CN209878938U - 基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器 - Google Patents
基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于Peano‑Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，包括金属贴片、介质基板、金属屏蔽盒、同轴线和N型转换接头，所述金属贴片包括设置于介质基板表面的Peano‑Gosper分形结构，Peano‑Gosper分形结构主要由一条在介质基板上表面空间内以Peano‑Gosper曲线分布的连续导线组成。本实用新型的特高频传感器采用Peano‑Gosper分形结构，改善了天线的阻抗匹配特性，进一步减小了传感器天线面板的尺寸，实现了传感器的小型化、多频段和可集成化。
Description
技术领域
本实用新型涉及变电站局部放电检测技术领域，特别是涉及一种基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器。
背景技术
电力设备的局部放电检测已经有几十年的研究基础，特别是近30年来提出的特高频(ultra high frequency，UHF)检测方法、声电联合检测方法因可实施不停电的带电检测，可检测电力设备内部绝缘缺陷，可对电力设备绝缘故障进行预警。
气体绝缘金属封闭开关（GAS insulated SWITCHGEAR，GIS）是电力系统重要的开关设备，其具有于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强等优点，在电网输变电领域得到广泛应用。GIS内部绝缘发生局部放电时，会激发出UHF电磁波。电磁波在GIS内部传播时，会通过GIS的盆式绝缘子向外泄漏。通过在GIS的盆式绝缘子处安装UHF传感器，可以对经绝缘子泄漏的局部放电UHF信号进行检测，即可实现对GIS内部局部放电的监测，进而达到判断GIS绝缘状态的目的。
目前GIS内部局部放电UHF电磁波的频率成分主要分布在300-3000MHz，但是GIS的盆式绝缘子处安装空间有限，因此需要对UHF传感器的小型化、多频段等综合性能加以更多的研究。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供了一种基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，其通过在介质基板上设置具有Peano-Gosper分形结构的微带天线，有效改善传感器的阻抗匹配，实现传感器的小型化、多频段和可集成化。
为实现上述技术目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，其特征在于：包括金属贴片、介质基板、金属屏蔽盒、同轴线和N型转换接头，所述金属贴片包括设置于介质基板表面、用作信号接收单元的Peano-Gosper分形结构， Peano-Gosper分形结构主要由一条在介质基板上表面空间内以Peano-Gosper曲线分布的连续导线组成，导线的两个端点分别设置贯穿介质基板的导电过孔；所述介质基板为绝缘介质材料，介质基板设有安装孔，通过安装孔将介质基板固定在金属屏蔽盒内，同轴线的一端的线芯和屏蔽层设置在介质基板的另一面、且分别与两个导电过孔焊接，同轴线另一端连接N型转换接头，N型转换接头安装在金属屏蔽盒的侧壁上。
具体地，所述金属贴片采用的是多阶Peano-Gosper分形结构。
具体地，所述金属贴片采用的是三阶Peano-Gosper分形结构。
具体的，所述金属贴片采用单独的金属片贴附到介质基板上表面制成，或采用印刷电路的方法直接印刷在介质基板上表面。
具体地，所述同轴线和N型转换接头的特征阻抗均为50欧姆。
具体的，所述介质基板采用绝缘介质材料，材料的相对介电常数在2.0至13.0之间。
由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下技术效果：
(1)、传感器的金属贴片采用了Peano-Gosper分形结构，改善了天线的阻抗匹配特性，减小了传感器天线面板的尺寸，实现了传感器的小型化；
(2)、传感器采用了金属屏蔽盒，有效屏蔽盒检测中可能的外界干扰；
(3)、传感器整体结构小型化，接线方便可靠，适于在安装空间有限的GIS的盆式绝缘子处安装，提高局部放电检测的准确性。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中金属贴片设置于介质基板上的立体图；
图3是图1中金属屏蔽盒的立体图；
图4是二阶Peano-Gosper分形结构的结构示意图；
