CN105954655A

CN105954655A - 设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统

Info

Publication number: CN105954655A
Application number: CN201610337970.XA
Authority: CN
Inventors: 彭曙光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2016-09-21

Abstract

本发明公开了一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统，包括有多通道数据采集单元、数据处理系统以及天线阵列；所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；所述天线阵列包括有多个微带天线，每个所述微带天线设有一矩形的PCB板；所述PCB板上设有第一微带振子单元以及和第一微带振子单元形状和大小均相同且对称设置的第二微带振子单元；利用漏电源有信号释放出的原理进行捕捉测定漏电源位置，改进接收天线，将天线的各项指标增加，实现更高灵敏度的探测。

Description

设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统

技术领域

本发明涉及一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统。

背景技术

目前，绝缘故障是电力设备在运行中的主要故障之一，电力设备发生绝缘故障前，一般都会有一个逐渐发展的局部放电过程，并最终导致绝缘击穿。如果在这个过程能够对运行设备进行局部放电监测和诊断，及时发现局部放电信号，提前对缺陷进行处理，就能有效避免绝缘击穿故障的发生。此外，对局部放电位置的定位，也有助于制定更有针对性的检修处理方案，减少停电时间，提高检修效率。因此，目前国内外很多科研工作者都对电力设备的局部放电的监测及定位进行了研究。申请号为：2011101675994的专利公开了一种《变电站局部放电信号在线监测和定位方法》，其利用全向天线接收信号，从而计算出局部放电的位置信息。然而，由于变电站附近本身存在很大的电场影响，而作为天线如果需要接收到强电场下的局部放电信号，就需要该天线具有较好的发射性能，例如其全向性和增益以及前后比均要求要较好的电气性能。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统，包括有多通道数据采集单元、数据处理系统以及天线阵列；所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；

所述天线阵列包括有多个微带天线，每个所述微带天线设有一矩形的PCB板；所述PCB板上设有第一微带振子单元以及和第一微带振子单元形状和大小均相同且对称设置的第二微带振子单元。

其中，所述第一微带振子单元包括有一个六边形的微带主体；微带主体的从顶端角开始顺时针数的六条边依次为第一主体边、第二主体边、第三主体边、第四主体边、第五主体边、第六主体边；所述第二主体边延伸出有L形的第一馈电臂，所述第一馈电臂远离微带主体的一端设有第二馈电臂，所述第二馈电臂与第三主体边平行；所述第一主体边与第六主体边之间的夹角处向上延伸出有尖端辐射臂；所述第五主体边与第六主体边之间设有第一弧形缺口，所述第一弧形缺口向外延伸出有三角形的第一寄生辐射臂；所述微带主体上设有圆形的第一扇形臂，所述主缺孔内包括有两个扇形的第一扇形臂和第二扇形臂；所述第一扇形臂和第二扇形臂上均设有一组第一镂空组合，所述第一镂空组合包括有三条平行的镂空条；第一扇形臂分别通过第一连接臂和第二连接臂与微带主体连接；第二扇形臂分别通过第三连接臂和第四连接臂与微带主体连接；所述第一连接臂与第三连接臂上均设有一个V形的阻挠缺口；

在第一连接臂和第二连接臂之间，所述微带主体向第一扇形臂延伸出有弧状的第一弧形辐射臂；

在第三连接臂和第四连接臂之间，所述微带主体向第二扇形臂一侧延伸出有弧状的第二弧形辐射臂；所述PCb板上设有用于与第二馈电臂馈电的馈电孔。

其中，第一主体边与第六主体边之间、第二主体与第三主体边之间、第三主体与第四主体边之间、第四主体与第五主体边之间均设有一个圆形的阻扰孔。

其中，微带主体，其靠近第五主体边和第二主体边处均设有一个矩形的阻扰镂空单元；所述阻扰镂空单元包括有从阻扰镂空单元顶边向下延伸出的F形辐射臂以及从阻扰镂空单元底边向上延伸出的F形辐射臂。

其中，所述第一弧形辐射臂的内弧边与第二弧形辐射臂的内弧边均设有一矩形的矩形辐射臂。

其中，所述多通道数据采集单元与天线阵列之间信号连接有滤波器，所述滤波器用于滤除多通道数据采集单元采集到的信号的杂波；

其中，还包括有通信装置，所述与数据处理系统信号连接，用于将数据处理系统的探测信号实时发送至外界；

其中，还包括有与数据处理系统信号连接的数据存储单元，用于将探测信息实时存储；

其中，所述PCB板上还设有一圈屏蔽圈；

本发明的有益效果为：利用漏电源有信号释放出的原理进行捕捉测定漏电源位置，改进接收天线，将天线的各项指标增加，实现更高灵敏度的探测。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的微带天线的俯视图；

