CN105182192A - 用于gis局部放电检测的特高频传感器 - Google Patents

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CN105182192A CN201510506186.2A CN201510506186A CN105182192A CN 105182192 A CN105182192 A CN 105182192A CN 201510506186 A CN201510506186 A CN 201510506186A CN 105182192 A CN105182192 A CN 105182192A
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gis partial
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杨森
熊俊
老洪干
郑服利
杨珏
盛戈皞
罗林根
何昊
蔡汉贤
王斯斯
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Shanghai Jiaotong University
Guangzhou Power Supply Bureau Co Ltd
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Shanghai Jiaotong University
Guangzhou Power Supply Bureau Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于GIS局部放电检测的特高频传感器，包括：能够屏蔽外部信号的屏蔽盒，其底面设有开口，该屏蔽盒上设有与外部设备对接的电缆连接器；绝缘的介质基板，其设置在屏蔽盒内并与屏蔽盒底面的开口相对应；两块用于检测GIS放电信号的贴片，其呈镜像对称式地设置在介质基板的同一表面上，贴片的内边沿为呈指数型渐变的曲线，贴片头部的宽度小于其尾部的宽度；用于传输信号的同轴线，其内线芯的一端和其内屏蔽层的一端都与电缆连接器电连接，其内线芯的另一端和其内屏蔽层的另一端分别与两块贴片的尾部电连接。它的检测频带宽度大、灵敏度高，能够检测到GIS中更小的局部放电所产生的信号。

