[實用新型]一種GIS局部放電超高頻信號測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220217176.9
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN202661586U
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王博;朱文煒;郝金鵬;馬飛躍;常斌;劉世濤;丁培;王園園;李秀廣;周秀
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 趙明輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種基于Hilbert理論的GIS局部放電超高頻信號測量天線裝置，尤其是一種GIS局部放電超高頻信號測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

全封閉氣體絕緣組合電器(GIS)以其占地空間小、可靠性高等優(yōu)點已成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備。為保證其安全穩(wěn)定運行，對GIS內(nèi)絕緣的在線監(jiān)測已成為日趨重要的研究課題。GIS絕緣故障的前期表現(xiàn)為絕緣完全擊穿前的局部放電，所以運用天線手段對運行中的GIS進行局部放電的在線監(jiān)測，能夠有效地發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部絕緣缺陷，必要時提供報警和故障診斷，避免發(fā)生嚴重事故。

超高頻法(Ultra?High?Frequency)通過接收GIS內(nèi)局部放電時發(fā)出的電磁波來檢測局部放電。這種快速上升時延的局部放電脈沖含有從直流到超過1GHz的頻率成分。研究表明，由于GIS的同軸結(jié)構(gòu)是一個良好的波導結(jié)構(gòu)，超高頻(300MHz-3GHz)電磁波可以在其內(nèi)部有效地傳播，而且信號衰減較小。電力系統(tǒng)中電暈放電等主要電磁干擾信號的頻率一般在150MHz以下，而且在空氣中傳播，衰減很快?？蛇x擇超高頻段的電磁信號作為檢測信號，使用合適頻帶范圍的天線來進行局部放電的電信號測量，以避開常規(guī)電氣測試方法難以避開的電力系統(tǒng)中的干擾，從而提高局部放電檢測信噪比。同時，由于UHF信號的上升沿為ns級，傳播速度接近光速；不能穿透金屬表面，而只能反射和繞射，決定了用UHF方法檢測GIS局部放電的同時還便于故障點的定位。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種GIS局部放電超高頻信號測量系統(tǒng)，能夠?qū)IS局部放電超高頻信號進行測量，并且靈敏度高，抗干擾能力強。

一種GIS局部放電超高頻信號測量系統(tǒng)，其特別之處在于：包括Hilbert分形天線，該Hilbert分形天線通過信號調(diào)理電路與示波器連接從而將天線信號濾波、放大后輸出供顯示。

其中信號調(diào)理電路由相連接的高通濾波器和射頻增益模塊組成，其中高通濾波器的信號輸入端與Hilbert分形天線的輸出端連接，射頻增益模塊的信號輸出端與示波器連接。

其中高通濾波器采用一階高通濾波，截止頻率為200MHz，射頻增益模塊具有15dB固定增益，工作頻率范圍50MHz-4GHz。

其中Hilbert分形天線依次由介質(zhì)板、導線層和地線層組成，其中介質(zhì)板采用Rogers?RO4000高頻線路板材料。

其中導線層根據(jù)Hilbert分形原理進行設(shè)置，組成接收天線單元，并且導線層在介質(zhì)板上的覆蓋面為矩形面，在該導線層上設(shè)置有饋電點。

本實用新型采用分形天線寬頻帶、小型化的特點構(gòu)建檢測GIS局部放電的Hilbert分形天線，天線設(shè)計頻帶300MHz-3GHz，頻率范圍內(nèi)天線電壓駐波比VSWR≤5，結(jié)合局部放電測量技術(shù)要求與Ansoft?HFSS電磁仿真軟件確定分形天線的介質(zhì)板、導線層、地線層具體尺寸以及饋電點具體位置。介質(zhì)板材料選擇為Rogers?RO4000系列高頻線路板材料，與普通印刷電路板材料FR4相比，損耗低、公差低以及具有優(yōu)異的高頻性能。并且，其介電常數(shù)溫度系數(shù)幾乎是同類材料中最低的，在寬頻率范圍內(nèi)，介電常數(shù)也相當穩(wěn)定，使得改材料適用于寬頻應用。由于其熱膨脹系數(shù)和銅相近，可以提供優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。高通濾波器以及射頻增益模塊組成信號調(diào)理電路，高通濾波器采用一階高通濾波，設(shè)計截止頻率為200MHz，射頻增益模塊具有15dB固定增益，工作頻率范圍50MHz-4GHz，輸入輸出內(nèi)部與50Ω電阻匹配，通過內(nèi)部匹配的增益模塊提供極大的動態(tài)范圍，在整個4GHz頻率范圍內(nèi)，同時還提供極低的噪聲指數(shù)和非常高的OIP3規(guī)格參數(shù)。

附圖說明

圖1是本實用新型所述GIS局部放電超高頻信號測量系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型所述測量系統(tǒng)Hilbert分形天線的電壓駐波比示意圖；

圖3是本實用新型所述測量系統(tǒng)射頻增益模塊的增益頻率特性。

具體實施方式

如圖1所示，一種GIS局部放電超高頻信號測量系統(tǒng)，包括Hilbert分形天線，該Hilbert分形天線通過信號調(diào)理電路與示波器連接從而將天線信號濾波、放大后輸出供顯示。

其中信號調(diào)理電路由相連接的高通濾波器和射頻增益模塊組成，其中高通濾波器的信號輸入端與Hilbert分形天線的輸出端連接，射頻增益模塊的信號輸出端與示波器連接。高通濾波器采用一階高通濾波，截止頻率為200MHz，射頻增益模塊具有15dB固定增益，工作頻率范圍50MHz-4GHz。