CN104133163B - Gis局部放电在线检测外置多频带特高频传感器 - Google Patents
Gis局部放电在线检测外置多频带特高频传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104133163B CN104133163B CN201410249474.XA CN201410249474A CN104133163B CN 104133163 B CN104133163 B CN 104133163B CN 201410249474 A CN201410249474 A CN 201410249474A CN 104133163 B CN104133163 B CN 104133163B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gis
- length
- antenna
- width
- shaped antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
本发明公开一种GIS局部放电在线检测外置多频带特高频传感器，属于电气设备内部局部放电在线监测技术领域。本发明主要由导线金属贴片、接地金属贴片、介质板、传感器密封罩等组成。本发明结构简单，能实现多个频带的检测，实时在线监测GIS内部的局部放电，抗干扰能力强，灵敏度高，检测精度高，体积小，能确保GIS的安全稳定运行。本发明能广泛应用于电气设备内部局部放电的在线检测，特别适用于GIS内部局部放电的在线监测。
Description
技术领域
本发明属于电气设备内部局部放电在线监测技术领域，具体涉及一种应用于气体绝缘组合电器内部局部放电在线检测的外置超高频传感器。
背景技术
气体绝缘组合电器(简称GIS)具有结构紧凑、占地面积小、运行安全可靠、维护工作量小、检修周期长等优点，在电力系统的发电厂及变电站中得到了广泛应用。但是，在GIS中因各种原因所产生的绝缘缺陷在强电场的作用下将引发局部放电(简称PD)，PD的持续发展会造成绝缘劣化甚至绝缘击穿，导致停电事故，给国民经济造成严重损失。当GIS发生PD时，将伴随产生丰富电磁波信号，因为GIS是良好的波导体，故电磁波能够沿着GIS的同轴波导结构轴向传播。实际运行的GIS是由许多间隔组成，每个间隔直接用盆式绝缘子封闭并实现间隔的连接，这样产生的电磁波信号还会从盆式绝缘子处向外泄露。
目前，按照PD检测传感器安装位置中，传感器安装在GIS设备内部，在设计建造时就必须进行设计和安装，其优点是灵敏度高，抗电磁干扰能力强，检测效果好。
但是，目前的PD检测传感器需要提前安装，对于大量已经投运的GIS来说，对其进行拆卸、改装、重新安装内置式传感器几乎不可能。一是因为大量改装运行中的GIS，会造成不必要的停电，增加经济成本；二是改装GIS并安装内置式传感器会破坏最初GIS设计的局部结构，改变局部电场分布。另外，GIS在拆卸安装过程中不可避免的会带来一些绝缘缺陷，破坏GIS内部的电气绝缘效果。
因此，现有的传感器需要改进。
发明内容
本发明的目的是解决PD检测传感器需要提前安装或是抗干扰能力低的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，GIS局部放电在线检测外置多频带特高频传感器，包括贴片、馈线、介质基板、接地层、SMA型接口、封装盒、同轴射频电缆和高速数字采集器。
所述介质基板的一侧板面上覆盖贴片、另一侧覆盖金属接地层。所述贴片与馈线连接。
所述介质基板被封装在封装盒中，所述SMA型接口安装在所述封装盒上。所述馈线与SMA型接口连接。所述SMA型接口通过同轴射频电缆与高速数字采集器连接。
所述贴片包括第一段金属贴片、第二段金属贴片和第三段金属贴片。
所述第一段金属贴片是矩形天线，所述矩形的长×宽为43mm×37mm。
所述第二段金属贴片是一段长度为546mm的回形天线。所述回形天线的一端悬空另一端与馈线相连。
所述矩形天线嵌套在回形天线上，二者共有11个交点和两段重合线。所述矩形天线与回形天线的第一段重合线的长度为40mm、宽度为1mm，经过了回形天线的四个1mm的间隙。所述矩形天线与回形天线的第二段重合线的长度总计为42mm，这一段中，长度为5mm的一段的宽度为1mm，其余部分宽度为1.5mm。
所述第三段金属贴片是一段长度为103mm、宽度为1mm的框形天线。所述框形天线的两端均连接在矩形天线上。所述框形天线中，长度为50mm的一段与回形天线相连，这一段中，长度为40mm的一段的两侧与回形天线相连、其余部分只有一侧与回形天线相连。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，具体地：
1.在40MHz到2GHz范围内具有多个检测频带，部分检测频带较宽，检测频带内驻波比小于2，能够记录PD的大部分信息，具有实际意义；
2.通过独特的贴片结构的设计，有效地缩小了天线的尺寸；
3.输出阻抗为50Ω，易于与信号传输线路形成阻抗匹配；
4.具有良好的方向性，对从盆式绝缘子法向方向传出的UHF信号具有较高增益，有利于屏蔽周围其他方向的干扰信号。
故本发明可以广泛的应用于电气设备内部绝缘PD的在线检测，特别适用于GIS内部局部放电在线监测领域，能有效的对GIS内部的PD进行在线监测，及时发现GIS内部的绝缘缺陷，并为GIS绝缘状态的在线评估提供基础，以避免停电事故的发生，保障电力系统供电的安全可靠性。
