本發(fā)明屬于電氣設(shè)備內(nèi)部局部放電在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于氣體絕緣組合電器局部放電在線檢測的外置超高頻傳感器。

背景技術(shù)：

氣體絕緣組合電器(簡稱GIS)具有占地面積少、可靠性高、檢修周期長、維護(hù)工作量少、安裝迅速、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。GIS在制造時(shí)出現(xiàn)的毛刺、安裝運(yùn)輸時(shí)部件松動(dòng)引起的接觸不良、運(yùn)行中固體絕緣材料的老化、及各種情況下可能出現(xiàn)金屬微粒等各種缺陷，都可能導(dǎo)致GIS內(nèi)部電場發(fā)生畸變，使得局部電場加強(qiáng)從而產(chǎn)生局部放電(簡稱PD)。當(dāng)PD在很小的范圍內(nèi)發(fā)生時(shí)，具有極快的放電時(shí)間特性，PD陡脈沖含有從低頻到微波頻段的頻率成分，并且脈沖向四周輻射出電磁波。傳感器是檢測GIS設(shè)備絕緣缺陷局部放電的重要設(shè)備，GIS波導(dǎo)壁為非理想導(dǎo)體，電磁波在GIS內(nèi)部傳播時(shí)會(huì)有功率損耗，根據(jù)GIS中電磁波的傳播特點(diǎn)，可以利用超高頻（簡稱UHF）傳感器接收其發(fā)出的電磁波中300～3000MHz信號來評價(jià)PD情況，從而避開常規(guī)電氣測試方法中難以避開的電暈放電等干擾，以提高檢測系統(tǒng)的信噪比。超高頻法就是通過超高頻傳感器來接收電氣設(shè)備內(nèi)部PD所產(chǎn)生的超高頻信號來檢測設(shè)備的PD情況。

實(shí)際運(yùn)行的GIS是由許多間隔組成，每個(gè)間隔直接用盆式絕緣子封閉。GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電，其電磁信號可沿GIS的同軸波導(dǎo)結(jié)構(gòu)沿軸向傳播，還會(huì)從盆式絕緣子處向外泄露。因此 ，按照安裝位置可將傳感器分為內(nèi)置式傳感器和外置式傳感器兩種。內(nèi)置式傳感器安裝在GIS設(shè)備內(nèi)部，在設(shè)計(jì)建造時(shí)就必須進(jìn)行設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，檢測效果好。然而，對于目前許多投入運(yùn)行的GIS設(shè)備，由于當(dāng)初出廠時(shí)未安裝內(nèi)置傳感器，現(xiàn)場改造安裝內(nèi)置傳感器并不符合實(shí)際需求，故一般均采用外置傳感器的形式進(jìn)行檢測。外置天線傳感器具有不影響GIS內(nèi)部電場、安裝方便等特點(diǎn)，故外置天線更有利于現(xiàn)場GIS局部放電的UHF信號的檢測。通過檢測電磁波信號可發(fā)現(xiàn)內(nèi)部早期的絕緣缺陷，對運(yùn)行中的GIS進(jìn)行在線監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部的PD，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、提高供電可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種檢測氣體絕緣組合電器局部放電的外置超高頻傳感器，能有效的檢測GIS局部放電信號，能在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地對GIS內(nèi)部局部放電缺陷進(jìn)行檢測；具有結(jié)構(gòu)簡單、小型化、寬頻帶、便于移動(dòng)和安裝等特點(diǎn)。

本申請的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：檢測氣體絕緣組合電器局部放電在線監(jiān)測外置超高頻傳感器，其包括介質(zhì)板，所述介質(zhì)板上表面兩側(cè)蝕刻有蝶形振子，介質(zhì)板正面固定有矩形平面螺旋天線，所述矩形平面螺旋天線呈以矩形對角線交點(diǎn)為對稱點(diǎn)的中心對稱矩形平面螺旋線，矩形平面螺旋線的起始端為平行雙線的饋電點(diǎn)，與信號傳輸電纜連接，信號傳輸電纜另端與固定在金屬背腔側(cè)壁處的射頻接插件相連，所述金屬背腔固定在介質(zhì)板背面。

