CN114552190B - 一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，其技术特点是：包括绝缘介质基板、多阶金属辐射贴片、微带线和接地极板，所述多阶金属辐射贴片逐级缩小并且同心安装在绝缘介质基板的正面，所述微带线安装在多阶金属辐射贴片外侧并与其相连接，所述接地极板安装绝缘介质基板的背面。本发明设计合理，其采用分形理论将逐级缩小的多阶环状结构金属辐射贴片同心安装在绝缘介质基板上，可以在530MHz～1040MHz整个频段产生良好的宽带特性和方向特性，并且天线整体结构紧凑、尺寸较小、易于制作与安装，能够较好地满足特高频检测需要，对局部放电检测和电力设备的整体安全性、可靠性有重要的价值和意义。
Description
技术领域
本发明属于高压设备领域，涉及局部放电检测设备，尤其是一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线。
背景技术
随着电网规模不断增大，传输容量逐步提升，对气体绝缘全封闭组合电器(GIS)等电力设备的可靠性和安全性要求也越来越高。上述电力设备在运行过程中会发生击穿放电现象，局部放电是引发电力设备绝缘失效的主要因素，局部放电的检测有助于对电力设备进行绝缘状态评估。
局部放电产生时会伴随有许多物理和化学变化，常用的检测方法有脉冲电流法、超声波法、特高频(UHF)检测法、化学检测法及光学检测法等。其中特高频检测法以其较高的灵敏度和较强的抗干扰能力使其在各类检测方法中脱颖而出。由于电气设备发生局部放电时，会产生一定频率的特高频信号并通过电气设备上非金属屏蔽部件传播到外部空间中，因此可以使用特高频天线检测局部放电信号，来判断电气设备是否发生局部放电。特高频法的核心是UHF天线，UHF天线的性能将对局部放电检测结果产生直接的影响。
现有UHF天线主要包括螺旋天线和微带天线，螺旋天线的工作带宽符合特高频检测要求，但是其尺寸较大，不易制作和安装；微带天线等天线尺寸较小，易加工，但是带宽较窄，不满足特高频检测要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、结构紧凑且能够满足特高频检测需要的基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，包括绝缘介质基板、多阶金属辐射贴片、微带线和接地极板，所述多阶金属辐射贴片逐级缩小并且同心安装在绝缘介质基板的正面，所述微带线安装在多阶金属辐射贴片外侧并与其相连接，所述接地极板安装绝缘介质基板的背面。
进一步，所述多阶金属辐射贴片包括从外至内逐级缩小的零阶金属辐射贴片、一阶金属辐射贴片、二阶金属辐射贴片和三阶金属辐射贴片，所述多阶金属辐射贴片贴装在绝缘介质基板上。
进一步，所述零阶金属辐射贴片、一阶金属辐射贴片、二阶金属辐射贴片和三阶金属辐射贴片均为圆形内接一个正六边形所得到的环状结构，所述正六边形的边长与圆形的半径之比为0.6。
进一步，所述多阶金属辐射贴片的逐级缩小因子为0.5至0.7。
进一步，所述微带线贴装在多阶金属辐射贴片外侧的正下方，所述接地极板贴装在绝缘介质基板的背面正下方。
进一步，所述绝缘介质基板采用介电常数为4～4.5、损耗角正切为0.015～0.03的FR4介质基板。
进一步，所述微带线为矩形结构，其宽度为2.5mm至3.5mm，高度为29mm至30mm。
进一步，所述接地极板为矩形结构，其宽度为180mm至210mm，高度为26mm至29mm。
本发明的优点和积极效果是：
本发明设计合理，其采用分形理论将逐级缩小的多阶环状结构金属辐射贴片同心安装在绝缘介质基板上，可以在530MHz～1040MHz整个频段产生良好的宽带特性和方向特性，并且天线整体结构紧凑、尺寸较小、易于制作与安装，能够较好地满足特高频检测需要，对局部放电检测和电力设备的整体安全性、可靠性有重要的价值和意义。
附图说明
图1是本发明的分形天线主视结构图；
图2是本发明的分形天线后视结构图；
图3是本发明的分形天线对应的S11参数图；
图4是本发明的分形天线对应的驻波比；
图5是本发明的分形天线对应的三维方向图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，如图1及图2所示，包括绝缘介质基板1、零阶金属辐射贴片2、一阶金属辐射贴片3、二阶金属辐射贴片4、三阶金属辐射贴片5、微带线6和接地极板7。所述零阶金属辐射贴片2由圆形内接一个正六边形所得到的环状结构构成，该金属辐射贴片的正六边形的边长与外接圆的半径之比为0.6。所述一阶金属辐射贴片3、二阶金属辐射贴片4、三阶金属辐射贴片5按照缩小因子逐级进行缩小，所述零阶金属辐射贴片2、一阶金属辐射贴片3、二阶金属辐射贴片4、三阶金属辐射贴片5从外至内同心设置并贴装在绝缘介质基板1的正面，所述微带线6贴装在零阶金属辐射贴片2正下方并与其相连接。所述接地极板7贴装在绝缘介质基板1的背面正下方。
在本发明中，零阶金属辐射贴片2、一阶金属辐射贴片3、二阶金属辐射贴片4、三阶金属辐射贴片5的缩小因子k为0.5至0.7。在本实施例中，优选的缩小因子k＝0.6。
所述微带线为矩形结构，其宽度为2.5mm至3.5mm，高度为29mm至30mm。本实施例中，优选微带线的宽度为3mm，高度为29.5mm。