附图说明
图1为本发明的外部结构图；
图2为本发明的使用状态图；
图3为本发明的内部剖视图；
图4为本发明的金属贴片的形状结构图；
图5为本发明的微带天线在0.04G～2G范围内的实测驻波比曲线图；
图6为本发明的金属贴片。
图中：贴片1、馈线2、介质基板3、接地层4、SMA型接口5、封装盒6、金属突出物缺陷7、高压电极8、接地壳体10、盆式绝缘子11、同轴射频电缆12、处理主机13、数据总线14、高速数字采集器15、第一段金属贴片100、第二段金属贴片200、第三段金属贴片300。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
GIS局部放电在线检测外置多频带特高频传感器，包括贴片1、馈线2、介质基板3、接地层4、SMA型接口5、封装盒6、同轴射频电缆12和高速数字采集器15。
所述介质基板的一侧板面上覆盖贴片、另一侧覆盖金属接地层4。所述贴片与馈线2连接。
实施例中，介质基板3(电介质层)的边长为70mm×140mm、厚度为4mm。微带馈线2的长为90mm、宽度为5mm。接地层4的贴片长度为89mm，宽度为70mm。
如图1所示，为了延长天线的使用寿命，将天线封装在用环氧树脂玻璃纤维材料材料制作的封装盒6中。封装盒6长145mm、宽73mm，高14mm，右侧所露信号接口5为SMA型接口。
所述贴片包括第一段金属贴片100、第二段金属贴片200和第三段金属贴片300。
所述第一段金属贴片100是矩形天线。所述矩形的长×宽为43mm×37mm。
所述第二段金属贴片200是一段长度为546mm的回形天线(弯折呈螺旋形，但弯折处为直角，类似于回纹或回形针的结构)。所述回形天线的一端悬空另一端与馈线相连。
所述矩形天线嵌套在回形天线上，二者共有11个交点和两段重合线。所述矩形天线与回形天线的第一段重合线的长度为40mm、宽度为1mm。所述矩形天线与回形天线的第二段重合线的长度总计为42mm，这一段中，长度为5mm的一段的宽度为1mm，其余部分宽度为1.5mm。
所述第三段金属贴片300是一段长度为103mm、宽度为1mm的框形天线。所述框形天线的两端均连接在矩形天线上。所述框形天线中，长度为50mm的一段与回形天线相连(接触)，这一段中，长度为40mm的一段的两侧与回形天线相连(接触)、其余部分只有一侧与回形天线相连(接触)。
图2所示的真型GIS PD检测装置示意图，图中绝缘气体SF6被封装在GIS内，GIS外部的金属壳10接地，高压电极8由盆式绝缘子11支撑在GIS中心处，当高压电极8上存在金属突出物缺陷7时，在强电场作用下将发生PD，产生的电磁波信号将从盆式绝缘子11与接地外壳10的连接缝隙泄露出去，将外置天线9放在盆式绝缘子11的外侧接收电磁波信号，再通过同轴射频电缆12与高速数字采集器15相连，之后将15通过数据总线14与处理主机13相连，监测GIS内部的PD。
实施例2：
在本实施例中，所述贴片1的形状如图4所示。其中，各段的距离分别为：1-2：29mm，2-3：37mm，3-4：30mm，4-5：38mm，5-6：31mm，6-7：39mm，7-8：32mm，8-9：40mm，9-10：13mm，10-11：5mm，11-12：13mm，12-13：41mm，13-7：1mm，8-14：1mm，14-15：37mm，15-16：2.5mm，16-17：35mm，17-18：：2.5mm，18-19：37mm，19-13：1mm，14-20：1mm，20-21：37mm，21-22：3mm，22-38：15.5mm，16-23：35mm，23-24：2.5mm，24-39：2.5mm，39-25：16.5mm，25-26：3.5mm，26-27：23mm，27-28：7mm，28-31：1mm，31-32：34mm，32-33：1mm，33-20：2mm，20-34：2.5mm，34-37：20.5mm，37-40：16.5mm，37-36：3.5mm，36-35：23mm，35-33：7mm，33-32：1mm。如图5为本发明的单极子微带天线在0.04G～2G范围内的实测驻波比。天线的四个谐振频率分别为286.1MHz、741.1MHz、911.3MHz、1.509GHz。天线在286.1MHz时的驻波比约为1.13，天线在741.1MHz时的驻波比约为1.89，天线在911.3MHz的驻波比约为1.4，天线在1.509GHz时的驻波比约为1.02。驻波比小于2时，第一个谐振频率处的通频带282MHz～288.5MHz带宽约为6.5MHz偏小，第二个谐振频率处的通频带721.2MHz～764.2MHz带宽约为43MHz，第三个谐振频率处的通频带891MHz～948.4MHz带宽约为57.4MHz，第四个谐振频率处的通频带1.211GHz～1.672GHz带宽约为461MHz。本发明的单极子微带天线检测频带较多，检测频带内驻波比小于2，具有高灵敏度的特性，非常适合在PD超高频检测，能够记录大部分的PD信息，即使信号微弱，也能完整记录。
Claims (1)
1.GIS局部放电在线检测外置多频带特高频传感器，其特征在于：包括贴片(1)、馈线(2)、介质基板(3)、接地层(4)、SMA型接口(5)、封装盒(6)、同轴射频电缆(12)和高速数字采集器(15)；
所述介质基板的一侧板面上覆盖贴片、另一侧覆盖金属接地层(4)；所述贴片与馈线(2)连接；
