CN111653862A - 一种局部放电uhf检测的蝶形天线及uhf检测传感器 - Google Patents

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刘彪
徐浩
赛涛
黄新民
陈至军
王喆
龚光军
吴建伦
宋昆峰
董小顺
董腾华
韩尧
马轩
穆斯塔法·努尔
高楷岳
孟龙
宋玉涛
胡健民
汪沨
钟理鹏
司羽飞
李�杰
黄杰
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Abstract

本发明公开了一种局部放电UHF检测的蝶形天线及UHF检测传感器，蝶形天线包括介质基板，还包括设置在介质基板顶层的蝶形贴片，所述蝶形贴片包括两片结构相同的贴片电极，各贴片电极上各连有一设于介质基板顶层的微带线，两微带线之间设有巴伦。本发明所述的蝶形天线可以采集到各种类型的放电信号，信号衰减小，同时具有优异的宽频带特性、超高速的响应能力、高信噪比等特点，以满足对局部放电UHF检测的需求，提高了局部放电UFH检测的灵敏度和抗干扰能力。

Description

一种局部放电UHF检测的蝶形天线及UHF检测传感器
技术领域
本发明属于GIS(Gas Isolated Switcher，气体绝缘开关)局部放电UHF(UltraHigh Frequency，特高频)检测领域，特别涉及一种局部放电UHF检测的蝶形天线及UHF检测传感器。
背景技术
在电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称之为局部放电。它是由于局部电场畸变、局部场强集中，从而引起绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的。它可能发生在导体边缘，也可能发生在绝缘体的表面或内部。在绝缘体中的局部放电甚至会腐蚀绝缘材料，并最后导致绝缘击穿。因此，进行局部放电检测，预防绝缘事故的发生，对维护设备安全和电力系统稳定运行有着十分重要的意义。
局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。
特高频法作为局部放电检测方法中的一种，其基本原理是通过UHF传感器(特高频传感器)对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁波(频段在300MHz-3GHz)信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，实现局部放电监测。根据现场设备情况的不同，可以采用内置式特高频传感器和外置式特高频传感器。由于现场的晕干扰主要集中在300MHz频段以下，因此特高频法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等优点。
UHF传感器作为特高频法检测的最重要的一环，其传感器检测信号的能力直接决定检测效果。现有UHF传感器的天线存在信号衰减大、检测频带窄和检测灵敏度差等问题，从而制约了局部放电UHF检测的灵敏度和抗干扰能力。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有UHF传感器的天线存在信号衰减大、检测频带窄和检测灵敏度差的不足，提供一种局部放电UHF检测的蝶形天线及UHF检测传感器，蝶形天线信号衰减小，检测频带宽，响应能力高，信噪比高，提高了局部放电UFH检测的灵敏度和抗干扰能力。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种局部放电UHF检测的蝶形天线，包括介质基板，其特点是还包括设置在介质基板顶层的蝶形贴片，所述蝶形贴片包括两片结构相同的贴片电极，各贴片电极上各连有一设于介质基板顶层的微带线，两微带线之间设有巴伦。
巴伦是用来调节阻抗平衡的，实现增强强处，减弱弱处。由于蝶形天线是平衡天线而同轴电缆是不平衡传输线，对于宽频带天线而言，不匹配影响的结果是信号衰减严重，带宽降低，所以加入巴伦调节阻抗匹配。
作为一种优选方式，所述介质基板为长方形，两贴片电极以介质基板的长边上的中轴线为对称轴对称设置。
作为一种优选方式，所述贴片电极为三角形。
作为一种优选方式，所述贴片电极材质为铜。
作为一种优选方式，所述贴片电极的厚度为1盎司。
