特高频与光学集成的传感装置和系统的制作方法

本发明涉及信号传感与检测，具体而言，涉及一种特高频与光学集成的传感装置和系统。

背景技术：

1、气体绝缘开关设备(英文名：gas insulated switchgear，简称：gis)以其结构紧凑、占地面积小、安装方便、维护工作量小、环境适应能力强等优点，在大型水电站、超/特高压变电站、以及特高压直流换流站等电能生产与传输环节应用广泛，是大规模能源送出通道的重要节点。在gis设备的实际运行中，绝缘故障时有发生，影响能源电力送出，危及电网安全稳定。

2、传统gis状态监测通常仅从单一物理量的感知入手，单一传感技术存在监测盲区，对gis绝缘表面缺陷、gis机械缺陷等引起的突发性故障难以预警。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供一种特高频与光学集成的传感装置和系统，其将特高频传感和光学传感集成在一起，实现对gis设备内缺陷更全面地感知和检测。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种特高频与光学集成的传感装置，装置用于安装到gis设备的手孔中，装置包括特高频传感单元和光学传感单元；

4、特高频传感单元包括特高频耦合器、绝缘垫层、手孔盖板、馈电棒以及电缆头，特高频耦合器、绝缘垫层和手孔盖板依次层叠设置，手孔盖板用于盖合到手孔上、且将特高频耦合器置于手孔内，电缆头安装在手孔盖板远离特高频耦合器的一侧，馈电棒贯穿绝缘垫层和手孔盖板，馈电棒的一端连接到特高频耦合器，馈电棒的另一端连接到电缆头，特高频耦合器用于感应gis设备内缺陷局部放电所产生的电磁信号，并产生特高频信号由电缆头输出；

5、光学传感单元包括聚光透镜、密封遮光块、端盖和感光元件，特高频耦合器、绝缘垫层和手孔盖板上开设有安装通孔，聚光透镜安装在安装通孔内，端盖连接在手孔盖板远离特高频耦合器的一侧，感光元件可拆卸地连接在聚光透镜的端部、且从端盖中伸出，密封遮光块安装在端盖内、且包覆聚光透镜与感光元件的连接处，聚光透镜用于汇聚gis设备内缺陷产生的光，并由感光元件转化为电信号。

6、在可选的实施方式中，特高频传感单元还包括第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈夹持在特高频耦合器与绝缘垫层之间，第二密封圈夹持在绝缘垫层与手孔盖板之间。

7、在可选的实施方式中，聚光透镜位于第一密封圈和第二密封圈的内部。

8、在可选的实施方式中，特高频耦合器、绝缘垫层和手孔盖板均为圆盘形状，特高频耦合器、绝缘垫层、手孔盖板、馈电棒以及电缆头均同轴线设置。

9、在可选的实施方式中，聚光透镜包括依次连接的半球形部、台型过渡段和圆柱段，安装通孔包括开设在特高频耦合器上的第一通孔、开设在绝缘垫层上的第二通孔和开设在手孔盖板上的第三通孔，半球形部配合在第一通孔中，台型过渡段配合在第二通孔中，圆柱段配合在第三通孔中。

10、在可选的实施方式中，第一通孔上远离绝缘垫层一端的开口的口径小于靠近绝缘垫层一端的开口的口径。

11、在可选的实施方式中，第二通孔的孔径从靠近特高频耦合器一端到另一端逐渐减小。

12、在可选的实施方式中，半球形部与台型过渡段的连接线位于特高频耦合器与绝缘垫层之间。

13、在可选的实施方式中，光学传感单元还包括保护盖，在感光元件从聚光透镜的端部拆卸后，保护盖可拆卸地安装在端盖上、以封闭端盖。

14、第二方面，本发明提供一种特高频与光学集成的传感系统，系统包括信号采集单元、交换机、智能分析诊断单元和至少一个前述实施方式的特高频与光学集成的传感装置，电缆头和感光元件均连接到信号采集单元，信号采集单元、交换机和智能分析诊断单元依次连接。

