蝶形天线结构的电缆无线局部放电监测传感器的制作方法

本发明属于核电，具体涉及一种蝶形天线结构的电缆无线局部放电监测传感器。

背景技术：

1、电缆接头是电缆延长的基本构件，随着电缆线路不断延伸，电缆接头的使用量也逐步增加。而电缆接头的结构多是由固定复合的多层绝缘器件构成，由于其属于链接件，本身的绝缘性是很容易受到多方面的影响的，安全系数没有电缆本体高，很容易发生故障。

2、由于电缆一般铺设在电缆管道中，一些是直埋在地下，这样的恶劣环境会对电缆的安全运行造成严重的威胁。一旦电缆在外界温度、内部的电应力下造成绝缘劣化，就会导致放电故障，放电故障会进一步拓展为电缆爆炸等事件。

3、这其中最容易发生电缆绝缘放电故障的位置就是电缆接头和电缆薄弱处。电缆薄弱处一般包括人为施工造成的划伤、电缆制作工艺造成的绝缘劣化处等。

4、所以在电缆薄弱处布置监测传感器成了研究人员设计的方向，目前对电缆的薄弱处进行监测的主要技术为放电信号检测，通过放电检测预防故障，放电预防采用的检测技术主要有：直流成分法、直流叠加法、交流叠加法、低频叠加法、tanδ法、谐波分量法、局部放电法、分布式光纤测温法、接地线电流法、环流法等。

5、由于电缆故障不管是放电故障，还是环流故障都会产生放电信号，其频率会高达g赫兹以上，所以近些年的技术主要集中在电缆的局部放电检测相关技术的研发上。

6、目前电缆的局部放电传感器主要有两大类型，一种是嵌入式的传感器，这类传感器需要改变原有的电缆接头结构，将传感器包裹在电缆接头内部，这样容易捕捉到局部放电信号，但是传感器本身的结构方式以及绝缘水平却又成了电缆接头安全的隐患，很多时候由于这种内置式的传感器绝缘水平不够导致发生故障。而另外一种类型是外部安装的局部放电传感器，这种传感器虽然安全方面得到了保障，但是由于周边干扰信号来源比较多，其能获取到的电缆内部的有效放电信号会很弱，导致其最终提供的信号经常会不准。在此背景下，如何有效获取电缆局部放电信号成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，提供了一种蝶形天线结构的电缆无线局部放电监测传感器。

2、根据本公开实施例的一方面，提供一种蝶形天线结构的电缆无线局部放电监测传感器，所述传感器包括：局放传感器模块、放大电路、滤波电路、锁相放大电路和无线传输模块；

3、局放传感器模块用于获取电缆局部故障放电产生的故障放电信号；

4、放大电路与局放传感器模块连接，用于对局放传感器模块采集的故障放电信号进行放大处理输出放大信号；

5、锁相放大电路与放大电路连接，用于对放大电路输出的放大信号进行去噪处理，输出去噪信号；

6、无线传输模块与锁相放大电路连接，用于将锁相放大电路输出的去噪信号传输至与传感器搭配的主机；

7、局放传感器模块包括蝶形天线，蝶形天线包括两个结构相同的探头天线，每个探头天线由弓形和矩形组成，且弓形的弦紧靠矩形的边，两个天线采用弧形边相切的方式固定放置在一起，蝶形天线用于实现局放传感器模块对信号的响应。

8、在一种可能的实现方式中，蝶形天线的每个探头天线的中心频率大于300mhz，且蝶形天线的驻波比小于2。

9、在一种可能的实现方式中，局放传感器模块还包括：天线背腔、压电探头、压电保护电阻和外壳；

10、蝶形天线的一面设置天线背腔，天线背腔是一个金属腔体结构用于增强蝶形天线的信号接收能力；

11、蝶形天线的旁测设置压电探头，压电探头用于将蝶形天线采集到的信号进行压电转换；

12、压电探头引脚与压电保护电阻相连，压电保护电阻用于对压电探头进行保护。

13、在一种可能的实现方式中，外壳为长方体结构，外壳内部设置蝶形天线、天线背腔、压电探头、压电保护电阻，并采用树脂将蝶形天线、天线背腔、压电探头、压电保护电阻浇注封装在外壳内。

