[发明专利]一种电缆接头局部放电内置容性传感器优化设计方法

说明书

本发明请求保护一种电缆接头局部放电内置容性传感器优化设计方法，包括确定电缆接头内置容性传感器等效电路模型以及相关的电路参数信息，并根据等效模型以及相关的电路参数信息构建对应的电路仿真计算模型；针对相应的圆环电极与法兰之间的等效杂散电容，圆环电极与法兰之间的并联阻尼电阻以及圆环电极与电缆接头之间金属连线的等效杂散电感，改变三者参数，计算电路模型分别得到三者对传感器检出性能的影响规律，并通过建立电缆接头内置传感器一体化等比模型，计算得到传感器尺寸及定位与三者参数之间对应关系，确定传感器的优化设计方案。本发明优化传感器的结构设计以及传感器在电缆接头中内置定位，达到提高电缆接头局部放电信号检测能力的目的。

技术领域

本发明属于电缆接头局部放电检测技术领域，尤其涉及一种电缆接头局部放电内置容性传感器的优化设计方法。

背景技术

随着我国经济和科技的高速发展，以及人们对环境保护的更加重视，电能作为一种清洁能源，俨然成为当今社会前进的重要推进器。电力市场需求量也随之急剧增加，而地下电力电缆输配电线路也以其诸多优点逐步取代架空线路，成为城市输电的中流砥柱。在高压电缆线路中，电力电缆中间接头结构复杂且容易受人为等的影响，是发生绝缘故障的主要部位。局部放电是电缆附件发生绝缘故障的早期重要表现形式。对电缆附件局放进行在线监测能够及时发现线路中的绝缘隐患，防止电缆线路事故的发展。

为满足工程实际要求，近年来国内外科学家研究了许多各具特色的检测方法，以下介绍几种比较常见的检测方法：

(1)声发射检测法：电力电缆发生局放时，由于粒子撞击产生并发射超声波，以球面向周围传播。超声波检测法是非入侵式，优点是受外部电磁噪音干扰较小，但由于声波信号的传播随着电缆距离的增加而急剧衰减，导致这种方法只适用于局部例如电缆附件进行检测，长距离检测明显受限。

(2)电磁耦合法：电磁耦合法的原理是通过电磁感应原理来检测局部放电。去掉高压电缆最外面的保护壳，在金属屏蔽层外安装高频电流传感器。当电缆内部发生局部放电时，高频电流传感器通过耦合感应产出与局部放电信号相对应的信号，从而进行检测电缆绝缘状态。这种方法的优点是小巧灵活，操作安全，能够真实反映脉冲波形，但由于局部放电量较小，外界干扰对电磁耦合的影响较大，抗干扰能力较弱。

(3)电容耦合法：电容耦合法是一种在线监测电缆局部放电的方法。它的基本原理是在靠近电缆附件的地方去除一部分电缆保护外套，将金属铂片电极紧贴在外半导体层作为耦合电容的一极，局部放电耦合的信号就从这里传出。此方法检测的频带为10～500MHz，灵敏度达到3pC，但是超高频信号在传播过程中衰减较低频更加严重。

(4)方向耦合法：方向耦合法的基本原理是利用电感和电容对局放信号耦合极性的不同来判别局放源的方向。在电缆的外半导体层与金属屏蔽层之间装有金属带状片，分别在两边端口进行接受感应的信号。当局部放电脉冲从一侧传播到传感器时，电感和电容对局放信号感应会有差异性，这种差异性就是由于局放信号传播的方向所决定的。这样就可以通过这种差异性来表现方向性。通过端口方向特性，可判断局放信号来自哪一方向。

但是，发明人发现，国内外的研究虽然已有许多电缆局放检测方法，但在检测准确性和有效性上还存在不足，需要在这些方面进行提高。

本发明所提出的一种电缆接头局部放电内置容性传感器的优化设计方法能为传感器结构优化设计以及传感器在电缆接头中的内置定位提供设计方案，从而使检测手段更加高效准确。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种使检测手段更加高效准确的电缆接头局部放电内置容性传感器的优化设计方法。本发明的技术方案如下：

一种电缆接头局部放电内置容性传感器优化设计方法，其包括以下步骤：

a、确定电缆接头内置容性传感器等效电路模型以及相关的电路参数信息，并根据等效电路模型以及相关的电路参数信息构建对应的电路仿真计算模型；