所述介质基板被封装在封装盒(6)中，所述SMA型接口(5)安装在所述封装盒(6)上；所述馈线(2)与SMA型接口(5)连接；所述SMA型接口(5)通过同轴射频电缆(12)与高速数字采集器(15)连接；
介质基板(3)的边长为70mm×140mm、厚度为4mm；馈线(2)的长为90mm、宽度为5mm；接地层(4)的贴片长度为89mm，宽度为70mm；
将天线封装在用环氧树脂玻璃纤维材料制作的封装盒(6)中；封装盒(6)长145mm、宽73mm、高14mm，右侧所露信号接口为SMA型接口(5)；
所述贴片包括第一段金属贴片(100)、第二段金属贴片(200)和第三段金属贴片(300)；
所述第一段金属贴片(100)是矩形天线；所述矩形的长×宽为43mm×37mm；
所述第二段金属贴片(200)是一段长度为546mm的回形天线；回形天线弯折呈螺旋形，但弯折处为直角，类似于回纹或回形针的结构；所述回形天线的一端悬空另一端与馈线相连；
所述矩形天线嵌套在回形天线上，二者共有11个交点和两段重合线；所述矩形天线与回形天线的第一段重合线的长度为40mm、宽度为1mm；所述矩形天线与回形天线的第二段重合线的长度总计为42mm，这一段中，长度为5mm的一段的宽度为1mm，其余部分宽度为1.5mm；
所述第三段金属贴片(300)是一段长度为103mm、宽度为1mm的框形天线；所述框形天线的两端均连接在矩形天线上；所述框形天线中，长度为50mm的一段与回形天线相连，这一段中，长度为40mm的一段的两侧与回形天线相连、其余部分只有一侧与回形天线相连；
绝缘气体SF6被封装在GIS内，GIS外部的金属壳(10)接地，高压电极(8)由盆式绝缘子(11)支撑在GIS中心处，当高压电极(8)上存在金属突出物缺陷(7)时，在强电场作用下将发生发局部放电，产生的电磁波信号将从盆式绝缘子(11)与接地外壳(10)的连接缝隙泄露出去，将外置天线(9)放在盆式绝缘子(11)的外侧接收电磁波信号，再通过同轴射频电缆(12)与高速数字采集器(15)相连，之后将高速数字采集器(15)通过数据总线(14)与处理主机(13)相连，监测GIS内部的局部放电。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410249474.XA CN104133163B (zh) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | Gis局部放电在线检测外置多频带特高频传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410249474.XA CN104133163B (zh) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | Gis局部放电在线检测外置多频带特高频传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104133163A CN104133163A (zh) | 2014-11-05 |
| CN104133163B true CN104133163B (zh) | 2017-05-03 |
Family
ID=51805910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410249474.XA Active CN104133163B (zh) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | Gis局部放电在线检测外置多频带特高频传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104133163B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105352589A (zh) * | 2015-10-13 | 2016-02-24 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种气体绝缘组合电器振动信号分布特性的试验装置及方法 |
| CN108535609B (zh) * | 2018-03-05 | 2023-08-11 | 上海交通大学 | 一种pcb天线及用于gis绝缘缺陷检测的外置式声电复合传感器 |
| CN109839580A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-04 | 哈尔滨理工大学 | 一种电缆终端局部放电在线监测用多频带超高频传感器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2163739C1 (ru) * | 2000-07-20 | 2001-02-27 | Криштопов Александр Владимирович | Антенна |
| CN100363748C (zh) * | 2006-04-19 | 2008-01-23 | 重庆大学 | 气体绝缘组合电器局部放电在线检测定位装置及定位方法 |
| KR100878706B1 (ko) * | 2007-04-16 | 2009-01-14 | 삼성탈레스 주식회사 | 다중공진 광대역 안테나 |
