一种电气设备局放源定位装置制造方法及图纸

一种电气设备局放源定位装置，包括六个圆柱形声压传感基元（1），圆柱形声压传感基元端部设有光纤小孔（2）；圆柱形声压传感基元端部固定弹性膜片（3）；圆柱形声压传感基元内部为同轴空心圆柱体，内部有固定在底面的弹性柱体（4）；弹性柱体上缠有光纤；光纤末端镀有高反射率的铝膜；所述激光二极管发出的激光经过光隔离器输入到光耦合器；反射的干涉光进入光电探头。本实用新型专利技术采用的压差式结构，从原理上抵消了电气设备内部的各向同性噪声，提高了信噪比。本实用新型专利技术采用了光纤干涉技术，对于能量较弱的超声波信号也能做出响应，具有灵敏度高，大动态范围，抗电磁干扰、可靠性高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电气设备局放源定位装置，属电气设备检测

技术介绍
很多电气设备采用油作为绝缘介质，这样的优点是可以提高电气设备的绝缘强度，对大电流流过的电气设备起到散热冷却的作用，在设备内部产生电弧时可以灭弧。然而在电气设备长时间的运行过程中由于绝缘老化、过电压或者电气设备绝缘层结构不均匀等问题，容易导致局部绝缘性能下降，这些绝缘弱化的部位会率先发生各种类型的放电，从而导致绝缘的进一步受损，使电气设备内部发生各种短路故障。如果能在电气设备发生局部放电的初期及早发现问题，便可以对电气设备进行及时的维护，从而避免更大事故的发生。目前对于电气设备局部放电检测已有大量的基础研究和应用开发工作。当前进行局部放电检测的方法主要有光定位法、电气定位法、特高频电磁波定位法、X射线激励定位法以及超声波定位法等。其中超声波定位法是根据局部放电产生的超声波传播的方向和时间来确定放电源的空间位置，由于其原理简单、抗电磁干扰能力强、成本低、能实现直接几何定位，因此应用较为广泛。已有的方法一般是采用标量传感器组成一定的阵型，利用超声波到达阵列中的每个阵元的相位差再结合一定的定位手段实现局放源的定位。这种方法能在一定程度上获得较理想的结果，但是由于现场有较大的各向同性噪声，信噪比较低，所以常常会发生定位失败的问题。近年来一些学者已经提出了使用矢量传感器对电气设备内部局放源进行定位的思路，矢量传感器输出本身已蕴含了空间目标的方向信息，矢量传感器分为同振式和压差式两种，已有的用于电气设备局放检测的矢量传感器都是基于压电陶瓷的压电效应来测量超声波信号，压电陶瓷传感器的主要缺点是灵敏度较低、存在电磁干扰问题等。这使得矢量传感器的潜在优势性能得不到充分发挥。
技术实现思路
本技术的目的是，为了克服现有技术中缺陷，本技术提供一种具有高灵敏度、大动态范围、抗电磁干扰、可靠性更高、能够对电气设备局放位置进行准确定位的一种电气设备局放源定位装置，并提供装置的制备方法。实现本技术的技术方案，本技术电气设备局放源定位装置即为光纤压差式超声矢量传感器，光纤压差式超声矢量传感器包括声波振动感应模块、光学系统测量模块和信号处理模块。声波振动感应模块，用于感知局放源处发射的超声波信号。光学系统测量模块，用于将声波振动模块的信号转化为光信号的相位差，然后再将光信号的相位差信号转化为电信号。信号处理模块，用于提取声波信号。所述声波振动感应模块的输出端连接光学系统测量模块输入端，光学系统测量模块输出端再连接信号处理模块。所述声波振动感应模块包括陶瓷外壳、弹性柱体和振动膜片；所述陶瓷外壳为六个空心柱体构成的结构，六个空心柱体为六个圆柱形声压传感基元；空心柱体内部放有弹性柱体；圆柱形声压传感基元端部设置有固定弹性膜片，圆柱形声压传感基元端部侧边设有光纤小孔。所述六个圆柱形声压传感基元分为三组，每组两个位于一条直线上，三组圆柱形声压传感基元的轴对称线空间上两两垂直。所述圆柱形声压传感基元半径为0.9mm，高度为1mm，每组两个声压传感基元的中心距离为2.8mm。所述光纤小孔为直径等于光纤直径的圆形孔或边长等于光纤直径长度的方形孔。所述弹性膜片为半径0.9mm的圆形超薄不锈钢薄片。所述弹性柱体为半径0.8mm，高度为1mm的圆柱体，侧面刻有半圆形螺纹。所述弹性柱体上所缠光纤为单模保偏弯曲不敏感光纤。所述光学系统测量模块包括激光二极管，光隔离器，光耦合器，保偏光纤，光电探头；所述保偏光纤缠绕在所述弹性柱体上，保偏光纤末端镀有高反射率的铝膜；所述激光二极管发出的激光经过光隔离器输入到光耦合器；光耦合器连接保偏光纤，从保偏光纤反射的干涉光进入光电探头；所述激光二极管连接信号处理模块的波形发生器。所述激光二极管用于产生窄频带的激光；所述光隔离器可以防止光纤中反射光对激光光源的干扰；所述光耦合器用于将光源分束，反射光经过并发生干涉；所述保偏光纤可以防止偏振衰落导致的干涉光减弱；光电探头将干涉光相位变化转换为电信号。信号处理模块包括波形发生器，倍频器，混频器，低通滤波器，微分器，乘法器，差分器，积分器和高通滤波器；波形发生器依交连接倍频器和混频器，混频器分别将一倍频和二倍频的信号输出依次通过低通滤波器、微分器和乘法器，将一倍频和二倍频的信号输出至差分器，由差分器通过积分器和高通滤波器，输出声波信号；光电探头将干涉光相位变化转换电信号的一倍频和二倍频信号分别依次通过混频器、低通滤波器、微分器和乘法器，到差分器，再由差分器通过积分器和高通滤波器输出声波信号。本技术一种电气设备局放源定位装置的制备方法，具体包括以下步骤：（1）制造六个圆柱形声压传感基元的基本模型，使用陶瓷作为材料，每个圆柱形声压传感基元圆柱内半径为0.9mm，高度为1mm，每组的两个圆柱形声压传感基元中心间距为2.8mm；（2）在圆柱形声压传感基元的端部开小孔，尺寸为光纤的直径大小；（3）把硅橡胶材料做成半径0.8mm，高度为1mm的圆形弹性柱体，在硅橡胶表面刻半圆形螺纹，半圆形螺纹直径为光纤的直径；（4）将光纤绕在弹性柱体上，光纤一端镀高反射率铝膜；（5）把弹性柱体放入圆柱形声压传感基元中，并粘在底部；（6）光纤另一端从圆柱形声压传感基元的小孔中穿出，用弹性膜片把圆柱形声压传感基元的端部盖住，弹性膜片与弹性柱体和圆柱形声压传感基元的边缘粘接；（7）将光纤与光学系统测量模块及信号处理模块连接。本技术的有益效果是，本技术采用的压差式结构，从原理上抵消了电气设备内部的各向同性噪声，提高了信噪比。与传统的声压传感器相比，由于单个压差式光纤矢量传感器已经具有测向能力，即使不组成阵列，也可以实现精确的测向，可以避免组阵造成的距离误差和复杂的调试校正过程；与传统的采用压电陶瓷传感器的矢量传感器相比，由于传感器采用的是光信号测量，在电气设备内复杂的电磁场环境下基本不受电磁干扰，大大提高了传感器工作的可靠性。本技术由于采用了光纤干涉技术，对于能量较弱的超声波信号也能做出响应，具有灵敏度高，大动态范围，抗电磁干扰、可靠性高的优点。附图说明图1为本技术声波振动感应模块的结构示意图；图2为本技术圆柱形声压传感基元结构示意图；图3为本技术所述弹性柱体结构示意图；图4为本技术光纤连接结构示意图；图5为本技术信号处理模块结构框图；图中，1为圆柱形声压传感基元；2为光纤小孔；3为弹性膜片；4为弹性柱体；5为保偏光纤；6为高反射率铝膜；7为激光二极管；8为光隔离器；9为光耦合器；10为光电探头；11为波形发生器。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本技术进行进一步详细说明。本技术实施例一种电气设备局放源定位装置，即为光纤压差式超声矢量传感器，光纤压差式超声矢量传感器包括传感器声波振动感应模块以及光学系统测量模块。本实施例的传感器声波振动感应模块包括陶瓷外壳，弹性柱体以及振动膜片。陶瓷外壳为六个空心柱体构成的结构，六个空心柱体为六个圆柱形声压传感基元1；空心柱体内部放有弹性柱体4；圆柱形声压传感基元端部设置有固定弹性膜片3，圆柱形声压传感基元端部侧边设有光纤小孔2。如图1和图2所示。本实施例光学系统包括激光二极管7，光隔离器8，光耦合器9，保偏光纤5，光电探头10。保偏光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气设备局放源定位装置，其特征在于，所述装置即为光纤压差式超声矢量传感器，光纤压差式超声矢量传感器装置包括声波振动感应模块、光学系统测量模块和信号处理模块；声波振动感应模块，用于感知局放源处发射的超声波信号；光学系统测量模块，用于将声波振动模块的信号转化为光信号的相位差，然后再将光信号的相位差信号转化为电信号；信号处理模块，用于提取声波信号；所述声波振动感应模块的输出端连接光学系统测量模块输入端，光学系统测量模块输出端再连接信号处理模块。