图3是本发明的第一微带振子单元的俯视图；

图4是本图3的局部放大图；

图5是本天线的回波损耗测试图；

图6是本天线的隔离度性能测试图；

图7是本天线2.4GHz时的方向图；

图8是本天线5.0GHz时的方向图；

图1至图8中的附图标记说明：

a1-PCb板；a2-馈电孔；

b1-微带主体；b21-第一馈电臂；b22-第二馈电臂；b3-尖端辐射臂；b4-第一寄生辐射臂；b5-主缺孔；b61-第一扇形臂；b62-第二扇形臂；b63、b64-第一镂空组合； b65-第一连接臂；b66-第三连接臂；b67-第四连接臂；b68-第二连接臂；b71-第一弧形辐射臂；b72-第二弧形辐射；b73、b74-矩形辐射臂；

b8-阻扰孔；b9-阻扰镂空单元；b91-F形辐射臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图8所示，本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统，包括有多通道数据采集单元、数据处理系统以及天线阵列；所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；所述天线阵列包括有多个微带天线，每个所述微带天线设有一矩形的PCB板a1；所述PCB板上设有第一微带振子单元以及和第一微带振子单元形状和大小均相同且对称设置的第二微带振子单元。所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；滤波器用于滤除多通道数据采集单元采集到的信号的杂波；根据申请号为：2011101675994的专利公开了一种《变电站局部放电信号在线监测和定位方法》，通过天线接收局部放电信号，通过多通道数据采集单元将信号传至滤波器，滤波器用于滤除多通道数据采集单元采集到的信号的杂波，数据处理系统通过上述专利中介绍的方法计算后得出放电源的准确位置。

本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统,述第一微带振子单元包括有一个六边形的微带主体b1；微带主体b1的从顶端角开始顺时针数的六条边依次为第一主体边、第二主体边、第三主体边、第四主体边、第五主体边、第六主体边；所述第二主体边延伸出有L形的第一馈电臂b21，所述第一馈电臂b21远离微带主体b1的一端设有第二馈电臂b22，所述第二馈电臂b22与第三主体边平行；所述第一主体边与第六主体边之间的夹角处向上延伸出有尖端辐射臂b3；所述第五主体边与第六主体边之间设有第一弧形缺口，所述第一弧形缺口向外延伸出有三角形的第一寄生辐射臂b4；所述微带主体b1上设有圆形的第一扇形臂b61，所述主缺孔b5内包括有两个扇形的第一扇形臂b61和第二扇形臂b62；所述第一扇形臂b61和第二扇形臂b62上均设有一组第一镂空组合b63、b64，所述第一镂空组合b63、b64包括有三条平行的镂空条；第一扇形臂b61分别通过第一连接臂b65和第二连接臂b68与微带主体b1连接；第二扇形臂b62分别通过第三连接臂b66和第四连接臂b67与微带主体b1连接；所述第一连接臂b65与第三连接臂b66上均设有一个V形的阻挠缺口；在第一连接臂b65和第二连接臂b68之间，所述微带主体b1向第一扇形臂b61延伸出有弧状的第一弧形辐射臂b71；在第三连接臂b66和第四连接臂b67之间，所述微带主体b1向第二扇形臂b62一侧延伸出有弧状的第二弧形辐射b72臂；所述PCb板a1上设有用于与第二馈电臂b22馈电的馈电孔a2。通过大量的微带电路结构设计，以及大量的仿真试验和参数调整下，最终确定了上述天线结构；本天线在将多个天线层同时馈电耦合后，其在2.4GHz和5.0GHz表现出优异电气性能，具体如图5，在该频段附近带宽下平均达到9.65dbi；而其他电气性能也有较为优异的结果，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-15db；如图6，隔离度在2.4-2.48GHz和5.15-5.875GHz频段的隔离损耗都优于-20db。证明该天线本身具备较好的性能；另外，本天线其方向性也好，如图7和图8所示，其两个频率下均为全向性天线。

本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统,第一主体边与第六主体边之间、第二主体与第三主体边之间、第三主体与第四主体边之间、第四主体与第五主体边之间均设有一个圆形的阻扰孔b8。设有的阻扰孔b8，可以增加电流流动的长度，增加辐射性能。