15、本发明实施例提供的特高频与光学集成的传感装置和系统的有益效果包括：

16、1.将特高频传感和光学传感集成在一起，结构紧凑，同时结合已有的gis设备的手孔，避免在gis设备上新开设传感器安装点，避免影响gis设备整体的可靠性；

17、2.可以实现对gis设备内缺陷的更全面的感知和检测，不同传感信号之间可以相互验证，有效避免因外部干扰带来的对检测信号的误判断；

18、3.采用可拆卸灵活布置的感光元件，一方面可以节省成本、减少设备运行维护量，另一方面可以避免gis设备正常运行中开关开合燃弧产生的强烈光线对感光元件的损坏。

技术特征：

1.一种特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述装置用于安装到gis设备的手孔(2)中，所述装置包括特高频传感单元和光学传感单元；

2.根据权利要求1所述的特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述特高频传感单元还包括第一密封圈(5)和第二密封圈(7)，所述第一密封圈(5)夹持在所述特高频耦合器(4)与所述绝缘垫层(6)之间，所述第二密封圈(7)夹持在所述绝缘垫层(6)与所述手孔盖板(8)之间。

3.根据权利要求2所述的特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述聚光透镜(11)位于所述第一密封圈(5)和所述第二密封圈(7)的内部。

4.根据权利要求1所述的特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述特高频耦合器(4)、所述绝缘垫层(6)和所述手孔盖板(8)均为圆盘形状，所述特高频耦合器(4)、所述绝缘垫层(6)、所述手孔盖板(8)、所述馈电棒(9)以及所述电缆头(10)均同轴线设置。

5.根据权利要求1所述的特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述聚光透镜(11)包括依次连接的半球形部(12)、台型过渡段(13)和圆柱段(14)，所述安装通孔包括开设在所述特高频耦合器(4)上的第一通孔、开设在所述绝缘垫层(6)上的第二通孔和开设在所述手孔盖板(8)上的第三通孔，所述半球形部(12)配合在所述第一通孔中，所述台型过渡段(13)配合在所述第二通孔中，所述圆柱段(14)配合在所述第三通孔中。

6.根据权利要求5所述的特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述第一通孔上远离所述绝缘垫层(6)一端的开口的口径小于靠近所述绝缘垫层(6)一端的开口的口径。

7.根据权利要求5所述的特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述第二通孔的孔径从靠近所述特高频耦合器(4)一端到另一端逐渐减小。

8.根据权利要求5所述的特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述半球形部(12)与所述台型过渡段(13)的连接线位于所述特高频耦合器(4)与所述绝缘垫层(6)之间。

9.根据权利要求1所述的特高频与光学集成的传感装置，其特征在于，所述光学传感单元还包括保护盖(20)，在所述感光元件(16)从所述聚光透镜(11)的端部拆卸后，所述保护盖(20)可拆卸地安装在所述端盖(17)上、以封闭所述端盖(17)。

10.一种特高频与光学集成的传感系统，其特征在于，所述系统包括信号采集单元(21)、交换机(22)、智能分析诊断单元(23)和至少一个权利要求1所述的特高频与光学集成的传感装置，所述电缆头(10)和所述感光元件(16)均连接到所述信号采集单元(21)，所述信号采集单元(21)、所述交换机(22)和所述智能分析诊断单元(23)依次连接。

技术总结
本发明提供一种特高频与光学集成的传感装置和系统，涉及信号传感与检测技术领域。装置包括特高频传感单元和光学传感单元；特高频传感单元的手孔盖板用于盖合到GIS设备的手孔上，特高频耦合器用于感应GIS设备内缺陷局部放电所产生的电磁信号，并产生特高频信号由电缆头输出；光学传感单元包括聚光透镜和感光元件，聚光透镜安装在特高频耦合器、绝缘垫层和手孔盖板上的安装通孔内，感光元件可拆卸地连接在聚光透镜的端部，聚光透镜用于汇聚GIS设备内缺陷产生的光，并由感光元件转化为电信号。该装置和系统将特高频传感和光学传感集成在一起，实现对GIS设备内缺陷更全面地感知和检测。

技术研发人员：徐鹏,季怡萍,李星,王劭菁,高凯,丁敏,胡正勇,曹培,田昊洋,邓先钦,鲁燕青,丁登伟
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12