14、在一种可能的实现方式中，外壳还包括：树脂主模块、电缆抱箍结构、和温度探头；

15、树脂主模块用于浇注包裹蝶形天线；

16、电缆抱箍结构为表带式结构，采用柔性材料制成，用于将外壳固定在线缆外部，电缆抱箍的长度能够调整；

17、温度探头设置在外壳的壳体侧面，用于实时检测传感器整体的温度，并将采集到的温度数据上传至与传感器搭配的主机，主机能够根据实时获取的温度数据，对获取的信号进行温度修正，主机还在获取到的温度数值大于预设阈值时发出报警信息。

18、在一种可能的实现方式中，放大电路设置为电路前置单元，放大电路采用引脚焊接的方式相连在传感器中；

19、放大电路以ad620an芯片为基础，进行放大电路设计；

20、ad620an芯片1号、2号位置设置输入电容，从而实现对输入信号的保护；

21、ad620an芯片3号位置引脚接地；

22、ad620an芯片1号电容后端与3号位置相连，并串联电感；

23、ad620an芯片2号电容后端与3号位置相连，并串联电感；

24、ad620an芯片4号位置为电源负极的输入端，在电源负极的输入端串联电感，并在串联电感后，设置两条支路，每条支路均布置电容，并与接地端相连；

25、ad620an芯片5号位置为放大电路的输出部分，设置输出电容；

26、ad620an芯片6号位置与8号位置相连，并串联电感；

27、ad620an芯片7号位置为放大电路的电源正极输入端，在正极端输入部分串联电感，并在电感前段和后端，分别设置两条支路，每条支路均布置电容，并与接地端相连。

28、在一种可能的实现方式中，放大电路的输出端作为滤波电路的输入端；

29、滤波电路的输入端1号位置设置输入电阻和输入电容；

30、输入电容的后端与滤波电路的输入端2号位置设置第一分支，分支内串联电感；

31、在第一分支后设置分支电容；分支电容与输入端2号位置设置第二分支，分支内串联电感；

32、在第二分支后设置分支电容2。分支电容2后与输入端2号位置设置第三分支，分支内串联电阻。

33、在一种可能的实现方式中，滤波电路与锁相放大电路直接相连，锁相放大电路采用ad8310芯片；

34、ad8310的8号引脚作为输入端，输入端设置输入电容，在输入电容前段与接地设置保护电阻；

35、ad8310的8号引脚与1号引脚相连，设置电容；

36、ad8310的4号引脚作为输出端；

37、ad8310的6号引脚设置为接地。

38、在一种可能的实现方式中，无线传输模块包括无线传输的控制芯片、信号采集接口和信号传输天线；

39、无线传输的控制芯片用于将信号采集接口获取的固定频率的局部放电信号，将信号进行数据处理，数据打包，以压缩后的电信号通过信号传输天线发送到主机。

40、在一种可能的实现方式中，所述传感器还包括电池供电电路及电池；

41、电池用于通过电池供电电路对传感器各部分电路供电，并在局放传感器模块没有采集到有效信号点的情况下，电池供电电路发出低电压信号，实现局放传感器模块的休眠。

42、本公开的有益效果在于：本公开提供一种蝶形天线结构的电缆无线局部放电监测传感器，采用包裹式截取信号的方式，并开发出吻合核电厂主泵电缆的实际工作环境的蝶形天线，可有效获取被测电缆内部的故障放电信号，传感器内置的无线通信模块，以实现将传感器取得的数据以无线传输的方式传输给主机，进而避免了现场布线。这样就可在安全的前提下，更加精准高效实现电缆故障的检测，本公开的传感器结构紧凑小巧，安装方便，可广泛应用于电缆的局部放电监控。