| CN101557035B (zh) * | 2009-05-20 | 2012-08-15 | 重庆大学 | 局部放电超高频检测分形天线及其制备方法 |
| CN101644738B (zh) * | 2009-09-02 | 2011-06-08 | 江苏省电力公司常州供电公司 | 六氟化硫气体绝缘全封闭组合电气的局部放电检测系统 |
| CN102540033A (zh) * | 2012-02-15 | 2012-07-04 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 用于gis局部放电超高频检测的内置传感器 |
| CN102608506B (zh) * | 2012-04-10 | 2015-06-10 | 重庆大学 | 局部放电超高频检测Peano分形天线 |
-
2014
- 2014-06-06 CN CN201410249474.XA patent/CN104133163B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104133163A (zh) | 2014-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100658820B1 (ko) | 가스절연기기의 부분방전 검출장치 | |
| JP3299547B2 (ja) | ガス絶縁機器の部分放電検出装置 | |
| CN1673761A (zh) | 气体绝缘组合电器局部放电超高频检测装置及方法 | |
| CN103250064B (zh) | 局部放电传感器 | |
| CN104133163B (zh) | Gis局部放电在线检测外置多频带特高频传感器 | |
| CN103257305A (zh) | 外置式特高频检测传感器及其检测方法 | |
| CN104833907A (zh) | 一种gis局部放电和vfto的测量系统 | |
| KR100923748B1 (ko) | 가스 절연기기의 부분방전 검출장치 | |
| CN205374661U (zh) | 一种全向uhf噪声传感器及应用其构成的变电站系统 | |
| CN102520322B (zh) | 一种gis局部放电外置式传感器 | |
| CN211043557U (zh) | 用于特高频局部放电传感器的信号耦合天线及传感器 | |
| CN101527221B (zh) | 一种外置式的gis局部放电的超高频监测传感器 | |
| CN106324446A (zh) | 检测气体绝缘组合电器局部放电的外置超高频传感器 | |
| Lozano-Claros et al. | Two planar antennas for detection of partial discharge in gas-insulated switchgear (GIS) | |
| CN202421426U (zh) | 一种gis局部放电外置式传感器 | |
| CN205608140U (zh) | 一种gis内部高压导体局部放电检测用圆弧传感器 | |
| CN108931333A (zh) | 一种基于云服务器的gis压力检测系统及其工作方法 | |
| JP2010246350A (ja) | 耐雷同軸ケーブル | |
| KR100893396B1 (ko) | 내장형 센서가 구비된 가스 절연기기의 부분방전 검출장치 | |
| CN207601232U (zh) | 一种气体绝缘变压器局部放电超高频在线监测系统 | |
| CN202583404U (zh) | 检测开关柜局部放电的内置小型化超宽带传感器 | |
| CN108344935A (zh) | 一种uhf局部放电检测装置及其检测方法 | |
| KR101819173B1 (ko) | 커플링 감도가 개선된 캐비티-백 커플러 | |
| Tang et al. | External sensors in partial discharge ultra‐high‐frequency measurements in gas‐insulated substations | |
| Duan et al. | Study on Characteristics of Different Internal UHF Sensors in GIS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200422 Address after: 400044 Shapingba District Sha Street, No. 174, Chongqing Co-patentee after: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE, CHINA SOUTHERN POWER GRID Patentee after: Chongqing University Address before: 400044 Shapingba District Sha Street, No. 174, Chongqing Patentee before: Chongqing University |