CN215599301U - 一体式传感器 - Google Patents

Abstract

一体式传感器，属于电缆老化及绝缘检测领域。本实用新型的目的是为了解决现有只有单一的检测线缆局部放电的设备，而不能检测电缆老化及绝缘水平，并且检测方式复杂的问题。一体件圆筒结构由两个圆弧板铰接成圆筒形，两个圆弧板在铰接处能够开合；所述一体件圆筒结构包裹在被测电缆上；导热环，用于与被测电缆接头接触，传导被测电缆接头的热量，将该热量给温度传感器；温度传感器，用于实时采集被测电缆接头的热量，得到被测电缆接头的温度信号传给监测主机；局部放电传感器，用于对电缆局部放电信号进行耦合，得到耦合后的局部放电信号传给监测主机。它用于对电缆老化进行检测。

Description

一体式传感器

技术领域

本实用新型涉及一体化传感器结构，属于电缆老化及绝缘检测领域。

背景技术

目前，我国对开关柜电缆接头局部放电及温升综合监测经验比较少，国内外对开关柜电缆监测一般以故障指示器、温度为主，局部放电监测也主要以暂态地电压监测为主进行试验型检测，没有进行在线实时监测。随着超高频及电子技术的发展，开关柜在线局部放电监测已经开始应用。局部放电超声波检测法是通过对局部放电产生的超声波相应频率进行接收，并对测得的数据进行分析，从而判断放电发生的严重程度。

高压开关柜长期工作在高压环境下，绝缘材料在电场作用下会劣化，有能量损失，在强电场作用下还会击穿，柜内局部放电对设备的绝缘造成了破坏，严重影响了开关柜的正常运行。绝缘故障表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等，温度参数是以上现象直接表现。

因此，现有检测手段单一，检测方式复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有只有单一的检测线缆局部放电的设备，而不能检测电缆老化及绝缘水平，并且检测方式复杂的问题，提出了一体式传感器。

一体式传感器，一体式传感器放置在开关柜每相进线电缆接头或开关柜每相出线电缆接头上，一体式传感器用于监测开关柜每相进线电缆的局部放电及温度变化速率或开关柜每相出线电缆的局部放电及温度变化速率；