Description

用于GIS局部放电检测的特高频传感器
技术领域
本发明涉及一种用于GIS局部放电检测的特高频传感器。
背景技术
目前，气体绝缘全封闭组合电器(英文名为GASINSULATEDSWITCHGEAR，简称GIS，后文通用GIS)在强电场的作用下会发生局部放电现象，该现象是GIS绝缘缺陷的征兆和表现形式，故对GIS的局部放电进行检测能较早发现其内部的绝缘缺陷问题，以便采取适当措施，防止其进一步发展造成事故。目前主要是通过在GIS绝缘连接处放置传感器，GIS局部放电时会产生各种频率的电磁波信号，传感器对泄漏出来的电磁波信号进行检测，然后再传给相关的分析设备进行分析处理，从而判断GIS内部的绝缘状况。可知，传感器的性能首先便决定了整个检测系统的性能。而目前用于检测的传感器，其检测频带较小，灵敏度较低，不利于检测到GIS中更小的局部放电所产生的信号。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种检测频带宽度大、灵敏度高的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，它能够检测到GIS中更小的局部放电所产生的信号。
其技术方案如下：
一种用于GIS局部放电检测的特高频传感器，包括：
能够屏蔽外部信号的屏蔽盒，其底面设有开口，该屏蔽盒上设有与外部设备对接的电缆连接器；
绝缘的介质基板，其设置在屏蔽盒内并与屏蔽盒底面的开口相对应；
两块用于检测GIS放电信号的贴片，其呈镜像对称式地设置在介质基板的同一表面上，贴片的内边沿为呈指数型渐变的曲线，贴片头部的宽度小于其尾部的宽度；
用于传输信号的同轴线，其内线芯的一端和其内屏蔽层的一端都与电缆连接器电连接，其内线芯的另一端和其内屏蔽层的另一端分别与两块贴片的尾部电连接。
在其中一个实施例中，所述曲线的指数型方程为：y＝-C1exp[R(x+X2)]-C2+Y2，其中，C1＝(Y2-Y1)/exp(RX2)-exp(RX1)，C2＝Y1exp(RX2)-Y2exp(RX1)/exp(RX2)-exp(RX1)，(X1，Y1)，(X2，Y2)分别为曲线的起始点和终止点的坐标，R为曲线的渐变因子。
在其中一个实施例中，所述贴片的外边沿为直线，且所述贴片的外边沿与其内边沿相交形成所述贴片的头部。
在其中一个实施例中，所述电缆连接器穿设在所述屏蔽盒的侧面上。
在其中一个实施例中，所述电缆连接器与所述屏蔽盒通过螺纹连接。
在其中一个实施例中，所述介质基板为聚四氟乙烯基板或者玻璃纤维压层基板。
在其中一个实施例中，所述介质基板上设有所述贴片的那一表面朝向所述屏蔽盒的开口外。
在其中一个实施例中，所述贴片为金属贴片。
在其中一个实施例中，所述屏蔽盒的开口处设有与GIS的表面相适配的安装座，该安装座能够屏蔽外部信号。
在其中一个实施例中，所述同轴线的阻抗、所述电缆连接器的阻抗都为50欧姆。
下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：
上述用于GIS局部放电检测的特高频传感器中，屏蔽盒用于屏蔽外部的干扰信号；介质基板与两块贴片构成传感器，检测从开口处传入的由GIS释放的电磁波信号(或称放电信号)；贴片的内边沿为呈指数型渐变的曲线，头部的宽度小于尾部的宽度，能够依靠曲线长度来调节波束，获得更高的性能增益，从而有效提高检测的频带宽度甚至达到特高频，如到达500M-1500MHz的频带宽度，基本上能够覆盖各种放电信号的频率范围，有利于检测到GIS上更小局部的放电信号；同轴线用于传输传感器检测到的信号，线芯传送高电平，屏蔽层传输低电平同时起屏蔽作用，再通过电缆连接器传输给外部的分析设备。
附图说明
图1为本发明实施例所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器的底面示意图；
图3为图2所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器中介质基板安装在开口的示意图；
图4为本发明实施例所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器的应用示意图。
附图标记说明：
1、屏蔽盒，11、电缆连接器，12、开口，2、介质基板，3、贴片，4、同轴线，5、安装座，6、GIS。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明：
如图1-4所示，为一种用于GIS局部放电检测的特高频传感器，包括：能够屏蔽外部信号的屏蔽盒1(如金属屏蔽盒)，其底面设有开口12，该屏蔽盒1上设有与外部设备对接的电缆连接器11(如N型连接头)；绝缘的介质基板2，其设置在屏蔽盒1内并与屏蔽盒1底面的开口12相对应(介质基板2也可安装在开口12处)；两块用于检测GIS6放电信号的贴片3(如金属贴片)，其呈镜像对称式地设置在介质基板2的同一表面上，贴片3的内边沿为呈指数型渐变的曲线，贴片3头部的宽度小于其尾部的宽度；用于传输信号的同轴线4，其内线芯的一端和其内屏蔽层的一端都与电缆连接器11电连接，其内线芯的另一端和其内屏蔽层的另一端分别与两块贴片3的尾部电连接。其中，屏蔽盒1用于屏蔽外部的干扰信号；介质基板2与两块贴片3构成传感器，检测从开口12处传入的由GIS6释放的电磁波信号(或称放电信号)；贴片3的内边沿为呈指数型渐变的曲线，头部的宽度小于尾部的宽度，能够依靠曲线长度来调节波束，获得更高的性能增益，从而有效提高检测的频带宽度甚至达到特高频，如到达500M-1500MHz的频带宽度，基本上能够覆盖各种放电信号的频率范围，有利于检测到GIS6上更小局部的放电信号；同轴线4用于传输传感器检测到的信号，线芯传送高电平，屏蔽层传输低电平同时起屏蔽作用，再通过电缆连接器11传输给外部的分析设备。
本实施例中，曲线的指数型方程为：y＝-C1exp[R(x+X2)]-C2+Y2，其中，C1＝(Y2-Y1)/exp(RX2)-exp(RX1)，C2＝Y1exp(RX2)-Y2exp(RX1)/exp(RX2)-exp(RX1)，(X1，Y1)，(X2，Y2)分别为曲线的起始点和终止点的坐标，R为曲线的渐变因子。通过曲线长度来调节波束，从而获得更高的性能增益，通过仿真分析，R＝0.06时，可保证传感器的检测频带为500M-1500MHZ。
本实施例中，贴片3的外边沿为直线，且贴片3的外边沿与其内边沿相交形成贴片3的头部，该贴片3在保障性能的同时也易于生产加工。电缆连接器11穿设在屏蔽盒1的侧面上，与屏蔽盒1通过螺纹连接。介质基板2为聚四氟乙烯基板或者玻璃纤维压层基板，介电常数的范围为2-6。介质基板2上设有贴片3的那一表面朝向屏蔽盒1的开口12外，即让两块贴片3朝向屏蔽盒1的开口12外，用于提升准确度及灵敏度。
本实施例中，屏蔽盒1的开口12处设有与GIS6的表面相适配的安装座5，其下表面为与GIS6相适配的弧形，如图4所示。该安装座5也能够屏蔽外部信号(如采用金属材质的安装座)，既利于安装又能保障优良的性能。实际上，安装座5可与屏蔽盒1一体成型。另外，同轴线4的阻抗、电缆连接器11的阻抗都为50欧姆。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，包括：
能够屏蔽外部信号的屏蔽盒，其底面设有开口，该屏蔽盒上设有与外部设备对接的电缆连接器；
绝缘的介质基板，其设置在屏蔽盒内并与屏蔽盒底面的开口相对应；
两块用于检测GIS放电信号的贴片，其呈镜像对称式地设置在介质基板的同一表面上，贴片的内边沿为呈指数型渐变的曲线，贴片头部的宽度小于其尾部的宽度；
用于传输信号的同轴线，其内线芯的一端和其内屏蔽层的一端都与电缆连接器电连接，其内线芯的另一端和其内屏蔽层的另一端分别与两块贴片的尾部电连接。
2.根据权利要求1所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述曲线的指数型方程为：y＝-C1exp[R(x+X2)]-C2+Y2，其中，C1＝(Y2-Y1)/exp(RX2)-exp(RX1)，C2＝Y1exp(RX2)-Y2exp(RX1)/exp(RX2)-exp(RX1)，(X1，Y1)，(X2，Y2)分别为曲线的起始点和终止点的坐标，R为曲线的渐变因子。
3.根据权利要求2所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述贴片的外边沿为直线，且所述贴片的外边沿与其内边沿相交形成所述贴片的头部。
4.根据权利要求1所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述电缆连接器穿设在所述屏蔽盒的侧面上。
5.根据权利要求4所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述电缆连接器与所述屏蔽盒通过螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述介质基板为聚四氟乙烯基板或者玻璃纤维压层基板。
7.根据权利要求1所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述屏蔽盒为金属屏蔽盒，所述贴片为金属贴片。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述介质基板上设有所述贴片的那一表面朝向所述屏蔽盒的开口外。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述屏蔽盒的开口处设有与GIS的表面相适配的安装座，该安装座能够屏蔽外部信号。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的用于GIS局部放电检测的特高频传感器，其特征在于，所述同轴线的阻抗、所述电缆连接器的阻抗都为50欧姆。
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