基于EFPI的数字配电网超声检测传感器

作     者：鞠玲 黄怿 JU Ling;HUANG Yi

作者机构：国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司江苏泰州225300 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室上海200444 

出 版 物：《中国电力》 (Electric Power)

年 卷 期：2023年第56卷第6期

页      面：194-201页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国网泰州供电分公司科技项目(光纤FP腔传感器的GIS局放在线监测系统研究,J2021224) 上海市自然科学基金面上资助项目(22ZR142300) 国家自然科学基金资助项目(61875118) 

主　　题：非本征法布里-珀罗干涉传感器 局部放电 灵敏度 固有频率 放电量 

摘      要：针对数字配电网设备存在的局部放电(partial discharge,PD)超声信号检测需求,研究并设计了一种基于非本征型法布里-珀罗干涉(extrinsic Fabry-Perot interferometric,EFPI)的超声波传感器,用于检测PD产生的超声波信号。通过仿真软件COMSOL模拟了不同膜片厚度以及膜片半径的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的灵敏度和固有频率,选择了最佳的结构参数并制作了EFPI传感器。仿真结果表明,传感器的灵敏度可以达到106.6 nm/kPa,固有频率为234.85 kHz。当频率为30 kHz和40 kHz的超声波信号分别加到传感器上时,EFPI超声波传感器检测到的频率分别为29.97 kHz和39.92 kHz。实验结果表明,该传感器可以准确地检测高压模拟罐体中PD产生的超声波信号,且可检测最小放电量为53 pC,具有体积小、频响范围宽、检测灵敏度高的特点,有良好的应用前景。