所述一体式传感器包括2个电缆包裹壳体1、导热环2、局部放电传感器、温度传感器和接口3，

2个电缆包裹壳体1均为圆筒形，导热环2为圆环形；

导热环2连接在2个电缆包裹壳体1之间组成一体件圆筒结构，局部放电传感器设置在电缆包裹壳体1内壁上；

2个电缆包裹壳体1为非金属结构，导热环2为金属结构；

一体件圆筒结构由两个圆弧板铰接成圆筒形，两个圆弧板在铰接处能够开合；

接口3为方形壳体，接口3设置在所述一体件圆筒结构外表面，方形壳体内部设置有温度传感器；

所述一体件圆筒结构包裹在被测电缆上；导热环2，用于与被测电缆接头接触，传导被测电缆接头的热量，将该热量给温度传感器；

温度传感器，用于实时采集被测电缆接头的热量，得到被测电缆接头的温度信号传给监测主机4；

局部放电传感器，用于对电缆局部放电信号进行耦合，得到耦合后的局部放电信号传给监测主机4。

优选地，所述一体式传感器还包括数据处理电路，

数据处理电路设置在所述方形壳体内部；

局部放电传感器通过数据处理电路连接监测主机4；

数据处理电路，用于对耦合后的局部放电信号进行处理，处理后的数据传输给监测主机4。

优选地，数据处理电路包括放大电路、滤波电路和检波电路，

放大电路，用于对耦合后的局部放电信号进行放大，得到放大后的信号传输给滤波电路；

滤波电路，用于对放大后的信号进行滤波，得到滤波后的信号传输给检波电路；

检波电路，用于从滤波后的信号中取出低频的调制信号传输给监测主机4；

监测主机4，用于接收并处理低频的调制信号得到被测电缆的局部放电频次及幅值，还用于接收被测电缆接头的温度信号，得到被测电缆的温度变化速率。

优选地，所述一体式传感器还包括2个光电转换器和光纤，

检波电路通过一个光电转换器连接光纤的一端，光纤的另一端通过另一个光电转换器连接监测主机4。

优选地，所述一体式传感器还包括无线传输设备，

监测主机4通过无线传输设备，将被测电缆的局部放电频次及幅值和被测电缆的温度变化速率传输至云端服务器中。

优选地，监测主机4采用处理器实现。

优选地，所述一体式传感器还包括电源处理模块，

电源处理模块，用于对数据处理电路进行供电。

本实用新型的有益效果是：

在实际应用时，开关柜内一共需要放置6个一体式传感器，进线的三相接头各放置1个一体式传感器，出线的三相接头各放置1个一体式传感器，每个一体式传感器用于监测开关柜每相进线电缆的局部放电及温度变化速率或开关柜每相出线电缆的局部放电及温度变化速率。本申请制作了一个一体式传感器装置，直接将装置夹在开关柜进线电缆上，既可以监测开关柜电缆局部放电又可以实时监测进线电缆温升变化速率，根据局部放电和温度变化速率，工作人员能够得知电缆老化及绝缘水平，用本申请的装置监测电缆，监测方便、快捷；本申请的一体式传感器将监测到的局部放电数据及温升数据通过光纤传送给监测主机，由监测主机对开关柜局部放电及温升数据(温度变化速率)进行分析，得到局部放电频次及幅值，并结合温升速率，及时发现开关柜的绝缘缺陷，为评估开关柜绝缘水平及电缆老化程度提供判据，为开关柜的检修工作提供依据，保障开关柜稳定运行。另外，本申请一体式传感器与监测主机采用光纤方式进行数据传输，避免现场干扰。

本申请采用以下技术指标：

1、局放测量范围：0PC～30000PC；

2、最小检测信号强度：2PC；

3、温度测量范围：-40℃～125℃；

4、温度测量精度：±0.5℃；

5、检测带宽范围：300MHz～3GMHz；

附图说明

图1为一体式传感器的主视图；

图2为图1的右视图；

图3为图1的俯视图；

图4为一体式传感器的原理示意图；

图5为与监测主机连接的结构示意图；

图6为一体式传感器与外界连接的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的一体式传感器，所述一体式传感器包括2个电缆包裹壳体1、导热环2、局部放电传感器、温度传感器和接口3，

2个电缆包裹壳体1均为圆筒形，导热环2为圆环形；

导热环2连接在2个电缆包裹壳体1之间组成一体件圆筒结构，局部放电传感器设置在电缆包裹壳体1内壁上；

2个电缆包裹壳体1为非金属结构，导热环2为金属结构；

一体件圆筒结构由两个圆弧板铰接成圆筒形，两个圆弧板在铰接处能够开合；

接口3为方形壳体，接口3设置在所述一体件圆筒结构外表面，方形壳体内部设置有温度传感器；

所述一体件圆筒结构包裹在被测电缆上；导热环2，用于与被测电缆接头接触，传导被测电缆接头的热量，将该热量给温度传感器；

温度传感器，用于实时采集被测电缆接头的热量，得到被测电缆接头的温度信号传给监测主机4；

局部放电传感器，用于对电缆局部放电信号进行耦合，得到耦合后的局部放电信号传给监测主机4。

本实施方式中，参照图1至图3，本申请的一体式传感器，传感器外型包括：电缆包裹壳体1、导热环2、接口3；电缆包裹壳体1和导热环2组成采用开合式结构，可以直接包裹在被测电缆上，局部放电传感器对开关柜电缆局部放电信号进行耦合；温度监测传感器采用数字温度传感器对电缆温度进行监测；耦合后的局部放电信号经过放大电路、滤波电路、检波电路处理后得到局放数据信号；温度传感器用来得到温度数据信号；光电转换器将局部放电数据信号和温度数据信号通过光纤传输至监测主机，由监测主机进行分析处理。在实际应用时，监测主机要监测6个一体式传感器(3相出线和3相进线)的局部放电数据和每相进线及出线电缆的温升，根据6个局部放电数据，得到开关柜整体的局部放电情况，结合每相进线电缆和每相出线电缆的温升，判断每相电缆是否老化，如果某相进线电缆有温升，那么就说明此电缆出线老化，要进行更换。

下面说明本申请的一体式传感器在实际应用时的工作过程：参照图6，在变电站开关柜内，将3个一体式传感器分别安装在进线电缆A、B、C三相电缆接头位置，并将地线接好，一体式传感器对开关柜内部进行局部放电监测，同时监测电缆接头温度变化，计算出温升数据。一体式传感器通过光纤传输接入监测主机，将监测主机上电后即可对开关柜内部进行局部放电及温升监测。监测主机监测的局部放电及温升数据通过4G无线传输将监测数据传输至云端服务器中，根据用业务需求对数据进行分析处理，用户可以通过手机APP端或者电脑端进行数据查看。

本申请的一体式传感器所用电子元器件均为市售产品，其中：检波电路采用数检波集成芯片AD8313ARM，放大电路采用运放集成芯片PC8211TK、EL8202A、AD630、OP4350及比较器芯片MAX902等。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一体式传感器进一步限定，在本实施方式中，所述一体式传感器还包括数据处理电路，

数据处理电路设置在所述方形壳体内部；

局部放电传感器通过数据处理电路连接监测主机4；

数据处理电路，用于对耦合后的局部放电信号进行处理，处理后的数据传输给监测主机4。

本实施方式中，数据处理电路由放大电路、滤波电路、检波电路、温度监测组成，监测频率范围300MHz～3GHz，温度监测范围-40℃～125℃，由于局部放电信号微弱，并且受到环境噪声的干扰，就必须对其进行适当的放大。在开关柜现场，噪声源多且幅值大，利用滤波电路对局放信号进行滤波，滤除空气中存在的电晕等干扰信号，极大地降低了局放信号提取的难度，便于后面电路的检波。局部放电的类型通常是由局放信号的峰值和时域工频相位来决定，在局放信号中直接获取幅值和相位信息极其困难，利用检波电路可以从高频载波信号中取出低频的调制信号，滤除信号的超高频分量，仅保留信号的包络峰值和峰值对应的相位，一体化传感器与监测主机之间采用光纤连接，避免现场环境干扰，监测数据由监测主机对信号进行处理。温度传感器与电缆接头紧密接触，实时采集温升(温度变化速率)数据。一体式传感器结构图如图1至图3所示。