作为一种优选方式，所述介质基板为FR4介质板。
作为一种优选方式，所述介质基板的长度为131.5mm～133.5mm，介质基板的宽度为61.5mm～63.5mm。
作为一种优选方式，两微带线之间的间距为1.5mm～2.0mm。
作为一种优选方式，各微带线的宽度为1.5mm～1.7mm。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种UHF检测传感器，其特点是包括所述的蝶形天线。
本发明所述的蝶形天线是全向天线的一种，在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。因此，本发明所述的蝶形天线可以采集到各种类型的放电信号，信号衰减小，同时具有优异的宽频带特性、超高速的响应能力、高信噪比等特点，以满足对局部放电UHF检测的需求，提高了局部放电UFH检测的灵敏度和抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明蝶形天线结构示意图。
图2为本发明的S11参数仿真图。
图3为本发明的VSWR(驻波比)曲线仿真图。
其中，1为介质基板，2为蝶形贴片，201为贴片电极，3为微带线，4为巴伦。
具体实施方式
如图1所示，局部放电UHF检测的蝶形天线包括介质基板1，设置在介质基板1顶层的蝶形贴片2，所述蝶形贴片2包括两片结构相同的贴片电极201，各贴片电极201上各连有一设于介质基板1顶层的微带线3，两微带线3之间设有巴伦4。
巴伦4是用来调节阻抗平衡的，实现增强强处，减弱弱处。由于蝶形天线是平衡天线而同轴电缆是不平衡传输线，对于宽频带天线而言，不匹配影响的结果是信号衰减严重，带宽降低，所以加入巴伦4调节阻抗匹配。
所述介质基板1为长方形，两贴片电极201以介质基板1的长边上的中轴线为对称轴对称设置。
所述贴片电极201为三角形。
所述贴片电极201材质为铜。所述贴片电极201的厚度为1盎司。
所述介质基板1为FR4介质板。介质基板1的介电常数为4.4，厚为1.6mm。
所述介质基板1的长度为131.5mm～133.5mm，介质基板1的宽度为61.5mm～63.5mm。
两微带线3之间的间距为1.5mm～2.0mm。
各微带线3的宽度为1.5mm～1.7mm。
本发明还提供了一种UHF检测传感器，包括所述的蝶形天线。
通过图2和图3的仿真图可以看出，巴仑可以增强强处，减弱弱处，特别把2.5G左右的敏感点加得非常强。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种局部放电UHF检测的蝶形天线，包括介质基板(1)，其特征在于，还包括设置在介质基板(1)顶层的蝶形贴片(2)，所述蝶形贴片(2)包括两片结构相同的贴片电极(201)，各贴片电极(201)上各连有一设于介质基板(1)顶层的微带线(3)，两微带线(3)之间设有巴伦(4)。
2.如权利要求1所述的局部放电UHF检测的蝶形天线，其特征在于，所述介质基板(1)为长方形，两贴片电极(201)以介质基板(1)的长边上的中轴线为对称轴对称设置。
3.如权利要求1或2所述的局部放电UHF检测的蝶形天线，其特征在于，所述贴片电极(201)为三角形。
4.如权利要求1或2所述的局部放电UHF检测的蝶形天线，其特征在于，所述贴片电极(201)材质为铜。
5.如权利要求4所述的局部放电UHF检测的蝶形天线，其特征在于，所述贴片电极(201)的厚度为1盎司。
6.如权利要求1所述的局部放电UHF检测的蝶形天线，其特征在于，所述介质基板(1)为FR4介质板。
7.如权利要求2所述的局部放电UHF检测的蝶形天线，其特征在于，所述介质基板(1)的长度为131.5mm～133.5mm，介质基板(1)的宽度为61.5mm～63.5mm。
8.如权利要求1或2所述的局部放电UHF检测的蝶形天线，其特征在于，两微带线(3)之间的间距为1.5mm～2.0mm。
9.如权利要求1或2所述的局部放电UHF检测的蝶形天线，其特征在于，各微带线(3)的宽度为1.5mm～1.7mm。
10.一种UHF检测传感器，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的蝶形天线。
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