[发明专利]一种电力设备局部放电传感装置及其加工方法、检测系统

说明书

本申请公开了一种电力设备局部放电传感装置及其加工方法、检测系统，所述装置包括传感器封装外壳、光纤光栅、弹性膜片和微质量块；微质量块，固定在光纤光栅栅区两端处；光纤光栅位于封装外壳中央；弹性膜片位于光纤光栅两端，与两个微质量块贴合，微质量块避免膜片中心形成过大的形变；膜片边缘固定于封装外壳上，实现膜片振动的放大；同侧的弹性膜片、光纤光栅固定于封装外壳上；封装外壳内部注满绝缘油。本发明通过将光纤光栅固定于膜片的中心来放大膜片接收到的超声振动信号，并结合膜片结构参数设计和添加微质量块来增大了传感器的灵敏度，通过双膜片对称结构消除传感器自身振动对测量结果的影响，扩大了传感器的可探测范围。

技术领域

本发明属于电气设备在线监测技术领域，涉及一种电力设备局部放电传感装置及其加工方法、检测系统。

背景技术

电气设备的安全稳定运行对于电网安全具有重要意义。当电力设备内部存在绝缘缺陷，且绝缘介质中局部区域击穿时，会出现局部放电现象。局部放电会产生超声波信号，但这些信号比较微弱，频带在20kHz～300kHz之间。通过检测局部放电产生的超声波信号，可以确定局部放电的存在并定位放电点，对电气设备的绝缘状态做出估计。与传统的压电式传感器相比，基于光纤传感原理的局部放电传感器具有响应频带宽、体积小、抗电磁干扰等优点。

基于光纤光栅(FBG)的光纤超声传感系统，具有结构简单、传感器尺寸小且复用性能好等优点，通过合理设计传感单元可以做到较高的灵敏度。然而光纤光栅超声传感器会受到周围环境参数的影响(如温度、形变、低频振动)，且对于垂直与光纤光栅轴向的测量并不灵敏，存在较大测量盲区。基于双膜增敏式光纤光栅的光纤超声传感系统，超声激励源和边缘滤波解调系统组成。其中，超声波激励由函数发生器、信号放大器和压电晶体构成，在实际应用中超声激励即为局部放电信号。边缘滤波解调系统包括可调谐激光源(TL)、光环形器、带有信号放大功能的光电探测器、示波器、FBG超声波传感器组成，用于接收并获取超声波信号。超声波通过引起光纤光栅栅区的长度和折射率变化，导致光纤光栅的中心波长发生变化，通过检测光纤光栅中心波长的变化，便可实现局部放电的检测。

光纤光栅局部放电检测灵敏度提升依靠各种不同的增敏结构，如芯轴型增敏结构、锥形增敏结构等；此外，还有通过制作π-FBG等特殊光纤光栅来增加其检测的灵敏度，但此种增敏形式需要合理的封装结构以及信噪比提升算法的配合。

然而这些增敏结构大多存在方向性单一的问题，而采用双膜片的结构可以增强传感器的方向性。通过将光纤光栅固定于膜片的中心来放大膜片接收到的超声振动信号，并结合膜片结构参数设计和添加微质量块来增大传感器的灵敏度，通过双膜片对称结构消除传感器自身振动对测量结果的影响，扩大传感器的可探测范围。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种电力设备局部放电传感装置及其加工方法、检测系统，采用超薄硅膜片极大的提高传感器局部放电检测的灵敏度，通过在传感器内部内置微质量块，提高膜片振动幅值，使检测灵敏度进一步提升。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种电力设备局部放电传感装置，包括传感器封装外壳、光纤光栅、弹性膜片和微质量块；

所述微质量块，固定在光纤光栅栅区两端处；

所述光纤光栅位于封装外壳中央；

所述弹性膜片位于光纤光栅两端，与两个微质量块贴合，膜片边缘固定于封装外壳上，实现膜片振动的放大；

同侧的弹性膜片、光纤光栅固定于封装外壳上；

所述封装外壳内部注满绝缘油。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，所述微质量块，套在光纤光栅栅区两端处并用紫外固化胶固定；

同侧的弹性膜片、光纤光栅和封装外壳用紫外固化胶固定。