[发明专利]一种用于检测电力设备中局部放电信号的预警感知设备

说明书

本发明公开了一种用于检测电力设备中局部放电信号的预警感知设备。该设备组成包括：用于对电力设施局部放电现象进行检测的柔性超声传感阵列和用于对所述柔性超声传感阵列检测的电力设施局部放电现象的数据进行处理的数据处理系统；本发明采用适用于多种工作场景的柔性复合材料，构建基于柔性传感的局部放电预警感知设备，提升了对局部放电检测绝缘故障感知及早期预警能力。

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种用于检测电力设备中局部放电信号的预警感知设备。

背景技术

随着我国“智能电网”计划的不断发展，大量电力设施投入使用。然而，电力设施长时间带负荷运行，一旦发生故障，往往会造成大面积停电，甚至爆炸等重大安全事故。为保障电力设施的安全运行，降低设备故障的安全风险，对电力设施进行早期的故障预警尤为重要，其中我国已建成的电力设施往往具有不规则的复杂曲面，而柔性电子器件对于各种基板的强大的适应能力，具有良好的柔韧性、延展性，甚至可以自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂曲面进行检测。同时，由于传统超声探伤应用于电力系统中多层密度差距大的介质复合设备时，复合材料出现的气隙、碳化通道、裂纹、杂质等缺陷会使反射、散射波异常复杂，导致缺陷检测准确度大大降低，早期绝缘故障感知能力不足，难以发现细小裂纹，无法做出早期预警。且传统超声探伤采用的发射(接收)探头的扫描(响应)角度范围较小，导致多曲面设备检测效率低。考虑到电力设备常常安装在深山等偏远的地方，采用无线传感网络进行环境信息的测量和监控，一方面能够减少工作人员的人力浪费，降低由于野外作业带来的工作人员安全隐患，另一方面也能够大大提高对电力设备局部发电数据测量的准确性和实时性，对潜在故障的预警更加及时，便于对电力设备工作状态的测量和监控。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于柔性传感技术，用于检测电力设备中局部放电信号的预警感知设备，包括：柔性超声传感阵列和检测系统；

所述柔性超声传感阵列用于对电力设施局部放电现象进行检测；

所述检测系统用于对所述柔性超声传感阵列检测的电力设施局部放电现象的数据进行传输、处理和预警；

所述柔性超声传感阵列包括柔性衬底材料和压电材料形成的柔性压电复合材料制备。

所述柔性超声传感阵列的制备方法包括：

将所述柔性衬底材料和所述压电材料按3:2的摩尔比配备；

所述制备方法采用常规固相烧结技术；

将所述柔性衬底材料成型为柔性薄膜衬底；

柔性衬底是柔性传感器的重要组成部分，主要分为5类：塑料、金属箔片、超薄玻璃、纸质衬底、生物复合薄膜衬底。其中，塑料薄膜由于具有超薄、柔韧、可以逐卷生产等特点，是大型柔性衬底制造的首选。

优选的，所述柔性衬底材料为含有4，5-二氮杂芴的芳香族聚酰亚胺。

本发明通过以新型二酐单体9,9-二[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]-4，5-二氮杂芴二酐为原料，合成了一系列聚合物链中含有4，5-二氮杂芴的有机可溶性、高玻璃化转变温度和低介电常数的所述芳香族聚酰亚胺。

所述4,5－二氮杂芴单元的引入提高了芳族聚酰亚胺在常用有机溶剂中(二氯甲烷、1,4-二氧六环、四氢呋喃等)的溶解度。得到所述的聚酰亚胺薄膜具有优异的热稳定性，Tg在270～311℃之间，Td10％在493～552℃之间。

将所述柔性衬底材料成型为柔性薄膜衬底的步骤，包括：

将12.36g氢氧化钾加入100毫升水-乙醇溶液中，得到第一混合液，其中，水和乙醇的体积比为1:1；

将1.35g四氰基化合物加入所述第一混合液中，并在80℃下搅拌反应，直到释放出氨气，得到第二混合液；