八支传感器 科研简报：EFPI光纤声波传感器在局放检测中的定位研究进展
科研简报：EFPI光纤声波传感器在局放检测中的定位研究进展
局部放电（简称局放）是危害高压电力设备安全运行的重要因素，其发生时伴随有电信号、光信号、超声信号及化学反应产生。在这些现象中超声信号具有高时效性、易于检测及抗电磁干扰等特点，成为近年来的研究热点。对局放超声信号的检测方法逐步由传统的外置压电陶瓷检测法转变为内置的光纤声波传感器检测法。在众多的光纤声波传感器中，非本征光纤法布里-珀罗（Extrinsic Fiber Fabry-Perot Interferometer, EFPI）传感器由于具有结构简单、体积小及灵敏度高等优点而获得国内外研究学者的高度关注。
能够实现对局放点准确定位是局放超声信号检测的一大优势，相比于传统的PZT传感器对局放点定位不同，EFPI传感器能够直接安装于电力变压器内部检测局放超声信号，并通过合理布置传感器位置实现局放点定位，定位所用的传感器数量少且精度高，EFPI传感器的布置方式主要有多点分布式和单点阵列式两种。
1 多点分布式局放点定位研究
多点分布式的定位方法是将EFPI传感器分布安装在变压器内部的三维空间中，一般最少采用四支EFPI传感器，布置方法示意图如图1所示。
图1 多点分布式布置方法示意图
当EFPI传感器分布安装时，一般采用到达时差法（Time Difference of Arrival, TDOA）进行定位计算。该计算方法简单且精度高，但该方法需要在变压器内多点安装，增加了变压器设计制造难度。变压器高低压绕组传感器安装点如图2所示，其中一共四组八支传感器，由此可见这种方法大大增加了变压器的设计与制造难度。
图2 EFPI传感器安装位置示意图
2 单点阵列式局放点定位研究
相比于多点分布式的安装方式，单点阵列式则具有便于安装和使用的优点，其实物图如图3所示。
图3 方形平面阵列EFPI传感器实物图
图3中四支EFPI传感器膜片处于同一水平面上，且每两支传感器间相隔90°，这种单点阵列式的方式虽然便于安装和使用，但定位精度较低，需要对传感器的排列方式和定位算法进行优化才能满足检测需求。将四支传感器膜片水平高度进行调整后形成的空间三维排列如图4所示。经实验研究发现，利用空间三维排列的EFPI传感器对不同方向的超声信号测向精度误差小于4°。
图4 三维阵列EFPI传感器示意图
本文编自2022年第5期《电工技术学报》，论文标题为“非本征光纤法-珀传感器局部放电检测研究进展”，作者为陈起超、张伟超 等。本文第一作者为陈起超，1988年生，博士研究生，研究方向为高压电力设备绝缘检测。通讯作者为张伟超，1984年生，博士，副教授，研究方向为光纤传感及高压绝缘检测。本课题得到了国家自然科学基金青年基金、黑龙江省普通高校基本科研业务费专项资金和国网浙江省电力有限公司科技项目的资助。
传感器自动化多接口M8分线盒
上海科迎法电气科技有限公司专注于现场总线连接器M8、M12、M16、M23连接器、面板式法兰插座、多接口分线盒、T/Y型分配器、定制线束的制造商，科迎法研制生产的：传感器连接器用的M8多接口分线盒可收集现场多个传感器的信号，并集中由一根电缆把信号送到您的接受装置。使布线简洁、节省空间及易维护，分线盒可以使您从繁琐的接线中解放出来。传感器分线盒在此起到了决定性的作用。
控制设备到传感器分线盒之间铺设了一根主电缆用于替代数目众多的单独的电缆，且传感器和执行器都在现场直接连接。多接口分线盒带8个或12个插槽。
多接口分线盒产品内部线路结构分NPN、PNP两种Common类型，LED指示灯方便确认IO状态。配线作业简单，配线工程时间缩短，有效避免配错线，维护时间短，降低配线成本，节省空间，简化设计。M8多接口分线盒采用M8三孔式插座，PUR电缆引出，外皮黑色、黄色、灰色等可选，环保材料预制方式，防护性能IP67，插座可选配 金属防尘帽。
产品技术参数及选型
8端口
产品材质、机械性能：
防护等级：IP67/68/69
接触件材料：铜合金
材料接触表面：NIAU
接触件载体材料：AU
连接类型：螺纹 M8*1
多芯线截面积：8*0.25+2*0.75
状态显示:：有
机械寿命：大于 100 周期
标准/规程:IEC 61076-2-101
产品电气性能：
总额定电流:12 A
额定电压：24 V DC
每个 I/O 信号的电流传输能力：2A
每个槽的电流负载能力 4 A
冲击电压：1000V
位 数：3PIN
接触电阻：≤5mΩ
绝缘电阻≥1000MΩ
工作温度范围：－25℃～+85℃
极性
电缆长度
料号
PNP
5米
KYF8K-M8-K3-PNP-L5M.BK
NPN
5米
KYF8K-M8-K3-NPN-L5M.BK
电磁阀
5米
KYF8K-M8-K3-CF-L5M.BK
12端口
产品材质、机械性能：
