电缆接头局部放电传感器及其在线取能装置研究展示版.ppt

团队名称：感缆枝,电缆接头局部放电传感器及其在线取能装置研究,技术难题,传感器,取能线圈,背景,我们的课题,高架线,电缆,背景,产品前景及效益,1、实现电力安全实时监测，有效预防电力故障发生,2、自动化监测定位，节省大量的检修人力物力,3、为其他在线智能系统解决“取能难”问题,技术难题,传感器的设计,电缆局部放电时会产生持续时间仅为纳秒级的陡脉冲电流，其等值频率可达到吉赫兹级。对电缆而言，虽然内部局部放电信号具有很宽的频谱，但是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。,在线取能问题,在线取能的功能方式方式解决了传感器电路的长期供能问题，但是电缆母线电流不稳定，一般在60800A范围内变化，因此给电子电路提供稳定电压是急需解决的问题。另外，由于取能装置长期在高电流条件下工作，容易使取能线圈达到磁饱和状态，长期工作在深度饱和状态会有高铁损，线圈温升过高，可能引起高频振动，甚至烧坏线圈。应通过设计避免线圈在饱和区内工作。,系统设计,传感器原理图,传感器的电气连接,针对热胀冷缩问题的缓冲层设计,实验回路,测试现场,故障设置,传感器检测系统,馈电部分,现场实测,取能装置模块,需要解决的问题是:,当母线电流很小近于空载时能确保电源可靠供应;在短路等原因造成的过电流及冲击电流下能够可靠保护电源;在导线正常电流范围内均能提供稳定的输出,短时断电持续供电以及能满足瞬间大功率供电;长期低热耗稳定运行。,供电方案选择,（1）激光供电,（2）太阳能供电,（3）蓄电池供电,（4）取能线圈供电,利用取能线圈取电能的思想来源于CT取电能，依照就近取材的想法。高压电流互感器从母线上取得电能后，也要经整流、滤波、稳压等处理措施，然后才能够给高压侧电路供能。通过在这方面细致的研究，通过调整电感线圈个参数值来获取稳定的电压电流输出，从而达到设计的功率要求。,设计原理,图一取能线圈模拟图,图二取能线圈的空载等效模型,材料的磁饱和性,铁心材料的磁化曲线,磁芯刚进入饱和（横轴：5ms/div纵轴：10v/div）,（b）磁芯进入深度饱和（横轴：5ms/div纵轴：10v/div）,两种铁心材料磁化曲线的对比,铁心材料的确定,电磁场仿真,完整铁芯在线圈面电流50A情况下磁场分布未达到饱和状态,气隙长度的选择与匝数的确定,为防止磁芯长期工作在磁饱和状态下而引发线圈温升过高、高频振动，甚至烧坏线圈，我们采取给铁芯开气隙的方式引入磁阻来减小磁导率，将饱和区后移。,带入线圈实际参数，可分别求得当气隙长度=0.5mm，1mm，1.5mm，2mm时，eq446.32，223.16，334.76，111.58，此时的磁导率大大降低。,无气隙线圈面电流50A,0.5mm气隙200A线圈面电流整体仿真结果,铁芯在1mm气隙，线圈面电流100A情况下磁场分布，远未饱和。,铁芯在1mm气隙，线圈面电流500A情况下磁场分布,其中当=1.5mm时，电流有效值为1038.7A，可知导线电流在1000A之内都不会饱和。为最合适气隙长度。,整流滤波稳压电路,电路原理图,桥式整流电路,LC滤波电路,LM7812稳压器,工作原理,全波桥式整流电路LC滤波电路稳压过程,仿真分析,仿真分析,主要内容及创新点,设计传感器达到了预期目标，实现了传感器内置的突破，并且在灵敏度和各项难点上取得了不错成果。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20pC。,合理设计取能线圈，提高初始磁导率实现小电