一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及变压器构架监测与故障诊断领域，特别涉及一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法，提供一种的机械掩膜工艺一次成膜制备应变与热模多功能传感装置，完成用于振动测量的应变桥与风压测量的热模传感装置的快速制备；能够共形贴装在特高压变电构架金属圆柱件的曲面表面，提高了多源信号的感知精度；提出振动与风压测试的应变功能单元复用设计方法；提出一种基于多功能传感融合感知方法的特高压变电构架缺陷评估与运行工况状态评估方法，实现特高压变电构架缺陷的快速诊断与运行状态评估。断与运行状态评估。断与运行状态评估。

【技术实现步骤摘要】
一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法


[0001]本专利技术涉及变压器构架监测与故障诊断领域，特别涉及一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法。

技术介绍

[0002]特高压变电构架监测对特高压变电构架的正常运行与智能运维起到决定的作用，如何在线监测特高压变电构架的状态信息是当前研究的热点，特别是受到恶劣环境强风作用以及复杂电磁场等多因素影响，特别是特高压变电构架自身的复杂结构与动态复杂多变特性对其在线监测提出了新的挑战，亟待研制特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法，实现特高压变电构架的在线健康监测。
[0003]近年来，随着传感器与智能诊断技术的快速发展，推动了特高压变电构架等电力基础设施的智能监测技术与融合感知方法的发展，为特高压变电构架结构健康在线监测提高了技术保障。专利CN200920083403.1公开了一种特高压直流电流互感器的校准试验装置，校准传感器和数据处理与控制装置,校准传感器包含零磁通传感器和宽频电流传感器两个传感头,数据处理与控制装置包括信号处理单元,误差测量计算单元和系统控制单元。专利技术专利CN202010054557.9公开了一种特高压输变电设备智能监测系统，包括,包括电源单元,控制器,电压采样模块,电流采样模块,运转数据采集单元,直流模拟量采集单元以及输变电设备机组,所述电源单元的输出端耦合有滤波模块的输入端,在所述滤波电路中并联一个电压采样模块的采样电路以及一个电流采样模块的采样电路,将采样的参数传输至控制器的输入端,控制器的输出端电连接有转换器的输入端。专利CN201710677333.1公开了多功能变电构架健康监测和损伤识别方法，通过构建多功能变电架构健康监测和损伤识别装置，可以及时有效评估变电架构健康状况和探知架构损伤信息,通过排查分析，得出变电架构方面的安全事故隐患。相比传统的人工排查,有省时省力、准确、全面的优势，能够更好的为变电运维与检修人员提供指导。当前技术主要解决基于传感数据与智能诊断方法实现变电构架基础设施的状态健康监测，给出特高压变电构架的在线监测与故障诊断方法。然而，随着电力基础设施的高速发展，亟待研制特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法，实现特高压变电构架的在线健康监测。
[0004]本专利技术一种变压器引线套管裂纹探测的柔性螺旋式传感及方法，集成分布式应变、热膜传感功能，具有一定的弯曲变形能力，能够共形贴装在特高压变电构架金属圆柱件的曲面表面，提高了多源信号的感知精度；提出振动与风压测试的应变功能单元复用设计方法，惠斯通电桥与热模传感模块均采用压阻传感器，完成柔性多功能传感器的设计；提供一种的机械掩膜工艺一次成膜制备应变与热模多功能传感装置，完成用于振动测量的应变桥与风压测量的热模传感装置的快速制备；提供一种基于多功能传感融合感知方法的特高压变电构架缺陷评估与运行工况状态评估方法，实现特高压变电构架缺陷的快速诊断与运行状态评估。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的第一目的在于提供一种机械掩膜工艺一次成膜制备应变与热模多功能传感装置，具有良好的柔软特性，共形贴装在特高压变电构架的钢铁柱体侧面，同步采集特高压变电构架的结构振动与风压信号；特高压变电构架的结构健康监测的柔性多功能传感装置，主要包括分布式应变、热模传感传感器；应变传感器采用压阻传感器，由4个应变传感器组成惠斯通电桥，用于采集特高压变电构架的结构变形与振动信号；热膜传感器，同样采用压阻传感器原理，由三个应变单元组成，其中一个作为加热模块，另外两个作为传感模块，用于采集特高压变电构架的风压作用信号，测试环境中风压信号对特高压变电构架的影响情况；惠斯通电桥与热模传感模块均采用压阻传感器，为提高传感器的功能效率，提出振动与风压测试的应变功能单元复用设计方法，提高了多功能传感装置的应用效率；提供一种的机械掩膜工艺一次成膜制备应变与热模多功能传感装置，完成用于振动测量的应变桥与风压测量的热模传感装置的快速制备，所有功能模块均集成在同一柔性基板，具有良好的柔软特性，共形贴装在特高压变电构架的钢铁柱体侧面，同步采集特高压变电构架的结构振动与风压信号，为特高压变电构架状态信息在线采集与故障的综合诊断。