图5是四阶Peano-Gosper分形结构的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1至图3所示的一种基于三阶Peano-Gosper分形天线结构的特高频传感器，三阶Peano-Gosper分形结构的金属贴片1附着在介质基板2一侧，Peano-Gosper分形结构主要由一条在介质基板2上表面空间内以Peano-Gosper曲线分布的连续导线组成，导线的两个端点分别设置贯穿介质基板2的导电过孔11。设有三阶Peano-Gosper分形结构的金属贴片附着在介质基板2的上，用作特高频传感器的信号接收单元。
介质基板2由绝缘介质材料制成，材料的相对介电常数在2.0至13.0之间，介质基板2设有安装孔21，通过螺丝将介质基板2固定在金属屏蔽盒3内；同轴线4一端的线芯和屏蔽层在介质基板2的另一侧，分别通过介质基板2上导电过孔焊接在金属贴片1的两端；同轴线4的另一端与N型转换接头5焊接；N型转换接头5与金属屏蔽盒3通过螺纹连接。
本实用新型中：
介质基板2：用于附着金属贴片1，构成分形贴片天线。
金属屏蔽盒3：为介质基板2提供支撑，屏蔽外界干扰信号。
同轴线4：连接分形天线1和N型转换接头5，起信号传输作用。
N型转换接头5：为传感器与后续检测装置的连接提供接口，与金属屏蔽盒4可通过螺纹连接，通过螺丝将N型转换接头固定在金属屏蔽盒4上。
本实用新型中，金属贴片可以是将单独的带有Peano-Gosper分形结构的金属片贴附到介质基板上表面，此时介质基板采用固体绝缘介质材料（材料的相对介电常数在2.0-13.0之间）。金属贴片也可以采用印刷电路的方法直接印刷在介质基板上表面，此时介质基板采用固体绝缘介质材料（材料的相对介电常数在2.0-13.0之间），即在介质基板上蚀刻具有Peano-Gosper分形结构的贴片天线。
本实用新型采用了Peano-Gosper分形结构，充分利用了Peano-Gosper曲线的优点，在金属贴片的有限面积上布满具有两个端点、曲线不封闭、不自交的连续导线，能够改善天线的阻抗匹配特性，进一步减小了传感器天线面板的尺寸，实现了传感器的小型化和多频段化，使之更利于近距离地安装在安装空间有限的GIS的盆式绝缘子处，提高局部放电检测的准确性。且本实用新型中的Peano-Gosper分形结构并不限于上述三阶分形结构，还可以采用如图4、图5所示的二阶、四阶Peano-Gosper分形结构或其它多阶Peano-Gosper分形结构，不同阶的曲线，长度不同，阻抗特性、灵敏度和工作频段存在差别，可根据具体的信号接收要求灵活选取。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (6)
1.一种基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，其特征在于：包括金属贴片(1)、介质基板(2)、金属屏蔽盒(3)、同轴线(4)和N型转换接头(5)，所述金属贴片(1)包括设置于介质基板(2)表面、用作信号接收单元的Peano-Gosper分形结构， Peano-Gosper分形结构主要由一条在介质基板(2)上表面空间内以Peano-Gosper曲线分布的连续导线组成，导线的两个端点分别设置贯穿介质基板(2)的导电过孔(11)；所述介质基板(2)为绝缘介质材料，介质基板(2)设有安装孔(21)，通过安装孔(21)将介质基板(2)固定在金属屏蔽盒(3)内，同轴线(4)的一端的线芯和屏蔽层设置在介质基板(2)的另一面、且分别与两个导电过孔(11)焊接，同轴线(4)另一端连接N型转换接头(5)，N型转换接头(5)安装在金属屏蔽盒(3)的侧壁上。
2.根据权利要求1所述的基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，其特征在于：所述金属贴片(1)采用的是多阶Peano-Gosper分形结构。
3.根据权利要求2所述的基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，其特征在于：所述金属贴片(1)采用的是三阶Peano-Gosper分形结构。
4.根据权利要求1所述的基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，其特征在于：所述金属贴片(1)采用单独的金属片贴附到介质基板（2）上表面制成，或采用印刷电路的方法直接印刷在介质基板（2）上表面。
5.根据权利要求1所述的基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，其特征在于：所述同轴线(4)和N型转换接头(5)的特征阻抗均为50欧姆。
6.根据权利要求1所述的基于Peano-Gosper分形的GIS局部放电检测特高频传感器，其特征在于：所述介质基板采用绝缘介质材料，材料的相对介电常数在2.0至13.0之间。
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