CN205374661U - 一种全向uhf噪声传感器及应用其构成的变电站系统 - Google Patents

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唐志国
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Abstract

本实用新型公开了一种全向UHF噪声传感器及应用其构成的变电站系统,包括圆锥形外壳和与其内部匹配设置的锥形螺旋天线,圆锥形外壳的底部设有N型接插件;变电站系统,包括GIS,GIS内部设有若干信号传感器,每个信号传感器均相邻固定设有一全向UHF噪声传感器,全向UHF噪声传感器依次连接有用于放大、采集放电信号与干扰信号的局部OCU和根据其内设置的判定原则消除干扰信的PC机。本实用新型的有益效果:本实用新型通过设置一全向接收的高灵敏度锥形噪声天线的设计,可实现更好的对现场环境空间中各方位的干扰信号更灵敏的检测,并基于该传感器达到更佳的同步脉冲型干扰信号的消除效果。

Description

一种全向UHF噪声传感器及应用其构成的变电站系统
技术领域
本实用新型涉及局部放电特高频检测抗干扰技术领域,具体来说,涉及一种全向UHF噪声传感器及应用其构成的变电站系统。
背景技术
GIS是电网设备的重要组成部分,它数量大,在城市电网中应用广泛。GIS结构紧凑,对内部微小绝缘缺陷非常敏感,容易导致绝缘击穿的严重事故,常规的巡视无法有效了解设备的运行状况;由于GIS的全封闭性,现场检修环境要求高,拆装工作量大,停电时间长,检修费用昂贵。GIS的免维护运行年限为15年左右,发生故障的时间绝大部分处于刚投入运行及临近寿命时。我国每年有大量新GIS投入运行,也陆续有一些GIS达到规定的免维护运行年限。如何保证这些设备的安全运行,同时避免不必要的停电检修,节省检修费用,这是GIS运行中面临的重要问题。而局部放电UHF在线检测技术的推广应用对于预判GIS的健康状况,避免电网重大设备事故的发生,保证GIS的安全运行、提高设备检修和维护效率具有积极的意义和良好的社会经济效益。此外,目前UHF局部放电在线检测技术还广泛应用于电力变压器、电力电缆等高压电气设备的局放检测/监测。
通过噪声传感器与信号传感器同步接收放电信号,信号传感器的安装方式有利于接收设备内部放电信号,而噪声传感器安装方式有利于接收环境空间的干扰信号,因而将两只传感器接收信号的强度进行对比,如果信号传感器接收的同步信号明显高于噪声传感器信号,则可判定信号源来自于设备内部;反之,则可确认该信号为外部环境中的干扰信号,并将该信号予以排除。噪声传感器的灵敏度和接收方向性对这种抗干扰方式至关重要,只有采用性能优异的噪声传感器并进行与信号传感器的合理配置,才能充分发挥出这种抗干扰方法的效果。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种全向UHF噪声传感器及应用其构成的变电站系统,可实现更好的对现场环境空间中各方位的干扰信号更灵敏的检测,并基于该传感器达到更佳的同步脉冲型干扰信号的消除效果。
为实现上述技术目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:
一种全向UHF噪声传感器,包括圆锥形外壳,所述圆锥形外壳内匹配设有锥形螺旋天线,所述圆锥形外壳的底部设有N型接插件。
一种变电站系统,包括GIS,所述GIS内部设有若干信号传感器,每个信号传感器均相邻固定设有一全向UHF噪声传感器,所述全向UHF噪声传感器依次连接有用于放大、采集放电信号与干扰信号的局部OCU和根据其内设置的判定原则消除干扰信的PC机。
本实用新型的有益效果:本实用新型通过设置一全向接收的高灵敏度锥形噪声天线的设计,可实现更好的对现场环境空间中各方位的干扰信号更灵敏的检测,并基于该传感器达到更佳的同步脉冲型干扰信号的消除效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器的正视图;
图2是根据本实用新型实施例所述的变电站系统的结构示意图;
图3是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器的俯视图;
图4是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器在500MHZ的方向图;
图5是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器在750MHZ的方向图;
图6是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器在1GHZ的方向图;
图7是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器在1.5GHZ的方向图;
图8是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器在2GHZ的方向图;
图9是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器在300MHz-2GHz频带范围内电压驻波比测试图;
