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新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器及其陣列的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供的新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器及其陣列，包括依次連接且同軸設(shè)置的球錐單極天線1、絕緣支撐件2、接地金屬圓盤3、N型接頭5，還包括短接柱；在球錐單極天線1的圓錐底部邊緣設(shè)置有兩個(gè)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(gè)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)。本實(shí)用新型采用球面錐形的結(jié)構(gòu)，具有寬頻帶、全向、高靈敏度、駐波比低及群時(shí)延一致性好等特點(diǎn)，能有效滿足放電源全向檢測(cè)的要求，由多個(gè)傳感器組成的特高頻傳感器陣列，可以對(duì)放電源進(jìn)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。
【專利說(shuō)明】新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器及其陣列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及特高頻傳感領(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)】
[0002]特高頻(ultra high frequency, UHF)法以其覆蓋范圍廣、靈敏度高、能夠識(shí)別并定位放電源等優(yōu)點(diǎn)，成為近二十年來(lái)國(guó)內(nèi)外局部放電檢測(cè)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
[0003]近年來(lái)英國(guó)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(guò)4個(gè)特高頻傳感器組成傳感陣列，實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站內(nèi)放電源的檢測(cè)及空間定位。這樣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shì)。相比目前的在線監(jiān)測(cè)和帶電檢測(cè)設(shè)備，在滿足狀態(tài)檢修工作要求的同時(shí)，在經(jīng)濟(jì)性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0004]成功實(shí)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(shí)延穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型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(guò)特定的短接柱進(jìn)行性能調(diào)整，仿真及實(shí)測(cè)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。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型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 ;
[0007]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；
[0008]在球錐單極天線I的圓錐底部邊緣設(shè)置有兩個(gè)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(gè)短接柱4的中軸線以及球錐單極天線I的中軸線位于同一平面內(nèi)。
[0009]優(yōu)選地，所述絕緣支撐件2的材料為環(huán)氧樹脂。
[0010]優(yōu)選地，H=7cm,W=14cm,h=0.2cm,其中，H為球錐單極天線I的圓錐高度,W為球錐單極天線I的圓錐底面直徑，h為球錐單極天線I的球錐頂點(diǎn)到金屬圓盤距離。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型提供的特高頻傳感器陣列，包括多個(gè)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。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的有益效果:
[0013]本實(shí)用新型基于球錐單極天線理論，設(shè)計(jì)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。本實(shí)用新型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(shí)延一致性好等特點(diǎn)，能有效滿足放電源全向檢測(cè)的要求，由多個(gè)傳感器組成的特高頻傳感器陣列，可以對(duì)放電源進(jìn)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?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0014]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的特高頻傳感器的側(cè)視示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型提供的特聞?lì)l傳感器的俯視不意圖；
[0017]圖3為傳統(tǒng)的球錐傳感器的駐波比曲線；
[0018]圖4為本實(shí)用新型提供的特高頻傳感器的駐波比曲線；
[0019]圖5為傳感器的群延遲曲線；
[0020]圖6為仿真計(jì)算的傳感器在600MHz的E面(Χ0Ζ平面)方向圖；
[0021]圖7為仿真計(jì)算的傳感器在600MHz的H面(Χ0Υ平面)方向圖；
[0022]圖8給出了傳感器的靈敏度He曲線。
[0023]圖中:
[0024]I為球錐單極天線；
[0025]2為絕緣支撐件；
[0026]3為接地金屬圓盤；
[0027]4為短接柱；
[0028]5為N型接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但不以任何形式限制本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0030]為了實(shí)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(jì)時(shí)需要考慮如下幾個(gè)方面的要求:
[0031]1.1寬頻帶
[0032]局放是寬頻脈沖信號(hào)，頻率可高達(dá)數(shù)GHz，且根據(jù)缺陷類型的不同，局放信號(hào)的主要頻率成份相差較大，為了滿足局放信號(hào)檢測(cè)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。
[0033]1.2低反射損耗
[0034]當(dāng)天線與饋線不匹配的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生反射損耗，反射損耗越大，天線的效率就越低。為了提高天線的效率，一般要求功率損耗小于10%，與這個(gè)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的，需要天線的駐波比小于2，即用于空間定位的特高頻傳感器駐波比應(yīng)該小于2。
[0035]1.3穩(wěn)定的群時(shí)延
[0036]群時(shí)延反映的是傳感器對(duì)寬頻信號(hào)不同頻譜分量的響應(yīng)情況。寬頻信號(hào)由傳感器接收后，如果傳感器對(duì)信號(hào)各個(gè)頻譜分量的響應(yīng)相差較大，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生色散現(xiàn)象，影響檢測(cè)信號(hào)的波形。
[0037]對(duì)用于局放檢測(cè)的寬頻帶傳感器，群時(shí)延為常數(shù)是理想情況，當(dāng)群時(shí)延穩(wěn)定性差時(shí)，傳感器接收到的局放脈沖波形上升沿會(huì)發(fā)生畸變，難以獲得清晰的脈沖上升沿，影響對(duì)局放源的定位。為了滿足空間定位的需要，工程上一般要求傳感器有較好的群時(shí)延穩(wěn)定性，波動(dòng)幅度小于Ins。
[0038]1.4各向同性
[0039]增益用來(lái)定量描述天線電磁波輻射能量的集中程度，根據(jù)天線的互易定理，增益反映的也是天線接收電磁波能量的集中程度。特高頻傳感器增益的定義:定向天線和無(wú)方向天線在預(yù)定方向產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度平方之比。
[0040]對(duì)于用于局放空間定位用的特高頻傳感器，要求其在各個(gè)方向上應(yīng)具有近似相同的增益特性，即各向同性，傳感器的增益接近OdB。
[0041]1.5高靈敏度
[0042]靈敏度反映的是傳感器將空間電場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電壓輸出的能力。特高頻傳感器的靈敏度扎江)由下式來(lái)定義:
【權(quán)利要求】
1.一種新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器，其特征在于，包括:球錐單極天線(I)、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(I)、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(I)的圓錐底部邊緣設(shè)置有兩個(gè)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(gè)短接柱(4)的中軸線以及球錐單極天線(I)的中軸線位于同一平面內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器，其特征在于，所述絕緣支撐件(2)的材料為環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器，其特征在于，H=7cm,ff=14cm,h=0.2cm,其中,H為球錐單極天線(I)的圓錐高度,W為球錐單極天線(I)的圓錐底面直徑，h為球錐單極天線(I)的球錐頂點(diǎn)到金屬圓盤距離。
4.一種特高頻傳感器陣列，其特征在于，包括多個(gè)陣列分布的權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的新型局部放電源空間定位用特高頻傳感器。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK203688729SQ201320878427
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】葉海峰, 錢勇, 胡岳, 湯林, 江秀臣 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)