防护等级：IP67/68/69
接触件材料：铜合金
材料接触表面：NIAU
接触件载体材料：AU
连接类型：螺纹 M8*1
多芯线截面积：12*0.25+2*0.75
状态显示:：有
机械寿命：大于 100 周期
标准/规程:IEC 61076-2-101
产品电气性能：
总额定电流:12 A
额定电压：24 V DC
每个 I/O 信号的电流传输能力：2A
每个槽的电流负载能力 4 A
冲击电压：1000V
位 数：3PIN
接触电阻： ≤5mΩ
绝缘电阻≥1000MΩ
工作温度范围：－25℃～+85℃
极性
电缆长度
料号
PNP
5米
KYF12K-M8-K3-PNP-L5M.BK
NPN
5米
KYF12K-M8-K3-NPN-L5M.BK
电磁阀
5米
KYF12K-M8-K3-CF-L5M.BK
窄型8端口
可垂直与侧端固定
产品材质、机械性能：
防护等级：IP67/68/69
接触件材料：铜合金
材料接触表面：NIAU
接触件载体材料：AU
连接类型：螺纹 M8*1
多芯线截面积：8*0.25+2*0.75
状态显示:：有
机械寿命：大于 100 周期
标准/规程:IEC 61076-2-101
产品电气性能：
总额定电流:12 A
额定电压：24 V DC
每个 I/O 信号的电流传输能力：2A
每个槽的电流负载能力 4 A
冲击电压：1000V
位 数：3PIN
接触电阻：≤5mΩ
绝缘电阻≥1000MΩ
工作温度范围：－25℃～+85℃
极性
电缆长度
料号
PNP
5米
KYF8K-M8-K3-PNP-L5M.OD.YE
NPN
5米
KYF8K-M8-K3-NPN-L5M.OD.YE
电磁阀
5米
KYF8K-M8-K3-CF-L5M.OD.YEK
8端口
分体式带总线插头
产品材质、机械性能：
防护等级：IP67/68/69
接触件材料：铜合金
材料接触表面：NIAU
接触件载体材料：AU
连接类型：螺纹 M8*1
多芯线截面积：8*0.25+2*0.75
状态显示:：有
机械寿命：大于 100 周期
标准/规程:IEC 61076-2-101
产品电气性能：
总额定电流:12 A
额定电压：24 V DC
每个 I/O 信号的电流传输能力：2A
每个槽的电流负载能力 4 A
冲击电压：1000V
位 数：3PIN
接触电阻：≤5mΩ
绝缘电阻≥1000MΩ
工作温度范围：－25℃～+85℃
极性
电缆长度
料号
PNP
0
KYF8K-M8-K3-PNP-M23J11.BK
NPN
0
KYF8K-M8-K3-NPN-M23J11.BK
电磁阀
0
KYF8K-M8-K3-CF-M23J11.BK
总线插头
5米
KYF23K12ZT-L5M.10P
8端口
分体式带总线插头
产品材质、机械性能：
防护等级：IP67/68/69
接触件材料：铜合金
材料接触表面：NIAU
接触件载体材料：AU
连接类型：螺纹 M8*1
多芯线截面积：12*0.25+2*0.75
状态显示:：有
机械寿命：大于 100 周期
标准/规程:IEC 61076-2-101
产品电气性能：
总额定电流:12 A
额定电压：24 V DC
每个 I/O 信号的电流传输能力：2A
每个槽的电流负载能力 4 A
冲击电压：1000V
位 数：3PIN
接触电阻：≤5mΩ
绝缘电阻≥1000MΩ
工作温度范围：－25℃～+85℃
极性
电缆长度
料号
PNP
0
KYF12K-M8-K3-PNP-M23J19.BK
NPN
0
KYF12K-M8-K3-NPN-M23J19.BK
电磁阀
0
KYF12K-M8-K3-CF-M23J19.BK
总线插头
5米
KYF23K19ZT-L5M.14P
8端口
分体式带总线插头
产品材质、机械性能：
防护等级：IP67/68/69
接触件材料：铜合金
材料接触表面：NIAU
接触件载体材料：AU
连接类型：螺纹 M8*1
多芯线截面积：12*0.25+2*0.5
状态显示:：有
机械寿命：大于 100 周期
标准/规程:IEC 61076-2-101
产品电气性能：
总额定电流:12 A
额定电压：24 V DC
每个 I/O 信号的电流传输能力：2A
每个槽的电流负载能力 4 A
冲击电压：1000V
位 数：3PIN
接触电阻：≤5mΩ
绝缘电阻≥1000MΩ
工作温度范围：－25℃～+85℃
极性
电缆长度
料号
PNP
0
KYF8K-M8-K3-PNP-M12J11.OD.YE
NPN
0
KYF8K-M8-K3-NPN-M23J11.OD.YE
电磁阀
0
KYF8K-M8-K3-CF-M23J11.OD.YE
总线插头
5米
KYF12K12ZT-L5M.10P
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