图10是根据本实用新型实施例所述的全向UHF噪声传感器天线增益表。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示,根据本实用新型的实施例所述的一种全向UHF噪声传感器,包括圆锥形外壳1,所述圆锥形外壳1内匹配设有锥形螺旋天线,所述圆锥形外壳1的底部设有N型接插件2。
如图2所示,为本实用新型的实施例所述的一种变电站系统,包括GIS3,所述GIS3内部设有若干信号传感器4,每个信号传感器4均相邻固定设有一全向UHF噪声传感器5,所述全向UHF噪声传感器5依次连接有用于放大、采集放电信号与干扰信号的局部OCU6和根据其内设置的判定原则消除干扰信的PC机7。
本实用新型的工作原理:
根据天线设计理论,天线优化设计的主要内容之一就是对于其作为辐射体的形状进行设计,对于其全向接收至关重要。变电站现场临近高压设备、高压母线上金具连接部位、高压套管表面的杂质异物引发的放电等产生的脉冲型干扰,是局部放电检测过程中最多发、也是最为复杂和难以消除的干扰类型。
本发明针对变电站现场干扰信号方向的不确定性、频率的不确定性等特点提出了噪声传感器全方向接收干扰信号、宽频带、高灵敏度的技术要求,并对噪声传感器的结构、外形、尺寸等进行了优化设计,提出了现场噪声传感器全新的安装配置方案。
首先在噪声传感器内部结构上采用锥形螺旋天线结构,可以有效的提高噪声传感器的检测灵敏度、检测频带,并实现了对各干扰信号的全方向接收,其具有以下几方面特点:
1、沿轴线方向有最大辐射;
2、辐射场是圆极化波;
3、天线导线上的电流按行波分布;
4、输入阻抗近似为纯电阻;
5、具有宽频带特性。
6、天线增益高
其次在外形尺寸上,采用圆锥型结构、发射终端接有N型接插件将信号传输至采集设备,此外形尺寸有效的将噪声传感器的检测频带拓展到了300MHz-2GHz实现了对干扰信号的宽频带检测,
最后本发明提出了噪声传感器与信号传感器为1:1的配置方案,使得两只传感器能够有效接收来自同一区域的信号,保证了噪声信号与放电信号接收的同步性,增强了区分局部放电信号与外界干扰信号的准确性和实际效果。
具体安装实施方案:信号传感器作为局部放电信号接收装置内嵌在GIS内部接收GIS内部绝缘缺陷的局部放电信号,噪声传感器作为干扰信号接收装置安装在GIS外部并靠近信号传感器位置接收GIS外部干扰信号,根据信号传感器及噪声传感器接收信号强度的大小,判定其是否为内部绝缘缺陷放电或者为干扰信号,具体判定规则如下:
1)如果信号传感器接收的同步信号明显高于噪声传感器信号,则可判定信号源来自于设备内部,并进行进一步的分析诊断;
2)如果信号传感器接收的同步信号明显低于噪声传感器信号,则可判定该信号为外部环境中的干扰信号,并将该信号予以排除。
在具体使用时,通过环氧天线罩做成固定尺寸的工装,将锥形螺旋天线封装在里面,实现防水、防尘处理。
噪声传感器的参数指标如下:
1)频率300MHz-2GHz;
2)驻波比≤3;
3)天线增益-30dB-5dB;
4)密封防水、防尘。
将信号传感器内嵌安装在GIS内部;每只信号传感器附近位置固定一只噪声传感器用于接收信号传感器附近空间干扰信号,局放OCU用于放大、采集放电信号与干扰信号,最后由上位机(PC机)软件,根据判定原则消除干扰信号。
综上所述,借助于本实用新型的上述技术方案,本实用新型通过设置一全向接收的高灵敏度锥形噪声天线的设计,可实现更好的对现场环境空间中各方位的干扰信号更灵敏的检测,并基于该传感器达到更佳的同步脉冲型干扰信号的消除效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种全向UHF噪声传感器,其特征在于,包括圆锥形外壳,所述圆锥形外壳内匹配设有锥形螺旋天线,所述圆锥形外壳的底部设有N型接插件。
2.一种应用了如权利要求1所述的全向UHF噪声传感器的变电站系统,其特征在于,包括GIS,所述GIS内部设有若干信号传感器,每个信号传感器均相邻固定设有一全向UHF噪声传感器,所述全向UHF噪声传感器依次连接有用于放大、采集放电信号与干扰信号的局部OCU和根据其内设置的判定原则消除干扰信的PC机。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106291279A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 中国电力科学研究院 一种基于全向uhf噪声传感器消除外部干扰的系统和方法
CN106646164A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 国网河北省电力公司电力科学研究院 一种变压器内置式全向放电脉冲探测传感器
CN107329067A (zh) * 2017-06-16 2017-11-07 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种消除12脉动干扰的电路
CN108680841A (zh) * 2018-06-26 2018-10-19 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种电力变压器运行状态综合监测系统

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