无源无线的地下电缆局部放电传感系统及方法技术方案

本申请公开了一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统及方法，涉及地下电缆局部放电测量技术领域，可以采用外部传感器扰动传感标签阻抗的原理实现地下电缆局部放电信号的无源无线通信。所述系统包括：传感标签模块，用于接收阅读器模块发射的入射射频信号，并在接收到局部放电传感器模块施加的交流电压时，利用阻抗失配，调制回波射频信号，将调制后的回波射频信号反射至阅读器模块；局部放电传感器模块，用于获取地下电缆局部放电产生的超声波信号，并将超声波信号转换为交流电压信号，对传感标签模块施加交流电压信号；阅读器模块，用于发射入射射频信号，以及接收传感标签模块反射的回波射频信号，对回波射频信号进行解调，得到局部放电信号。得到局部放电信号。得到局部放电信号。

【技术实现步骤摘要】
无源无线的地下电缆局部放电传感系统及方法


[0001]本申请涉及地下电缆局部放电测量
，特别是涉及一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统及方法。

技术介绍

[0002]随着社会的不断发展，当前采用地下电缆进行电力输送，电力电缆在长期的运行过程中，会因为现场制作工艺、环境腐蚀、电力材料老化等原因，导致电缆绝缘层中存在缺陷。缺陷处会导致电场畸变，从而产生局部放电，长期放电则会加速绝缘层的老化，最终造成电力电缆发生故障。
[0003]目前，相关技术人员利用电缆局部放电时会产生特高频电磁波和超声波的特点，采用特高频法、超声波法等检测手段，使用传感器分别获取这2种信号实现局部放电信号的检测或同时获取2种信号在数据端进行数据融合实现局部放电的检测和定位。
[0004]在实现本申请的过程中，申请人发现相关技术至少存在以下问题：
[0005]当前采集信号的传感器都需要通过电池供电，使用较长的信号传输线以及使用高成本的数据采集卡采集高频信号，不适用于大规模布置在空间狭窄的地下高压电力走廊，并且杂乱的传输线会影响工作人员正常的维修过程，因此，亟需一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统及方法，提高电缆的检测效率。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请提供了一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统及方法，主要目的在于解决目前采集信号的传感器都需要通过电池供电，使用较长的信号传输线以及使用高成本的数据采集卡采集高频信号，不适用于大规模布置在空间狭窄的地下高压电力走廊，并且杂乱的传输线会影响工作人员正常的维修过程的问题。
[0007]依据本申请第一方面，提供了一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统，该方法包括：传感标签模块、局部放电传感器模块、阅读器模块；
[0008]所述传感标签模块，用于接收阅读器模块发射的入射射频信号，并在接收到所述局部放电传感器模块施加的交流电压时，利用阻抗失配，调制回波射频信号的幅值、谐振频率、相位，将调制后的所述回波射频信号反射至所述阅读器模块；
[0009]所述局部放电传感器模块为可将超声波信号转换为交流电压信号的传感器，用于获取地下电缆局部放电产生的超声波信号，并将所述超声波信号转换为交流电压信号，对所述传感标签模块施加所述交流电压信号；
[0010]所述阅读器模块，用于发射433MHz的连续正弦的所述入射射频信号，以及接收所述传感标签模块反射的所述回波射频信号，对所述回波射频信号进行解调，得到局部放电信号。
[0011]可选地，所述传感标签模块，包括：声表面波单元、阻抗匹配网络单元、标签天线单元；
[0012]所述声表面波单元，用于接收所述标签天线单元传递的所述入射射频信号，将所述入射射频信号转换为声波信号，生成回波射频信号，将所述回波射频信号传递至所述标签天线单元；
[0013]所述阻抗匹配网络单元，用于分别与所述声表面波单元、所述标签天线单元电连接，以使所述所述传感标签模块处于阻抗匹配状态，在接收到所述局部放电传感器模块施加的交流电压时，产生阻抗失配改变所述天线反射系数；
[0014]所述标签天线单元，用于接收所述阅读器模块发射的所述入射射频信号，将所述入射射频信号传递至所述声表面波单元，并接收所述声表面波单元传递的所述回波射频信号，将所述回波射频信号反射至所述阅读器模块。
[0015]可选地，所述声表面波单元，包括：压电衬底、叉指换能器、反射栅；
[0016]所述叉指换能器设置在所述压电衬底上，所述压电衬底和所述叉指换能器基于逆压电效应将所述入射射频信号转化为声波信号，将所述声波信号沿着声表面波器件表面传递到所述反射栅；
[0017]所述叉指换能器接收所述反射栅反射的声波信号；
[0018]所述压电衬底和所述叉指换能器基于正压电效应将声波信号转换成所述回波射频信号，将所述回波射频信号传递至所述标签天线单元；
[0019]所述反射栅，用于接收所述声波信号，依据天线反射系数，将声波信号反射回所述叉指换能器。
[0020]可选地，所述阻抗匹配网络单元由可变电容器、电感、电阻、电容组成的T型或Pi型网络，包括：可变电容器；
[0021]所述可变电容器，用于接收所述局部放电传感器模块施加的交流电压，依据所述可变电容器的两端电压改变所述可变电容器的容值。
[0022]可选地，所述阅读器模块，包括：阅读器天线单元、阅读器控制单元；
[0023]所述阅读器天线单元，用于发射433MHz的连续正弦的所述入射射频信号，并接收所述传感标签模块反射的所述回波射频信号，将所述回波射频信号传递至所述阅读器控制单元；
