼顧局部放電的高抗干擾性能、高靈敏度檢測(cè)需求，同時(shí)也能穩(wěn)定、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)護(hù)層環(huán)流的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電纜運(yùn)行狀態(tài)的多方面監(jiān)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合傳感器裝置及其測(cè)量方法，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的監(jiān)測(cè)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的局限性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合傳感器裝置，包括羅氏線圈、電小環(huán)天線、屏蔽外殼、采樣電阻、sma接頭和bnc接頭；所述羅氏線圈位于屏蔽外殼的內(nèi)部，電小環(huán)天線位于屏蔽外殼的表面，電小環(huán)天線與屏蔽外殼之間彼此絕緣；所述羅氏線圈在同一個(gè)磁芯不同匝數(shù)上接不同阻值的采樣電阻形成不同測(cè)量帶寬和不同測(cè)量靈敏度的兩個(gè)電流互感器，兩個(gè)互感器通過導(dǎo)線接到兩個(gè)bnc接頭來實(shí)現(xiàn)待測(cè)量的輸出；所述電小環(huán)天線通過屏蔽外殼上的sma接頭實(shí)現(xiàn)待測(cè)量的輸出；所述兩個(gè)互感器輸出端的接地端與屏蔽外殼三者之間是共地的。

3、所述羅氏線圈采用自積分模式，其是在磁芯上繞制一定匝數(shù)的漆包線所構(gòu)成。兩個(gè)電流互感器的測(cè)量帶寬和靈敏度可以通過調(diào)節(jié)各自對(duì)應(yīng)的匝數(shù)及采樣電阻阻值來獲取，匝數(shù)多的對(duì)應(yīng)的是用于測(cè)量環(huán)流的部分，匝數(shù)少的對(duì)應(yīng)的測(cè)量局部放電的部分。

4、所述電小環(huán)天線由屏蔽外殼表面上的信號(hào)線和地平面兩部分組成，信號(hào)線和地平面位于同一平面，信號(hào)線位于中間，地平面位于左右兩側(cè)，基于電小環(huán)原理，將磁場(chǎng)探頭的信號(hào)線繞成環(huán)形結(jié)構(gòu)，用來耦合磁場(chǎng)能量，另外，信號(hào)線被繞制成環(huán)形結(jié)構(gòu)的那一端與地平面短接，另一端與地平面構(gòu)成共面波導(dǎo)傳輸線結(jié)構(gòu)，從而形成閉合環(huán)路。

5、本發(fā)明羅氏線圈對(duì)應(yīng)測(cè)量局部放電的部分與外殼上的電小環(huán)天線一起形成一個(gè)子復(fù)合傳感器，前者測(cè)量靈敏度高且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的量化，但是抗干擾性能差且頻帶較窄；后者測(cè)量頻帶寬且抗干擾性能好，但無法實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的量化；兩者復(fù)合在一起達(dá)到互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電纜中局部放電的有效監(jiān)測(cè)。

6、本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合測(cè)量方法，經(jīng)過下列各步驟：

7、(1)將復(fù)合傳感器安裝在電力電纜的中間接頭或終端處，使羅氏線圈和電小環(huán)天線分別感知電纜中的電流信號(hào)和電磁場(chǎng)信號(hào)；

8、(2)通過羅氏線圈的不同匝數(shù)繞組結(jié)合不同采樣電阻分別檢測(cè)護(hù)層環(huán)流信號(hào)和局部放電信號(hào)；

9、(3)通過電小環(huán)天線檢測(cè)局部放電引起的高頻電磁信號(hào)；

10、(4)將羅氏線圈和電小環(huán)天線輸出的信號(hào)通過bnc接頭和sma接頭進(jìn)行輸出；

11、(5)結(jié)合兩個(gè)傳感器的輸出信號(hào)，對(duì)電纜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行綜合分析。通過分別對(duì)測(cè)量到的局部放電信號(hào)和護(hù)層環(huán)流信號(hào)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電纜運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

12、本發(fā)明通過將局部放電和護(hù)層環(huán)流兩種待測(cè)量組合形成一種復(fù)合裝置及測(cè)量方法，同時(shí)將高頻電流法(hfct)和甚高頻法(vhf)組合形成一種子復(fù)合測(cè)量方法，該方法不僅提升了局部放電的測(cè)量帶寬及抗干擾能力，而且通過整合監(jiān)測(cè)方法，減少所需設(shè)備的數(shù)量，從而降低整體生產(chǎn)、安裝、調(diào)試和維護(hù)的工作量及成本，有利于待測(cè)信號(hào)的有效融合和分析，提供對(duì)電力電纜絕緣狀態(tài)的綜合診斷支持。

技術(shù)特征：

1.一種用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合傳感器裝置，其特征在于：包括羅氏線圈、電小環(huán)天線、屏蔽外殼、采樣電阻、sma接頭和bnc接頭；所述羅氏線圈位于屏蔽外殼的內(nèi)部，電小環(huán)天線位于屏蔽外殼的表面，電小環(huán)天線與屏蔽外殼之間彼此絕緣；所述羅氏線圈在同一個(gè)磁芯不同匝數(shù)上接不同阻值的采樣電阻形成不同測(cè)量帶寬和不同測(cè)量靈敏度的兩個(gè)電流互感器，兩個(gè)互感器通過導(dǎo)線接到兩個(gè)bnc接頭來實(shí)現(xiàn)待測(cè)量的輸出；所述電小環(huán)天線通過屏蔽外殼上的sma接頭實(shí)現(xiàn)待測(cè)量的輸出；所述兩個(gè)互感器輸出端的接地端與屏蔽外殼三者之間是共地的。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合傳感器裝置，其特征在于：所述羅氏線圈采用自積分模式，其是在磁芯上繞制一定匝數(shù)的漆包線所構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合傳感器裝置，其特征在于：所述電小環(huán)天線由屏蔽外殼表面上的信號(hào)線和地平面兩部分組成。

4.一種用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合測(cè)量方法，采用權(quán)利要求1-3任一所述復(fù)合傳感器裝置，其特征在于經(jīng)過下列各步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電子測(cè)量與傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測(cè)電纜局部放電和護(hù)層環(huán)流的復(fù)合傳感器裝置，包括羅氏線圈、電小環(huán)天線、屏蔽外殼、采樣電阻、SMA接頭和BNC接頭。本發(fā)明通過整合監(jiān)測(cè)方法，減少所需設(shè)備的數(shù)量，從而降低整體生產(chǎn)、安裝、調(diào)試和維護(hù)的工作量及成本，有利于待測(cè)信號(hào)的有效融合和分析，提供對(duì)電力電纜絕緣狀態(tài)的綜合診斷支持。

技術(shù)研發(fā)人員：談海星,張文斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2