Адресный волоконно-оптический датчик акустического обнаружения частичного разряда в комплектных распределительных устройствах

Ринат Шаукатович Мисбахов, Алексей Николаевич Васёв, Айрат Жавдатович Сахабутдинов, Ильнур Ильдарович Нуреев, Олег Геннадьевич Морозов, Константин Алексеевич Липатников

Аннотация


В работе представлен датчик обнаружения частичного разряда в комплектных распределительных устройствах (КРУ) и обсуждены перспективы его реализации с использованием новых технологий построения акустических сенсоров на адресных волоконных брэгговских структурах (АВБС). В электротехнической системе частичный разряд (ЧР) определяется как локальный электрический разряд, который лишь частично нарушает изоляцию между проводниками. ЧР обеспечивает раннюю индикацию повреждения изоляции, и поэтому мониторинг ЧР может стать важным инструментом для оценки состояния любого электрооборудования. Хотя измерение ЧР в основном выполняется в ходе технического обслуживания оборудования высокого напряжения, непрерывный мониторинг ЧР становится все более актуальным. В ходе производства, эксплуатации или технического обслуживания поверхности проводников в КРУ могут оказаться увлажненными, загрязненными или даже поврежденными. Это будет негативно влиять на качество изоляции, что можно будет впоследствии обнаружить путем измерения интенсивности и числа частичных разрядов. В последнее время датчики на основе волоконных брэгговских структур (ВБС) оказались полезными в различных областях науки и техники. В данной работе рассматривается сдвиг длины волны Брэгга ВБС, вызванный импульсным акустическим давлением, генерируемым во время ЧР в герметичном КРУ. При этом используется адресная ВБС (АВБС), которая при наличии нескольких датчиков, установленных в КРУ, может указывать на зону возникновения ЧР и его интенсивность, которые определяются, в отличие от многих известных устройств, в радиочастотной области. Кроме того, АВБС свободны от влияния электро- и радиотехнических помех в силу оптической природы датчика. Разработка датчика осуществлялась в рамках концепции «Smart Grids Plus» для слоя диагностического мониторинга на основе пассивной волоконно-оптической сенсорной сети гибридной структуры с радиофотонной обработкой сигналов.

Полный текст:

PDF

Литература


Саушев А.В., Шерстнев Д.А., Широков Н.В. Анализ методов диагностики аппаратов высокого напряжения // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2017. Т. 9. № 5. С. 1073-1085. DOI:

21821/2309-5180-2017-9-5-1073-1085.

Fu C., Si W., Li H., Li D., Yuan P., Yu Y. A Novel High-Performance Beam-Supported Membrane Structure with Enhanced Design Flexibility for Partial Discharge Detection // Sensors. 2017. Vol. 17. Issue 3. P. 593–603. DOI: 10.3390/s17030593.

Zhang T., Pang F., Liu H., Cheng J., Lv L., Zhang X., Chen N., Wang T. A Fiber-Optic Sensor for Acoustic Emission Detection in a High Voltage Cable System // Sensors. 2016. Vol. 16. Issue 12. P. 2026-2036. DOI: 10.3390/ s16122026.

Ghorat M., Gharehpetian G.B., Latifi H., Hejazi M.A., Layeghi A. Partial Discharge Acoustic Emission Detector Using MandrelConnected Fiber Bragg Grating Sensor // Optical Engineering. 2018. Vol. 57. Issue 7. URL:

https://www.spiedigitallibrary.org/journals/Optical-Engineering/volume-57/issue7/074107/Partial-discharge-acoustic-emissiondetector-using-mandrel-connected-fiberBragg/10.1117/1.OE.57.7.074107.short?SSO=1

(accessed 24.06.2019). DOI: 10.1117/1.OE.57.7.074107.

Posada-Roman J., Garcia-Souto J.A., Rubio-Serrano J. Fiber Optic Sensor for Acoustic Detection of Partial Discharges in OilPaper Insulated Electrical Systems // Sensors. 2012. Vol. 12. Issue 4. P. 4793-4802. DOI:

3390/s120404793.

Сахабутдинов А.Ж., Мисбахов Р.Ш., Мисбахов Р.Ш., Морозов О.Г., Нуреев И.И., Кузнецов А.А., Артемьев В.И., Куревин В.В., Пуртов В.В. Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как

чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей // Электронный научный журнал «Инженерный

вестник Дона». 2017. № 3. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2017/4343

(дата обращения: 22.06.2019).

Маскевич К.В., Мисбахов Р.Ш., Морозов О.Г., Нуреев И.И., Сахабутдинов А.Ж. Волоконно-оптическая парадигма диагностического мониторинга цифровой энергетики. Основа концепции «Smart Grids Plus» // Фотон-экспресс. 2018. № 4. С. 18-25.

Sarkar B., Mishra D.K., Koley C., Roy N.K., Biswas P. Intensity Modulated Fiber Bragg Grating Sensor for Detection of Partial Discharges Inside High Voltage Apparatus // IEEE Sensor Journal. 2016. Vol. 16. Issue 22. P. 7950-7957. DOI: 10.1109/JSEN.2016.2608743.

Sarkar B., Roy N., Koley C., Kumbhakar P. A Fiber Optic Sensor for the Detection of Partial Discharge within the High Voltage Power Transformer // Frontiers in Computer, Communication and Electrical Engineering:

Article in the Book. London: Taylor & Francis Group, 2016. P. 177–181.

Липатников К.А., Сахабутдинов А.Ж., Нуреев И.И., Кузнецов А.А., Морозов О.Г., Феофилактов С.В. Волоконно-оптический датчик вибрации «Виб-А» // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». 2018. № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5207 (дата обращения: 22.06.2019).

Sakhabutdinov A.Zh., Chistyakov V.V., Morozov O.G., Nureev I.I., Kuznetsov A.A., Faskhutdinov L.M., Nosikov M.V. Fiber-Optic Acceleration Sensor on Duplex Fiber Bragg Structures // Journal of Computational and

Engineering Mathematics. 2018. Vol. 5. Issue 4.

P. 16-32. DOI: 10.14529/jcem180402.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.