[0024]所述阅读器控制单元，与所述阅读器天线单元电连接，用于产生所述入射射频信号，以及接收所述阅读器天线单元传递的所述回波射频信号，对所述回波射频信号进行解调，得到所述局部放电信号。
[0025]依据本申请第二方面，提供了一种基于无源无线的地下电缆局部放电传感系统的无源无线的地下电缆局部放电传感方法，该方法包括：
[0026]局部放电传感器模块获取地下电缆局部放电产生的超声波信号，并将所述超声波信号转换为交流电压信号，将所述交流电压信号施加在传感标签模块中阻抗匹配网络单元的可变电容器上，以使所述传感标签模块产生阻抗失配，改变天线反射系数；
[0027]阅读器模块向所述传感标签模块发射433MHz的连续正弦的入射射频信号；
[0028]所述传感标签模块接收所述阅读器模块发射的所述入射射频信号，基于所述入射射频信号和所述天线反射系数，调制回波射频信号，将所述回波射频信号反射至所述阅读器模块；
[0029]所述阅读器模块接收所述传感标签模块反射的所述回波射频信号，对所述回波射
频信号进行解调，得到局部放电信号。
[0030]可选地，所述传感标签模块接收所述阅读器模块发射的所述入射射频信号，包括：
[0031]所述传感标签模块中的阻抗匹配网络单元分别与所述传感标签模块中的声表面波单元、所述传感标签模块中的标签天线单元电连接，以使所述所述传感标签模块处于阻抗匹配状态；
[0032]采用所述标签天线单元接收所述阅读器模块的阅读器天线单元发送的所述入射射频信号，将所述入射射频信号传递至所述声表面波单元。
[0033]可选地，所述基于所述入射射频信号和所述天线反射系数，调制回波射频信号，将所述回波射频信号反射至所述阅读器模块，包括：
[0034]所述传感标签模块的声表面波单元的压电衬底和叉指换能器接收所述入射射频信号，基于逆压电效应将所述入射射频信号转化为声波信号，将所述声波信号沿着声表面波器件表面传递到所述声表面波单元中的反射栅；
[0035]所述反射栅基于所述天线反射系数，调制所述回波射频信号；
[0036]所述叉指换能器将所述回波射频信号传递至所述标签天线单元；
[0037]所述标签天线单元接收所述声表面波单元传递的所述回波射频信号，将所述回波射频信号反射至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统，其特征在于，包括：传感标签模块、局部放电传感器模块、阅读器模块；所述传感标签模块，用于接收阅读器模块发射的入射射频信号，并在接收到所述局部放电传感器模块施加的交流电压时，利用阻抗失配，调制回波射频信号的幅值、谐振频率、相位，将调制后的所述回波射频信号反射至所述阅读器模块；所述局部放电传感器模块为可将超声波信号转换为交流电压信号的传感器，用于获取地下电缆局部放电产生的超声波信号，并将所述超声波信号转换为交流电压信号，对所述传感标签模块施加所述交流电压信号；所述阅读器模块，用于发射433MHz的连续正弦的所述入射射频信号，以及接收所述传感标签模块反射的所述回波射频信号，对所述回波射频信号进行解调，得到局部放电信号。2.根据权利要求1所述的一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统，其特征在于，所述传感标签模块，包括：声表面波单元、阻抗匹配网络单元、标签天线单元；所述声表面波单元，用于接收所述标签天线单元传递的所述入射射频信号，将所述入射射频信号转换为声波信号，生成回波射频信号，将所述回波射频信号传递至所述标签天线单元；所述阻抗匹配网络单元，分别与所述声表面波单元、所述标签天线单元电连接，以使所述所述传感标签模块处于阻抗匹配状态，在接收到所述局部放电传感器模块施加的交流电压时，产生阻抗失配改变所述天线反射系数；所述标签天线单元，用于接收所述阅读器模块发射的所述入射射频信号，将所述入射射频信号传递至所述声表面波单元，并接收所述声表面波单元传递的所述回波射频信号，将所述回波射频信号反射至所述阅读器模块。3.根据权利要求2所述的一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统，其特征在于，所述声表面波单元，包括：压电衬底、叉指换能器、反射栅；所述叉指换能器设置在所述压电衬底上，所述压电衬底和所述叉指换能器基于逆压电效应将所述入射射频信号转化为声波信号，将所述声波信号沿着声表面波器件表面传递到所述反射栅；所述叉指换能器接收所述反射栅反射的声波信号；所述压电衬底和所述叉指换能器基于正压电效应将声波信号转换成所述回波射频信号，将所述回波射频信号传递至所述标签天线单元；所述反射栅，用于接收所述声波信号，依据天线反射系数，将声波信号反射回所述叉指换能器。4.根据权利要求2所述的一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统，其特征在于，所述阻抗匹配网络单元由可变电容器、电感、电阻、电容组成的T型或Pi型网络，包括：可变电容器；所述可变电容器，用于接收所述局部放电传感器模块施加的交流电压，依据所述可变电容器的两端电压改变所述可变电容器的容值。5.根据权利要求1所述的一种无源无线的地下电缆局部放电传感系统，其特征在于，所述阅读器模块，包括：阅读器天线单元、阅读器控制单元；所述阅读器天线单元，用于发射433MHz的连续正弦的所述入射射频信号，并接收所述
传感标签模块反射的所述回波射频信号，将所述回波射频信号传递至...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨爱超，樊友杰，范亚军，邓礼敏，王毅，裴茂林，杨进，李鹏，
申请(专利权)人：国家电网有限公司重庆大学，
类型：发明
国别省市：