基本信息
- 项目名称：
- 电缆接头局部放电传感器及其在线取能装置研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 内置于电缆接头测量的局部放电传感器，课题在准确性，实时监测，准确定位方面形成了自己的优势，是电缆智能化安全监测的终端装置。同时量身打造了适合于此环境的功能装置，实现了在线的实时工作。
- 详细介绍：
- 针对电力电缆安全问题，本项目研制出一种可以准确在线监测电缆接头处局部放电的传感器。本文首先阐述了传感器的结构设计，采用FDTD软件对选取的安装位置进行了计算机仿真，为安装位置的优化选择提供了科学依据；然后，经过实验，验证了传感器结构设计和位置选择的合理性。针对本传感器特殊的安装环境，本文还基于电磁感应原理，设计了该传感器的取能装置。该传感器课题大大提高电缆中间接头处局部放电的检测灵敏度，对提高电力电缆局部放电的在线监测水平，推进电力电缆的状态检修，保证电力系统的安全稳定运行有重大意义。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计目的：（1）为了尽量避免或降低电缆故障对电网造成的损失。 （2）能够实时监控电缆运行时局部放电状态。 （3）由于电缆独特的分层半导电绝缘以及复杂的金属屏蔽结构，使得高频电磁波信号不易向外辐射且沿电缆本体传输时严重衰减，从而能够准确监控电缆故障位置。 基本思想：由于电缆运行中容易受过电压、侵蚀渗透影响，加上本身安装缺陷，经常使电缆绝缘PD并引发击穿闪络的严重事故，因此我们通过设计在线取能装置，搭建整流，滤波，稳压回路为预埋式超高频(Ultra High Frequency,简称UHF)传感器供电，来实时准确监测电缆运行状态。 创新点：（1）研制了国内外首个预埋式超高频(Ultra High Frequency,简称UHF)传感器，消除了外部绝缘层对所监测信号的严重削弱影响，从而在监测准确性上实现巨大突破。 （2）为其他在线智能系统解决“取能难”的问题 主要技术指标：传感器检测局部放电的灵敏度 取能线圈的饱和磁感应强度以及饱和电流
科学性、先进性
- 本项目所研究的电缆接头局部放电传感器及其取能装置，实现了对电缆接头处放电现象的监测工作。基于FDTD法对中间接头局部放电UHF电磁波的传播规律进行仿真分析，通过仿真分析验证了理论分析的正确，并进入实验室进行了事物实验，实测结果与理论计算吻合。应用Ansoft Maxwell对取能线圈的可行性进行了初步的仿真分析，并设计出了合理的整流滤波电路。 本文提出的新型电缆接头局部放电传感器及其取能装置具有以下特点： （1）试验中预埋型内置传感器检测结果与局放仪测试结果保持很好的一致性，灵敏度高，考虑背景噪声情况下灵敏度不低于15pC。 （2）合理设计取能线圈，提高初始磁导率实现小电流取能。设计气隙增大正常工作电流范围，避免磁饱和问题。 （3）仿真结果表明本系统设计的整流滤波电路能稳定提供传感所需电能，成功解决在线取能的实时监测问题。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 论文 图片 模型 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：1. 预埋式UHF传感器环状围绕在电缆中间接头的绝缘部分外侧（非半导体层），其检测到得信号通过50Ω/75Ω射频电缆引至密封外壳，其中射频电缆的芯线与传感器（或通过阻抗匹配器件）相连接，射频电缆的屏蔽线与电缆中间接头的屏蔽层相连接。 2.通过宽带信号调理器将信号传到监控室的示波器（接后台计算机），以达到实时监测电缆运行状态。 首先，在线取能供电，因此本方案具有较高的实时性；其次，传感器内置，消除了外部绝缘对所监测信号的严重削弱影响，从而达到实时准确的监测。 可以为众多在线智能系统供电，该传感器技术使用范围和经济效果相当可观。
同类课题研究水平概述
- 为了有效检测电缆局放信号,目前,国外普遍采用将测量单元装设在电缆或附件的内部,研究方法包括有电容耦合法,方向耦合法、超高频电感法等;国内则主要采用外置电磁耦合法 ,与内置传感器相比外部电磁耦合法检测频带窄,且易受到现场干扰的影响,灵敏度和抗干扰能力较差。