所述接地极板为矩形结构，其宽度为180mm至210mm，高度为26mm至29mm。在本实施例中，优选接地极板的宽度为200mm，高度为28mm。
所述介质基板采用介电常数为4～4.5、损耗角正切为0.015～0.03的FR4介质基板。在本实施例中，优选绝缘介质基板的介电常数为4.4、损耗角正切为0.02的FR4介质基板。
按照上述优选参数设计的天线结构通过HFSS软件仿真优化，通过仿真得到的S11参数如图3所示，驻波比如图4所示，三维方向图如图5所示，从上述仿真结果可以看出，按本发明设计出的特高频天线在530Mhz～1040MHz整个频段具有良好的宽带特性，符合局部放电特高频检测的需要。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，其特征在于：包括绝缘介质基板、多阶金属辐射贴片、微带线和接地极板，所述多阶金属辐射贴片包括多个金属辐射贴片且均为圆形内接一个正六边形结构，其中正六边形边长与圆形的半径之比为0.6，所述多阶金属辐射贴片逐级缩小并且同心安装在绝缘介质基板的正面，且逐级缩小因子为0.5～0.7；所述微带线安装在多阶金属辐射贴片外侧并与其相连接，所述接地极板安装绝缘介质基板的背面；该特高频天线用于电力设备局部放电信号检测，其检测频率范围为530MHz～1040MHz。
2.根据权利要求1所述的一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，其特征在于：所述多阶金属辐射贴片包括从外至内逐级缩小的零阶金属辐射贴片、一阶金属辐射贴片、二阶金属辐射贴片和三阶金属辐射贴片。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，其特征在于：所述微带线贴装在多阶金属辐射贴片外侧的正下方，所述接地极板贴装在绝缘介质基板的背面正下方。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，其特征在于：所述绝缘介质基板采用介电常数为4～4.5、损耗角正切为0.015～0.03的FR4介质基板。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，其特征在于：所述微带线为矩形结构，其宽度为2.5mm至3.5mm，高度为29mm至30mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于分形理论的局部放电检测用新型特高频天线，其特征在于：所述接地极板为矩形结构，其宽度为180mm至210mm，高度为26mm至29mm。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104730426A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 国家电网公司 | 传感器及放电信号检测方法 |
| CN210137009U (zh) * | 2019-08-28 | 2020-03-10 | 广西师范大学 | 一种高选择性三陷波超宽带分形天线 |
| CN112821077A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 辽宁工程技术大学 | 一种具有可重构特性的双陷波分形超宽带天线 |
| CN113097725A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-09 | 北京邮电大学 | 一种多频段分形天线及无线通信设备 |
| CN214849051U (zh) * | 2020-12-22 | 2021-11-23 | 南京法拉德科技有限公司 | 一种新型类Sierpinski分形天线结构 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104730426A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 国家电网公司 | 传感器及放电信号检测方法 |
| CN210137009U (zh) * | 2019-08-28 | 2020-03-10 | 广西师范大学 | 一种高选择性三陷波超宽带分形天线 |
| CN214849051U (zh) * | 2020-12-22 | 2021-11-23 | 南京法拉德科技有限公司 | 一种新型类Sierpinski分形天线结构 |
| CN112821077A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 辽宁工程技术大学 | 一种具有可重构特性的双陷波分形超宽带天线 |
| CN113097725A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-09 | 北京邮电大学 | 一种多频段分形天线及无线通信设备 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于曲流技术和遗传算法的局部放电检测微带天线;田妍;刘宇舜;熊俊;李鹏飞;钟少泉;周文俊;;电测与仪表(第07期);全文 * |
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