[發(fā)明專利]用于電力設(shè)備局部放電檢測的小型化內(nèi)置柔性天線傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111045121.4
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113533919B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓景琦;張國治;張曉星;趙軍;劉健犇;張碩;陳康;田雙雙;吳鐵洲
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué);中國電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R1/02;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/22
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡琦旖

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，公開了用于電力設(shè)備局部放電檢測的小型化內(nèi)置柔性天線傳感器。本發(fā)明將阿基米德平面螺旋天線和指數(shù)漸變式高間隙比巴倫均設(shè)置在柔性基板的上方，且兩者共面，將同軸接頭設(shè)置在柔性基板的下方；指數(shù)漸變式高間隙比巴倫的始端與同軸接頭連接，終端與阿基米德平面螺旋天線的始端相連；指數(shù)漸變式高間隙比巴倫為雙臂結(jié)構(gòu)，并采用指數(shù)漸變線的形式逐步改變間隙比，間隙比的最大值大于等于5；小型化內(nèi)置柔性天線傳感器用于耦合電氣設(shè)備局部放電輻射的特高頻波段的電磁波信號。本發(fā)明通過指數(shù)漸變式高間隙比巴倫降低阻抗，擴(kuò)大使用范圍，通過巴倫和天線本體共面實(shí)現(xiàn)軸向小型化，采用柔性基底實(shí)現(xiàn)與電氣設(shè)備內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的共形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及用于電力設(shè)備局部放電檢測的小型化內(nèi)置柔性天線傳感器。

背景技術(shù)

局部放電是電力設(shè)備在足夠強(qiáng)的電場的作用下局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電現(xiàn)象，長期的局部放電會使絕緣系統(tǒng)的絕緣強(qiáng)度急劇下降，這也是使高壓電力設(shè)備絕緣損壞的一個(gè)重要因素。局部放電的過程中，將產(chǎn)生上升時(shí)間小于1ns的脈沖電流，其擊穿過程快，并能激發(fā)數(shù)GHz的電磁波。特高頻檢測法具有抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的用于局部放電監(jiān)測領(lǐng)域。

特高頻檢測法的關(guān)鍵在于天線傳感器的設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過設(shè)計(jì)出特定頻段的天線耦合局部放電輻射的特高頻段電磁波信號。目前用于局部放電檢測領(lǐng)域的內(nèi)置式螺旋傳感器都是剛性基底，在安裝過程中存在不能與電氣設(shè)備內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)（例如，弧形氣體絕緣全封閉組合電器GIS、弧形套管、弧形電力互感器等）共形的問題，導(dǎo)致天線在內(nèi)置時(shí)需要改變電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)。此外，由于天線制作的材料是銅，因此剛性天線伸入到電氣設(shè)備內(nèi)部后存在破壞設(shè)備內(nèi)部電磁平衡的危險(xiǎn)。螺旋天線的有效工作需要設(shè)計(jì)巴倫來實(shí)現(xiàn)平衡饋電和阻抗匹配，剛性基底巴倫的存在增加了螺旋天線的剖面高度，安裝時(shí)降低了空間利用率，不利于實(shí)際應(yīng)用。

目前國內(nèi)外對柔性天線的研究多集中在通信領(lǐng)域與可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，比如用于穿戴和通信的柔性天線等，而且研究還處于起步階段，柔性天線檢測的電磁波頻段高于3GHz，無法利用現(xiàn)有柔性天線進(jìn)行電力設(shè)備局放點(diǎn)特高頻（300MHz~3GHz）頻段電磁波信號的檢測。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供用于電力設(shè)備局部放電檢測的小型化內(nèi)置柔性天線傳感器，使得天線傳感器能夠用于電力設(shè)備局部放電檢測，天線傳感器與電氣設(shè)備內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)能夠共形，能夠減小天線傳感器的軸線尺寸，實(shí)現(xiàn)器件小型化，在降低阻抗的同時(shí)擴(kuò)大使用范圍。

本發(fā)明提供用于電力設(shè)備局部放電檢測的小型化內(nèi)置柔性天線傳感器，包括：柔性基板、阿基米德平面螺旋天線、指數(shù)漸變式高間隙比巴倫和同軸接頭；

所述阿基米德平面螺旋天線和所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫均設(shè)置在所述柔性基板的上方，且所述阿基米德平面螺旋天線和所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫共面；所述同軸接頭設(shè)置在所述柔性基板的下方；

所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫的始端與所述同軸接頭連接，所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫的終端與所述阿基米德平面螺旋天線的始端相連；

所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫為雙臂結(jié)構(gòu)，所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫采用指數(shù)漸變線的形式逐步改變間隙比，所述間隙比定義為巴倫臂寬與巴倫兩臂間隙之間的比值；所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫的間隙比的取值范圍為，其中，t大于等于5；

所述小型化內(nèi)置柔性天線傳感器用于耦合電氣設(shè)備局部放電輻射的特高頻波段的電磁波信號。

優(yōu)選的，所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫的間隙比的取值范圍為。

優(yōu)選的，所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫采用多段逐步改變間隙比的方式，所述指數(shù)漸變式高間隙比巴倫包括第一段和第二段，所述第一段對應(yīng)的間隙比的取值范圍為，所述第二段對應(yīng)的間隙比的取值范圍為。