[发明专利]一种非侵入式暂态过电压检测传感器和检测方法

说明书

本发明涉及一种非侵入式暂态过电压检测传感器和检测方法，该传感器包括隧道磁电阻传感器和故障过电压采集装置，隧道磁电阻传感器包括磁敏元件，至少一个前级放大电路与磁敏元件连接，前级放大电路与带通滤波电路连接，带通滤波电路与故障过电压采集装置的输入端连接，故障过电压采集装置与隧道磁电阻传感器连接，给磁敏元件提供电源。本发明可解决铁磁型暂态过电压传感器存在磁饱和，导致波形失真的问题，及绝缘要求高、电磁环境复杂、装置取电困难的问题。可实现35kV电力线路暂态过电压波形无损检测；可实现35kV电力线路暂态过电压非侵入式感知，易于推广应用。

技术领域

本发明属于电力线路故障测距领域，尤其涉及一种非侵入式暂态过电压检测传感器和检测方法。

背景技术

目前，电力线路故障检测包括如下两种电压传感器：

1)铁磁式暂态过电压传感器：采用高频铁芯作为导磁材料，利用电磁感应原理制作暂态过电压传感器。

2)罗氏线圈暂态过电压传感器：采用罗氏线圈采集暂态过电压信号，配以相应的积分单元解析出高频暂态过电压。

然而，上述电压传感器存在以下缺陷：

(1)铁磁式暂态过电压传感器：存在磁饱和，导致波形失真；

(2)罗氏线圈暂态过电压传感器：必须从一次设备上提取暂态过电压信号，绝缘要求高、电磁环境复杂、装置取电困难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种非侵入式暂态过电压检测传感器和检测方法。

通过电磁分析易知，当暂态过电压产生的过电流流经导线时，导线周围产生以导线为中心的纳秒级暂态旋转磁场，如图1所示。导线附近某一点磁场强度大小与导线上暂态过电压电流大小成正比，与该点到母线的垂直距离成反比，即B＝K₁·i/d。

其中，B为磁场强度，i为导线上暂态过电压电流，d为所述某一点点到母线的垂直距离，K₁为比例系数，为常数。

据此，可利用磁敏元件，在导线附近检测暂态过电压电流产生的磁场，从而实现暂态过电压的非侵入式检测与采集。

本发明的技术方案具体如下：

一种非侵入式暂态过电压检测传感器，包括隧道磁电阻传感器和故障过电压采集装置，隧道磁电阻传感器包括磁敏元件，三个前级放大电路与磁敏元件连接，前级放大电路与带通滤波电路连接，带通滤波电路与故障过电压采集装置的输入端连接，故障过电压采集装置与隧道磁电阻传感器连接，为磁敏元件提供电源。

进一步地，该传感器包括三个前级放大电路，三个前级放大电路与磁敏元件的三个输出端连接。

进一步地，前级放大电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，其中，R1＝1kΩ，R2＝50kΩ，

进一步地，带通滤波电路包括第一电阻R1和第一电容C1组成的低通滤波电路，以及第二电阻R2和第二电容C2组成的高通滤波电路，低通滤波电路侧为输入端，高通滤波电路侧为输出端。

进一步地，高通滤波电路的上截止频率小于低通滤波电路的下截止频率，带通滤波器的频率范围为低通滤波器的下截止频率和高通滤波器的上截止频率；其中：

低通滤波截止频率：

高通滤波截止频率：

进一步地，所述传感器用于35kV电力线路暂态过电压波形无损检测。

本发明还涉及的一种电力线路故障暂态过电压检测方法，按以下进行：