[發(fā)明專利]新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器及其陣列

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310739636.3
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103713242A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉海峰;錢勇;胡岳;湯林;江秀臣
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及特高頻傳感領(lǐng)域，具體地，涉及新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器。

背景技術(shù)

特高頻(ultra?high?frequency，UHF)法以其覆蓋范圍廣、靈敏度高、能夠識別并定位放電源等優(yōu)點，成為近二十年來國內(nèi)外局部放電檢測領(lǐng)域研究的重點和熱點。

近年來英國Strathclyde大學(xué)的Philip?Moore等人提出了特高頻陣列空間定位的思路，通過4個特高頻傳感器組成傳感陣列，實現(xiàn)整個變電站內(nèi)放電源的檢測及空間定位。這樣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，充分利用了特高頻技術(shù)靈敏度高、覆蓋范圍廣的優(yōu)勢。相比目前的在線監(jiān)測和帶電檢測設(shè)備，在滿足狀態(tài)檢修工作要求的同時，在經(jīng)濟性方面具有明顯的優(yōu)勢。

成功實現(xiàn)放電源空間定位的關(guān)鍵是特高頻傳感器，相比常規(guī)的特高頻傳感器，用于空間定位的傳感器需要有寬頻帶、低損耗、全向、群時延穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種專用于空間定位的特高頻傳感器。該傳感器主體采用球面、錐形相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，通過特定的短接柱進行性能調(diào)整，仿真及實測結(jié)果均顯示，該傳感器性能優(yōu)異，能滿足變電站空間定位的要求。

根據(jù)本發(fā)明提供的新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器，包括：球錐單極天線1、絕緣支撐件2、接地金屬圓盤3、短接柱4、N型接頭5；

球錐單極天線1、絕緣支撐件2、接地金屬圓盤3、N型接頭5依次連接且同軸設(shè)置；

在球錐單極天線1的圓錐底部邊緣設(shè)置有兩個垂直于接地金屬圓盤3的短接柱4，短接柱4的兩端分別連接圓錐底部邊緣和接地金屬圓盤3，這兩個短接柱4的中軸線以及球錐單極天線1的中軸線位于同一平面內(nèi)。

優(yōu)選地，所述絕緣支撐件2的材料為環(huán)氧樹脂。

優(yōu)選地，H=7cm，W=14cm，h=0.2cm，其中，H為球錐單極天線1的圓錐高度，W為球錐單極天線1的圓錐底面直徑，h為球錐單極天線1的球錐頂點到金屬圓盤距離。

根據(jù)本發(fā)明提供的特高頻傳感器陣列，包括多個陣列分布的上述的新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明基于球錐單極天線理論，設(shè)計了一種可用于變電站局部放電空間定位的新型特高頻傳感器。本發(fā)明提供的傳感器采用球面錐形的結(jié)構(gòu)，具有寬頻帶、全向、高靈敏度、駐波比低及群時延一致性好等特點，能有效滿足放電源全向檢測的要求，由多個傳感器組成的特高頻傳感器陣列，可以對放電源進行空間準(zhǔn)確定位，能夠滿足變電站局放源空間定位的要求。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的特高頻傳感器的側(cè)視示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的特高頻傳感器的俯視示意圖；

圖3為傳統(tǒng)的球錐傳感器的駐波比曲線；

圖4為本發(fā)明提供的特高頻傳感器的駐波比曲線；

圖5為傳感器的群延遲曲線；

圖6為仿真計算的傳感器在600MHz的E面（XOZ平面）方向圖；

圖7為仿真計算的傳感器在600MHz的H面（XOY平面）方向圖；

圖8給出了傳感器的靈敏度H_e曲線。

圖中：

1為球錐單極天線；

2為絕緣支撐件；

3為接地金屬圓盤；

4為短接柱；

5為N型接頭。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

為了實現(xiàn)變電站放電源的空間定位，傳感器陣列中采用的特高頻傳感器設(shè)計時需要考慮如下幾個方面的要求：

1.1寬頻帶

局放是寬頻脈沖信號，頻率可高達數(shù)GHz，且根據(jù)缺陷類型的不同，局放信號的主要頻率成份相差較大，為了滿足局放信號檢測的需要，特高頻傳感器需要有較寬的頻帶，典型的特高頻傳感器的工作頻率范圍為500MHz-1500MHz。

1.2低反射損耗