一种传感器集成芯片、电力系统检测方法及装置与流程

本发明涉及芯片的，尤其涉及一种传感器集成芯片、电力系统检测方法及装置。

背景技术：

1、目前，电力系统的状态感知体系高度依赖于多种功能单一、物理独立的离散传感器，例如体积庞大的电磁式电流互感器（ct）、接触式铂电阻温度计以及笨重的超高频（uhf）局放监测终端。运维人员必须在有限的设备空间内重复进行复杂的布线与机械安装才能设置这种硬件架构，极大地增加了系统集成的难度与全寿命周期的维护成本。

2、为了方便运维人员安装各类传感器，其中一种常用的技术是：根据检测需求集合多种物理特性的敏感单元，并将多种物理特性的敏感单元集成于单一微型芯片或系统级封装（sip）内，再将封装芯片安装在电力系统进行状态检测。

3、但采用上述的技术有如下技术问题：在测量大电流时，大电流不但会在极小的空间内产生强烈的交变磁场形成强电磁干扰（emi），影响检测精度；而且大电流流经时会产生显著的焦耳热，这种局部的“热岛效应”会迅速传导至邻近的温度敏感元件及磁敏元件，导致传感器输出发生非线性漂移，进一步降低检测的精度。

技术实现思路

1、本发明提供了一种传感器集成芯片、装置、设备及介质，能够解决现有技术存在的一个或多个的技术问题。

2、本发明实施例的第一方面提供了一种传感器集成芯片，所述传感器集成芯片包括：

3、依次从下至上叠加设置的功率底层、逻辑中层、感知顶层；

4、所述功率底层包括：底部基板和电流传感单元，所述电流传感单元设置在所述底部基板；

5、所述感知顶层包括：局部放电检测单元、磁场传感单元和温度传感单元，所述局部放电检测单元、所述磁场传感单元和所述温度传感单元在水平方向相互之间设有信号屏蔽隔离层进行物理隔离，在所述局部放电检测单元、所述磁场传感单元和所述温度传感单元的底部设有隔热缓存模块，以使所述局部放电检测单元、所述磁场传感单元和所述温度传感单元与所述电流传感单元在垂直方向隔离；

6、所述逻辑中层包括：处理器，所述处理器通过贯穿的tsv硅通孔分别与所述局部放电检测单元、所述磁场传感单元、所述温度传感单元和所述电流传感单元连接。

7、结合第一方面，在一种实现方式中，所述信号屏蔽隔离层采用金属材质，所述信号屏蔽隔离层设有金属化过孔及上下金属盖板，以形成微型法拉第电笼结构；

8、所述信号屏蔽隔离层的物理厚度根据趋肤深度设定。

9、结合第一方面，在一种实现方式中，所述隔热缓存模块，包括：绝热深槽和应力解耦缓冲层；

10、所述应力解耦缓冲层分别设置在所述局部放电检测单元、所述磁场传感单元和所述温度传感单元的底部，所述应力解耦缓冲层设置在所述绝热深槽的底部；

11、所述绝热深槽的深度大于或等于600um。

12、结合第一方面，在一种实现方式中，所述处理器采用三维叠层封装结构；

13、所述处理器的体积效能因子为，所述体积效能因子满足所述处理器的封装体的总包络体积和功能传感单元的有效物理体积的约束，其中，所述功能传感单元为电流传感单元、局部放电检测单元、磁场传感单元或温度传感单元。

14、结合第一方面，在一种实现方式中，所述tsv硅通孔的孔径为20um至50um，所述tsv硅通孔的深度与宽度的比值为5:1。

15、结合第一方面，在一种实现方式中，所述底部基板的材质为氮化铝，所述底部基板在常温下的导热系数大于或等于170w/m.k，所述底部基板的热膨胀系数范围为3.5×10-6/k至5.5×10-6/k。

16、结合第一方面，在一种实现方式中，所述底部基板的表面设有钛种子层和电镀铜金属化层；

17、所述钛种子层的厚度为50nm至100nm；所述电镀铜金属化层的厚度大于70um。

18、结合第一方面，在一种实现方式中，所述磁场传感单元的底部设有模量缓冲层，所述模量缓冲层的厚度为10um至20um；

19、所述磁场传感单元外围通过mems深离子刻蚀工艺形成悬浮岛结构。

20、本发明实施例的第二方面提供了一种基于传感器集成芯片的电力系统检测方法，所述方法适用于如上所述传感器集成芯片，所述方法包括：

21、获取电力系统的检测数据，其中，所述检测数据包括：局放脉冲数据、电流数据和温度数据；

22、对所述检测数据进行归一化处理得到归一化数据，并确定所述归一化数据的调节权重值；

23、根据所述调节权重值和所述归一化数据计算融合置信度；

24、基于所述融合置信度与预设置信度的比较结果确定电力系统的实时状态。

25、本发明实施例的第三方面提供了一种基于传感器集成芯片的电力系统检测装置，所述装置适用于如上所述传感器集成芯片，所述装置包括：

26、获取模块，用于获取电力系统的检测数据，其中，所述检测数据包括：局放脉冲数据、电流数据和温度数据；

27、确定模块，用于对所述检测数据进行归一化处理得到归一化数据，并确定所述归一化数据的调节权重值；

28、计算模块，用于根据所述调节权重值和所述归一化数据计算融合置信度；

29、检测模块，用于基于所述融合置信度与预设置信度的比较结果确定电力系统的实时状态。

30、相比于现有技术，本发明实施例提供的一种传感器集成芯片、装置、设备及介质，其有益效果在于：本发明可以通过逻辑中层将功率底层的电流传感单元和感知顶层的各个功能单元隔离，以减少电流传感单元采集电流产生的磁场影响，以提升各个功能单元的检测精度，在此基础上，通过在感知顶层各个功能单元的底部设有隔热缓存模块，以隔离功率底层的电流传感单元的热量，进一步减少热量的影响，提升检测准确率。

1.一种传感器集成芯片，其特征在于，所述传感器集成芯片包括：依次从下至上叠加设置的功率底层、逻辑中层、感知顶层；

2.根据权利要求1所述的传感器集成芯片，其特征在于，所述信号屏蔽隔离层采用金属材质，所述信号屏蔽隔离层设有金属化过孔及上下金属盖板，以形成微型法拉第电笼结构；

3.根据权利要求1所述的传感器集成芯片，其特征在于，所述隔热缓存模块，包括：绝热深槽和应力解耦缓冲层；

4.根据权利要求1所述的传感器集成芯片，其特征在于，所述处理器采用三维叠层封装结构；

5.根据权利要求1所述的传感器集成芯片，其特征在于，所述tsv硅通孔的孔径为20um至50um，所述tsv硅通孔的深度与宽度的比值为5:1。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的传感器集成芯片，其特征在于，所述底部基板的材质为氮化铝，所述底部基板在常温下的导热系数大于或等于170w/m.k，所述底部基板的热膨胀系数范围为3.5×10-6/k至5.5×10-6/k。

7.根据权利要求6所述的传感器集成芯片，其特征在于，所述底部基板的表面设有钛种子层和电镀铜金属化层；

8.根据权利要求1所述的传感器集成芯片，其特征在于，所述磁场传感单元的底部设有模量缓冲层，所述模量缓冲层的厚度为10um至20um；

9.一种基于传感器集成芯片的电力系统检测方法，其特征在于，所述方法适用于如权利要求1-8任意一项所述传感器集成芯片，所述方法包括：

10.一种基于传感器集成芯片的电力系统检测装置，其特征在于，所述装置适用于如权利要求1-8任意一项所述传感器集成芯片，所述装置包括：