專利名稱：檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感器，特別是一種用于檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的不斷增高，電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，變電站的數(shù)量也在不斷增加，為保證電力系統(tǒng)能夠持續(xù)安全的發(fā)展，電網(wǎng)能夠安全可靠的運行，需要電力設(shè)備安全可靠的運行作為前提和基礎(chǔ)。隨著變電站的不斷發(fā)展，成套開關(guān)設(shè)備被越來越多的使用，開關(guān)柜的使用也越來越廣泛，而開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)發(fā)雜，零件繁多，絕緣壓力大，相對其他開關(guān)設(shè)備而言更加容易出現(xiàn)絕緣故障，而絕緣故障也是電力設(shè)備最主要的故障形式，會對電力設(shè)備的運行帶來嚴(yán)重的危害。局部放電反映著絕緣的老化和衰退，也預(yù)示著絕緣故障的發(fā)生，但是局部放電不是一個持續(xù)性的過程，可能長時間不發(fā)生局部放電，但在工作環(huán) 境改變或者正常運行的情況下突然發(fā)生短時間的持續(xù)局部放電，是一種突發(fā)性的故障，定期檢測和突擊性檢測都難以檢測得到這種局部放電故障，而實施在線監(jiān)測就能夠?qū)植糠烹娺M(jìn)行有效的檢測。因此，通過在線檢測開關(guān)柜的局部放電，可以檢測開關(guān)柜的絕緣情況，及時發(fā)現(xiàn)潛在性的故障和突發(fā)性的故障，提高開關(guān)柜運行的可靠程度，保證變電站的安全運行，從而保障電力系統(tǒng)的安全運行。局部放電伴隨有一個脈沖電流的產(chǎn)生，其上升沿能達(dá)到納秒級，可以產(chǎn)生在數(shù)十至數(shù)GHz頻帶的放電脈沖信號，就是利用局部放電能夠產(chǎn)生高頻寬帶電磁場的特性，超高頻法檢測局部放電所激發(fā)的超高頻段(300MHz-3GHz)的電磁波信號，從局部放電的電磁波特征分析放電的情況，了解絕緣故障的情況。通過超高頻法，能夠有效避開電氣設(shè)備所處電磁環(huán)境中的電磁干擾信號(如無線電廣播、電力網(wǎng)的載波通信、電暈放電等的頻帶都是在200MHz以下)，使得該方法具有較強的抗干擾性，從而得到高信噪比的信號，而且，該方法靈敏度高，準(zhǔn)確性好。超高頻方法采用的傳感器為超高頻天線，用于接收和采集局部放電產(chǎn)生的超高頻電磁波，而且由于電磁波的分布頻帶寬，要求使用超寬頻天線以獲取足夠多的電磁波信號，因此，用于接收電磁波信號的高頻超寬帶天線的性能直接決定了其采集得到的超高頻信號的可處理程度，為了能夠接收到易于處理，攜帶信息含量多的超高頻信號，天線傳感器應(yīng)當(dāng)具有頻帶寬、增益大、方向性好，抗干擾能力強等特點。而超高頻信號在空氣中的衰減速度非常嚴(yán)重，為了進(jìn)一步得到較好的信號，常常采用內(nèi)置傳感器，以減少信號的傳輸距離和抑制開關(guān)柜外部的噪聲，而除此之外，作為內(nèi)置天線傳感器來說，還應(yīng)當(dāng)具有合理的尺寸和形狀，其對設(shè)備內(nèi)部的絕緣的影響很小甚至沒有影響。現(xiàn)有的用于監(jiān)測成套開關(guān)設(shè)備局部放電的超高頻天線，多為外置天線，如2009年9月9日公開的公開號為CN101527221A的“一種外置式的GIS局部放電的超高頻監(jiān)測傳感器”專利，公開的傳感器由電介質(zhì)本體和兩個電極板組成，其電介質(zhì)本體由上底面為矩形、下底面為內(nèi)弧面的四棱錐臺，以及與四棱錐臺上底面相連為一體的長方形組成。其兩個電極板分別貼附在四棱錐臺的兩個底面為弧線的側(cè)面上，并延伸至所述長方形的相應(yīng)矩形面上。相對于超高頻方法的要求，該天線傳感器的主要缺點是①該天線傳感器外圍結(jié)構(gòu)是為安裝在GIS盆式絕緣子外側(cè)而設(shè)計，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體積較大，不適于安裝在電氣設(shè)備內(nèi)部；②該天線傳感器是外置式傳感器，由于高頻電磁波在空氣中的衰減嚴(yán)重和開關(guān)設(shè)備對于電磁波的屏蔽作用，而且，天線傳感器本身增益不大，該天線傳感器靈敏度較低，要精確地捕捉由于開關(guān)設(shè)備內(nèi)部絕緣發(fā)生的局部放電而泄露出來的電磁波信號較為困難。