本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统,微带主体b1，其靠近第五主体边和第二主体边处均设有一个矩形的阻扰镂空单元b9；所述阻扰镂空单元b9包括有从阻扰镂空单元b9顶边向下延伸出的F形辐射臂b91以及从阻扰镂空单元b9底边向上延伸出的F形辐射臂b91。阻扰镂空单元b9的设置，通过旋转仪的实验数据发现，其在能在有效增加辐射特性的情况下，还能有效减小隔离损耗，增加带宽。

本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统,所述第一弧形辐射臂b71的内弧边与第二弧形辐射b72臂的内弧边均设有一矩形的矩形辐射臂b73、b74。

本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统,所述多通道数据采集单元与天线阵列之间信号连接有滤波器，所述滤波器用于滤除多通道数据采集单元采集到的信号的杂波；本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统,还包括有通信装置，所述与数据处理系统信号连接，用于将数据处理系统的探测信号实时发送至外界；本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统,还包括有与数据处理系统信号连接的数据存储单元，用于将探测信息实时存储；本实施例所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统,所述PCB板上还设有一圈屏蔽圈；用于提高屏蔽性能。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims

1.一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统，其特征在于：包括有多通道数据采集单元、数据处理系统以及天线阵列；所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；

所述天线阵列包括有多个微带天线，每个所述微带天线设有一矩形的PCB板（a1）；所述PCB板上设有第一微带振子单元以及和第一微带振子单元形状和大小均相同且对称设置的第二微带振子单元；

所述PCB板上还设有一圈屏蔽圈。

2.根据权利要求1所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统，其特征在于：所述第一微带振子单元包括有一个六边形的微带主体（b1）；微带主体（b1）的从顶端角开始顺时针数的六条边依次为第一主体边、第二主体边、第三主体边、第四主体边、第五主体边、第六主体边；所述第二主体边延伸出有L形的第一馈电臂（b21），所述第一馈电臂（b21）远离微带主体（b1）的一端设有第二馈电臂（b22），所述第二馈电臂（b22）与第三主体边平行；所述第一主体边与第六主体边之间的夹角处向上延伸出有尖端辐射臂（b3）；所述第五主体边与第六主体边之间设有第一弧形缺口，所述第一弧形缺口向外延伸出有三角形的第一寄生辐射臂（b4）；所述微带主体（b1）上设有圆形的第一扇形臂（b61），所述主缺孔（b5）内包括有两个扇形的第一扇形臂（b61）和第二扇形臂（b62）；所述第一扇形臂（b61）和第二扇形臂（b62）上均设有一组第一镂空组合（b63、b64），所述第一镂空组合（b63、b64）包括有三条平行的镂空条；第一扇形臂（b61）分别通过第一连接臂（b65）和第二连接臂（b68）与微带主体（b1）连接；第二扇形臂（b62）分别通过第三连接臂（b66）和第四连接臂（b67）与微带主体（b1）连接；所述第一连接臂（b65）与第三连接臂（b66）上均设有一个V形的阻挠缺口；

在第一连接臂（b65）和第二连接臂（b68）之间，所述微带主体（b1）向第一扇形臂（b61）延伸出有弧状的第一弧形辐射臂（b71）；

在第三连接臂（b66）和第四连接臂（b67）之间，所述微带主体（b1）向第二扇形臂（b62）一侧延伸出有弧状的第二弧形辐射（b72）臂；所述PCb板（a1）上设有用于与第二馈电臂（b22）馈电的馈电孔（a2）。

3.根据权利要求2所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统，其特征在于：第一主体边与第六主体边之间、第二主体与第三主体边之间、第三主体与第四主体边之间、第四主体与第五主体边之间均设有一个圆形的阻扰孔（b8）。

4.根据权利要求2所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统，其特征在于：微带主体（b1），其靠近第五主体边和第二主体边处均设有一个矩形的阻扰镂空单元（b9）；所述阻扰镂空单元（b9）包括有从阻扰镂空单元（b9）顶边向下延伸出的F形辐射臂（b91）以及从阻扰镂空单元（b9）底边向上延伸出的F形辐射臂（b91）。

5.根据权利要求2所述的一种设有屏蔽圈的变电站局部放电信号检测系统，其特征在于：所述第一弧形辐射臂（b71）的内弧边与第二弧形辐射（b72）臂的内弧边均设有一矩形的矩形辐射臂（b73、b74）。