【技术特征摘要】
1.一种电气设备局放源定位装置，其特征在于，所述装置即为光纤压差式超声矢量传感器，光纤压差式超声矢量传感器装置包括声波振动感应模块、光学系统测量模块和信号处理模块；声波振动感应模块，用于感知局放源处发射的超声波信号；光学系统测量模块，用于将声波振动模块的信号转化为光信号的相位差，然后再将光信号的相位差信号转化为电信号；信号处理模块，用于提取声波信号；所述声波振动感应模块的输出端连接光学系统测量模块输入端，光学系统测量模块输出端再连接信号处理模块。2.根据权利要求1所述一种电气设备局放源定位装置，其特征在于，所述传感器声波振动感应模块包括陶瓷外壳、弹性柱体和振动膜片；所述陶瓷外壳为六个空心柱体构成的结构，六个空心柱体为六个圆柱形声压传感基元；空心柱体内部放有弹性柱体；圆柱形声压传感基元端部设置有固定弹性膜片，圆柱形声压传感基元端部侧边设有光纤小孔。3.根据权利要求2所述一种电气设备局放源定位装置，其特征在于，所述光学系统测量模块包括激光二极管，光隔离器，光耦合器，保偏光纤和光电探头；所述保偏光纤缠绕在所述弹性柱体上，保偏光纤末端镀有高反射率的铝膜；所述激光二极管发出的激光经过光隔离器输入到光耦合器；光耦合器连接保偏光纤，从保偏光纤反射的干涉光进入光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁涛，谢庆，王涛，喻集文，刘帆，郭铁，郑宜超，李惟，徐洁，程述一，
申请(专利权)人：国网江西省电力科学研究院，国家电网公司，华北电力大学保定，国网北京经济技术研究院，
类型：新型
国别省市：江西;36