發(fā)明的內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提供一種可有效防止外界干擾的高頻超寬帶內(nèi)置式傳感器。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的即一種檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器，其特征是包括一個頂部開口和側(cè)面出線的金屬盒，所述金屬盒頂部設(shè)有絕緣介質(zhì)板，所述絕緣介質(zhì)板表面設(shè)有阿基米德螺旋曲線結(jié)構(gòu)的雙臂接收天線，所述金屬盒內(nèi)設(shè)有盤旋結(jié)構(gòu)的巴倫饋電，所述金屬盒底部設(shè)有反射腔；與盤旋結(jié) 構(gòu)的巴倫饋電連接的饋電的信號線由側(cè)面伸出所述金屬盒與N-TYPE接口相連。所述阿基米德螺旋曲線結(jié)構(gòu)的雙臂接收天線的接收的頻率范圍為400MHZ-1. 6GHz。所述金屬盒底部設(shè)置有接地板。本實用新型由于上述的技術(shù)方案而具有以下效果I、所述傳感器的接收天線雙臂采用阿基米德螺旋曲線結(jié)構(gòu)，檢測頻帶為400MHZ-1. 6GHz，能夠有效獲取超寬帶范圍內(nèi)的超高頻信號；2、所述傳感器使用高介電常數(shù)的絕緣介質(zhì)層，能夠增加天線的工作帶寬和提高信號的增益；3、所述傳感器的饋電巴倫使用盤旋結(jié)構(gòu)，能夠有效減小傳感器的尺寸，以滿足安置在開關(guān)柜內(nèi)部的尺寸和形狀的要求，幾乎不會對開關(guān)柜的絕緣造成影響；4、所述傳感器底部的反射腔能夠吸收電磁波，防止電磁波的反射，提高傳感器的增益和工作頻帶，優(yōu)化傳感器的方向性；5、所述傳感器在使用時，直接安裝在開關(guān)柜底部平面上，能夠有效接收到由于開關(guān)柜發(fā)生局部放電產(chǎn)生的高頻電磁波，有效地抑制了開關(guān)柜外部的噪聲影響，而且減小了電磁波的傳輸距離，獲得幅值更高的電磁波信號。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于變電站的開關(guān)柜局部放電超高頻在線監(jiān)測系統(tǒng)中。


圖I為所述檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器的正視圖圖中1_雙臂接收天線,2-絕緣介質(zhì)板,3-盤旋結(jié)構(gòu)的巴倫饋電,4-反射腔,5-饋電的信號線，6-N-TYPE接口，7-接地底板，8-金屬盒。圖2為圖I的俯視圖圖中1天線，2絕緣介質(zhì)板，6-N-TYPE接口。圖3為實測天線駐波比圖。圖4為所述傳感器在開關(guān)柜內(nèi)部的安裝示意圖圖中9-內(nèi)置傳感器，10-開關(guān)柜設(shè)備，11-開關(guān)柜線纜通道，12-絕緣薄膜，6-N-TYPE接口，13-信號線纜，14-開關(guān)柜設(shè)備底部表面，15-開關(guān)室的線纜通道。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施實例進(jìn)行詳細(xì)介紹。如圖I所示，該檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器包括一頂部開口的金屬盒8,所述金屬盒頂部開口處設(shè)有絕緣介質(zhì)板2,如圖2所示,所述絕緣介質(zhì)板2表面設(shè)有阿基米德曲線結(jié)構(gòu)的接收天線雙臂1，如圖3所示，所述天線接收的頻率范圍為400MHz-l. 6GHz,如圖I所示,所述金屬盒8內(nèi)設(shè)有盤旋結(jié)構(gòu)的巴倫饋電3,使得所述傳感器的厚度僅為4cm以內(nèi)，所述金屬盒底部設(shè)有反射腔4，使得所述天線獲得優(yōu)良的方向性，所述金屬盒底部設(shè)有接地板7。 如圖4所示，上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)置傳感器9通過絕緣薄膜12安裝在開關(guān)柜設(shè)備底部表面14，如圖I所示，所述饋電的信號線5由側(cè)面伸出金屬盒8與N-TYPE接口 6相連。