目前现场局部放电及温升传感器对比：

可见，本申请的一体化传感器结构简单，操作方便，只需要夹在电缆上，就能够监测电缆老化及绝缘水平，监测效率高。

本申请的局放监测频率范围300MHz～3GHz，温度监测范围-40℃～125℃。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一体式传感器进一步限定，在本实施方式中，数据处理电路包括放大电路、滤波电路和检波电路，

放大电路，用于对耦合后的局部放电信号进行放大，得到放大后的信号传输给滤波电路；

滤波电路，用于对放大后的信号进行滤波，得到滤波后的信号传输给检波电路；

检波电路，用于从滤波后的信号中取出低频的调制信号传输给监测主机4；

监测主机4，用于接收并处理低频的调制信号得到被测电缆的局部放电频次及幅值，还用于接收被测电缆接头的温度信号，得到被测电缆的温度变化速率。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一体式传感器进一步限定，在本实施方式中，所述一体式传感器还包括2个光电转换器和光纤，

检波电路通过一个光电转换器连接光纤的一端，光纤的另一端通过另一个光电转换器连接监测主机4。

本实施方式中，参照图5，本申请还包括数据存储，无线传输设备采用4G无线通讯。

监测主机主要功能是接收一体式传感器发出的数据信号，对数据信号进行分析处理，并将结果通过4G无线传输至云端，用户通过电脑或手机进行查看监测数据。

监测主机4采用处理器实现。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式二所述的一体式传感器进一步限定，在本实施方式中，所述一体式传感器还包括电源处理模块，

电源处理模块，用于对数据处理电路进行供电。

本实施方式中，电源处理模块可以采用恒流电源或者系统电源。

Claims (5)

1.一体式传感器，所述一体式传感器放置在开关柜每相进线电缆接头或开关柜每相出线电缆接头上，一体式传感器用于监测开关柜每相进线电缆的局部放电及温度变化速率或开关柜每相出线电缆的局部放电及温度变化速率；

其特征在于，所述一体式传感器包括2个电缆包裹壳体(1)、导热环(2)、局部放电传感器、温度传感器和接口(3)，

2个电缆包裹壳体(1)均为圆筒形，导热环(2)为圆环形；

导热环(2)连接在2个电缆包裹壳体(1)之间组成一体件圆筒结构，局部放电传感器设置在电缆包裹壳体(1)内壁上；

2个电缆包裹壳体(1)为非金属结构，导热环(2)为金属结构；

一体件圆筒结构由两个圆弧板铰接成圆筒形，两个圆弧板在铰接处能够开合；

接口(3)为方形壳体，接口(3)设置在所述一体件圆筒结构外表面，方形壳体内部设置有温度传感器；

所述一体件圆筒结构包裹在被测电缆上；导热环(2)，用于与被测电缆接头接触，传导被测电缆接头的热量，将该热量给温度传感器；

温度传感器，用于实时采集被测电缆接头的热量，得到被测电缆接头的温度信号传给监测主机(4)；

局部放电传感器，用于对电缆局部放电信号进行耦合，得到耦合后的局部放电信号传给监测主机(4)。

2.根据权利要求1所述的一体式传感器，其特征在于，所述一体式传感器还包括数据处理电路，

数据处理电路设置在所述方形壳体内部；

局部放电传感器通过数据处理电路连接监测主机(4)；

数据处理电路，用于对耦合后的局部放电信号进行处理，处理后的数据传输给监测主机(4)。

3.根据权利要求2所述的一体式传感器，其特征在于，数据处理电路包括放大电路、滤波电路和检波电路，

放大电路，用于对耦合后的局部放电信号进行放大，得到放大后的信号传输给滤波电路；

滤波电路，用于对放大后的信号进行滤波，得到滤波后的信号传输给检波电路；

检波电路，用于从滤波后的信号中取出低频的调制信号传输给监测主机(4)；

监测主机(4)，用于接收并处理低频的调制信号得到被测电缆的局部放电频次及幅值，还用于接收被测电缆接头的温度信号，得到被测电缆的温度变化速率。

4.根据权利要求3所述的一体式传感器，其特征在于，所述一体式传感器还包括2个光电转换器和光纤，

检波电路通过一个光电转换器连接光纤的一端，光纤的另一端通过另一个光电转换器连接监测主机(4)。

5.根据权利要求2所述的一体式传感器，其特征在于，所述一体式传感器还包括电源供电模块，

电源供电模块，用于对数据处理电路进行供电。

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