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的第二目的在于提供一种基于多功能传感融合感知方法的特高压变电构架缺陷评估与运行工况状态评估方法，多功能传感装置同步采集特高压变电构架的结构变形与风压动态信号，提出基于卷积神经网络的特高压变电构架缺陷评估的融合感知方法，融合感知算法主要包括以下流程：（1）柔性多功能传感器共形贴装在特高压变电构架的钢管柱体结构上，提高采集信号的稳定性与精度；（2）多传感数据采集与预处理：柔性多功能传感器在线采集特高压变电构架的应变（结构变形）、风压作用信息；（3）通过动态时间窗对特高压变电构架的结构应变与风压信号进行分割；在时频域分别提取特高压变电构架的结构应变与风压信号的特征信息；（4）基于多功能传感装置采集到变电构架的多源传感信号，构建用于特高压变电构架运行工况与缺陷分类的特征向量；（5）构建用于特高压变电构架运行工况与缺陷分类的训练与测试样本集；（6）特高压变电构架运行工况与缺陷状态信息的训练过程，训练特高压变电构架运行工况与缺陷的测试样本集，分析特高压变电构架运行工况与缺陷下的动态输出性能，优化所构建的特高压变电构架运行工况与缺陷分类网络模型的动态参数；（7）测试过程：在优化后的卷积神经网络模型上，使用测试样本集测试分析所构建的特高压变电构架运行工况与缺陷的深度学习网络的动态性能，得到缺陷与运行工况的识别成功率；（8）比较算法计算结果与特高压变电构架运行工况与缺陷状态之间的关系，计算得到识别成功率，对特高压变电构架运行工况与缺陷故障进行了快速评估。
[0007]进一步地，一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法，所提出的多功能传感装置中振动与热模传感模块均采用压阻传感器，惠斯通电桥与热模传感模块均采用压阻传感器，提出振动与风压测试的应变功能单元复用设计方法，提高了多功能传感装
置的应用效率。
[0008]进一步地，一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法，提供一种的机械掩膜工艺一次成膜制备应变与热模多功能传感装置，完成用于振动测量的应变桥与风压测量的热模传感装置的快速制备，面向构架监测的热膜传感器制备工艺流程包括：（1）清洗基片。基片一般有硅片、蓝宝石片、玻璃片等，清洗过程分为四步：1）将基片放入丙酮中用超声波清洗15分钟，目的是将基片表面的杂质离子洗去；2）将丙酮清洗过后的基片放入无水乙醇中40W超声漂洗3分钟；3）将第二步中的基片放入去离子水里用40W超声波清洗3分钟，彻底洗去先前的各种杂质和溶剂；4）将硅片放在干净的热板上120℃ 的条件下加热20分钟，将基片表面的水分完全烘干，以保证后续材料的粘附性。
[0009]（2）固定机械掩模版，机械掩模版一般采用激光切割硬质磁性贴片切割而得，设计好团后可自行加工或代工，然后利用磁铁、夹持结构等与洁净的基片固定；（3）薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法，其特征在于，采用一种机械掩膜工艺一次成膜同时制备应变与热模多功能传感装置，具有良好的柔软特性，共形贴装在特高压变电构架的钢铁柱体侧面，同步采集特高压变电构架的结构振动与风压信号；特高压变电构架的结构健康监测的柔性多功能传感装置，主要包括分布式应变、热模传感传感器；应变传感器采用压阻传感器，由4个应变传感器组成惠斯通电桥，用于采集特高压变电构架的结构变形与振动信号；热膜传感器，同样采用压阻传感器原理，由三个应变单元组成，其中一个作为加热模块，另外两个作为传感模块，用于采集特高压变电构架的风压作用信号，测试环境中风压信号对特高压变电构架的影响情况；惠斯通电桥与热模传感模块均采用压阻传感器，为提高传感器的功能效率，提出振动与风压测试的应变功能单元复用设计方法，提高了多功能传感装置的应用效率；提供一种的机械掩膜工艺一次成膜制备应变与热模多功能传感装置，完成用于振动测量的应变桥与风压测量的热模传感装置的快速制备，所有功能模块均集成在同一柔性基板，具有良好的柔软特性，共形贴装在特高压变电构架的钢铁柱体侧面，同步采集特高压变电构架的结构振动与风压信号，为特高压变电构架状态信息在线采集与故障的综合诊断。2.一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法，其特征在于，一种基于多功能传感融合感知方法的特高压变电构架缺陷评估与运行工况状态评估方法，多功能传感装置同步采集特高压变电构架的结构变形与风压动态信号，提出基于卷积神经网络的特高压变电构架缺陷评估的融合感知方法，融合感知算法主要包括以下流程：（1）柔性多功能传感器共形贴装在特高压变电构架的钢管柱体结构上，提高采集信号的稳定性与精度；（2）多传感数据采集与预处理：柔性多功能传感器在线采集特高压变电构架的应变（结构变形）、风压作用信息；（3）通过动态时间窗对特高压变电构架的结构应变与风压信号进行分割；在时频域分别提取特高压变电构架的结构应变与风压信号的特征信息；（4）基于多功能传感装置采集到变电构架的多源传感信号，构建用于特高压变电构架运行工况与缺陷分类的特征向量；（5）构建用于特高压变电构架运行工况与缺陷分类的训练与测试样本集；（6）特高压变电构架运行工况与缺陷状态信息的训练过程，训练特高压变电构架运行工况与缺陷的测试样本集，分析特高压变电构架运行工况与缺陷下的动态输出性能，优化所构建的特高压变电构架运行工况与缺陷分类网络模型的动态参数；（7）测试过程：在优化后的卷积神经网络模型上，使用测试样本集测试分析所构建的特高压变电构架运行工况与缺陷的深度学习网络的动态性能，得到缺陷与运行工况的识别成功率；（8）比较算法计算结果与特高压变电构架运行工况与缺陷状态之间的关系，计算得到识别成功率，对特高压变电构架运行工况与缺陷故障进行了快速评估。3.根据权利要求1
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2所述的一种特高压变电构架监测的多功能传感装置与融合方法，其特征在于，所提出的多功能传感装置中振动与热模传感模块均采用压阻传感器，惠斯通电桥与热模传感模块均采用压阻传感器，提出振动与风压测试的应变功能单元复用设计方法，提高了多功能传感装置的应用效率。
4.根据权利要求1所述的一种特高压变电构架...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凯，韩昊，毕如玉，刘军，王勇杰，韩煦，
申请(专利权)人：董文涛华东交通大学，
类型：发明
国别省市：