如圖4所示，該內(nèi)置式傳感器9使用時，首先在開關(guān)柜設(shè)備10的底部表面14上置一絕緣薄膜12，然后把傳感器9置于絕緣薄膜12上，信號線纜13通過開關(guān)柜線纜通道11引出再通過開關(guān)室的線纜通道15連接至后續(xù)信號處理設(shè)備，這樣內(nèi)置式傳感器9即可安裝在開關(guān)柜設(shè)備10內(nèi)進(jìn)行使用。該檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器將金屬盒的接地板7置于開關(guān)柜底部表面14，這樣當(dāng)開關(guān)柜設(shè)備發(fā)生局部放電的時候，放電信號產(chǎn)生的電磁波通過開關(guān)柜設(shè)備內(nèi)部的各個部件的折射與反射的作用，能夠傳輸?shù)街糜陂_關(guān)柜底部位置的傳感器金屬盒頂部絕緣層表面的天線，被天線感應(yīng)，就可以檢測得到局部放電信號。檢測得到的放電電磁波信號通過天線的信號線傳輸?shù)胶罄m(xù)信號處理設(shè)備，對信號進(jìn)行預(yù)處理，再通過信號診斷與分析軟件系統(tǒng)對放電信號進(jìn)行分析處理，確定局部放電故障的情況和類型。為保證輸出信號的可靠性，需要保證天線接收到2PC的放電信號產(chǎn)生的電磁波信號時，輸出的信號不小于_lldBm。所述傳感器為內(nèi)置傳感器，置于開關(guān)柜設(shè)備內(nèi)部，其信號線通過開關(guān)柜專門的信纜通道和開關(guān)室的信纜通道連接到后續(xù)信號處理設(shè)備，因此能夠共有開關(guān)柜的屏蔽金屬外殼，使得傳感器測量到的局部放電信號信噪比大大提高，從而提高了傳感器測量信號的精度。經(jīng)測試，在開關(guān)柜外與開關(guān)柜內(nèi)所測得的噪聲信號的幅值之比為10:1。因此此內(nèi)置傳感器能夠有效抑制干擾信號，測得的放電信號的信噪比大大提高，使得傳感器的測量精度得到提聞。以上對本實用新型實施例所提供的一種檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型實例的思想和實際操作方法，在實際使用方法和領(lǐng)域上面會有一些變化。綜上，本說明書不是本實用新型的限制，凡依本實用新型設(shè)計思想所做的任何改變都在本實例新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器，其特征是包括一個頂部開口和側(cè)面出線的金屬盒(8)，所述金屬盒頂部設(shè)有絕緣介質(zhì)板(2)，所述絕緣介質(zhì)板表面設(shè)有阿基米德螺旋曲線結(jié)構(gòu)的雙臂接收天線(1)，所述金屬盒內(nèi)設(shè)有盤旋結(jié)構(gòu)的巴倫饋電(3)，所述金屬盒底部設(shè)有反射腔(4)，與盤旋結(jié)構(gòu)的巴倫饋電(3)連接的饋電的信號線(5)由側(cè)面伸出所述金屬盒與N-TYPE接口(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器，其特征是所述阿基米德螺旋曲線結(jié)構(gòu)的雙臂接收天線(I)的接收的頻率范圍為400MHZ-1. 6GHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器，其特征是所述金屬盒(8)底部設(shè)置有接地板(J)。
專利摘要本實用新型涉及一種檢測開關(guān)柜局部放電的內(nèi)置小型化超寬帶傳感器，其特征是包括一個頂部開口和側(cè)面出線的金屬盒，所述金屬盒頂部設(shè)有絕緣介質(zhì)板，所述絕緣介質(zhì)板表面設(shè)有阿基米德螺旋曲線結(jié)構(gòu)的雙臂接收天線，所述金屬盒內(nèi)設(shè)有盤旋結(jié)構(gòu)的巴倫饋電，所述金屬盒底部設(shè)有反射腔，與盤旋結(jié)構(gòu)的巴倫饋電連接的饋電信號線由側(cè)面伸出金屬盒與N-TYPE接口相連。本實用新型能有效獲取超寬帶范圍內(nèi)的超高頻信號、傳感器尺寸小，傳感器的增益和工作頻帶高；使用時，直接安裝在開關(guān)柜底部，能有效接收到由于開關(guān)柜發(fā)生局部放電產(chǎn)生的高頻電磁波，抑制開關(guān)柜外部的噪聲影響，減小電磁波的傳輸距離。可用于變電站的開關(guān)柜局部放電超高頻在線監(jiān)測系統(tǒng)。
文檔編號G01R31/12GK202583404SQ20122039064
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者何興隆, 田鵬, 劉釗, 趙冀, 馮云川, 李耿, 魏坤涌, 楊航 申請人:重慶市電力公司江津供電局, 國家電網(wǎng)公司