由于實(shí)施上述技術(shù)方案，主要有以下效果：（1）本發(fā)明的矩形平面螺旋天線，為阿基米德螺旋結(jié)構(gòu)的變形，不僅具有阿基米德螺旋結(jié)構(gòu)的一些優(yōu)點(diǎn)外, 而且其構(gòu)造更簡單、空間利用率更高，便于生產(chǎn)制造，又可有效減小天線尺寸與重量；（2）本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，腔體底部為圓弧形，可以很好的貼附在GIS盆式絕緣子處，拆卸方便，能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測GIS內(nèi)部局部放電情況；（3）通過終端蝶形振子加載減小螺旋線外圍的傳輸損耗，即可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶的阻抗匹配，又減小了傳輸損耗，從而改善了天線的輻射特性。（4）本發(fā)明使用金屬背腔，除接收面外，其他面均采用金屬背腔進(jìn)行屏蔽，滿足天線的單向輻射性，簡單易行，且能更好的改善增益。（5）本發(fā)明在1.0~1.3GHz，1.8~2.7GHz，2.85~3GHz等頻段駐波比小于2，在3000MHz時(shí)，其增益可達(dá)到11.7dB，相比普通螺旋天線性能有較大的提升。故本發(fā)明可以廣泛的應(yīng)用于電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣局部放電的在線檢測，特別適用于氣體絕緣組合電器（GIS）內(nèi)部局部放電在線監(jiān)測領(lǐng)域，能有效的對GIS內(nèi)部的局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部的絕緣故障或缺陷并對GIS內(nèi)部的絕緣情況進(jìn)行在線評估，以避免停電事故的發(fā)生，對電力系統(tǒng)供電的安全可靠性具有重要意義。

附圖說明：本申請的具體結(jié)構(gòu)由以下的附圖和實(shí)施例給出：

圖1是矩形平面螺旋天線印制電路板正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是該外置超高頻傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖例：1、介質(zhì)板；2、矩形平面螺旋天線；3、終端蝶形振子加載；4、饋電點(diǎn)；5、金屬背腔；6、信號傳輸電纜；7、射頻接插件。

具體實(shí)施方式：

本申請不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本申請的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。

實(shí)施例：如圖1、2所示，檢測氣體絕緣組合電器局部放電在線監(jiān)測外置超高頻傳感器，其特征在于：其包括介質(zhì)板1，所述介質(zhì)板1上表面兩側(cè)蝕刻有蝶形振子3，介質(zhì)板1正面固定有矩形平面螺旋天線2，所述矩形平面螺旋天線2呈以矩形對角線交點(diǎn)為對稱點(diǎn)的中心對稱矩形平面螺旋線，矩形平面螺旋線的起始端為平行雙線的饋電點(diǎn)4，與信號傳輸電纜6連接，信號傳輸電纜6另端與固定在金屬背腔5側(cè)壁處的射頻接插件7相連，所述金屬背腔5固定在介質(zhì)板1背面。

所述介質(zhì)板1的材料為環(huán)氧樹脂。所述介質(zhì)板1為長100mm，寬64mm，厚度為2mm的矩形。在所述介質(zhì)板1的中心處，設(shè)置兩個(gè)通孔，即信號傳輸電纜置入孔，以便所述的信號傳輸電纜6穿過，為平行雙線饋電。

所述矩形平面螺旋天線2的材料為銅錫合金。所述矩形平面螺旋天線2直接通過印刷電路板蝕刻而成，所述矩形平面螺旋天線2呈以矩形對角線交點(diǎn)為對稱點(diǎn)的中心對稱，矩形平面螺旋線的起始端為平行雙線的饋電點(diǎn)4，與所述信號傳輸電纜6連接。為了獲得較好的輻射特性，所述螺旋線的圈數(shù)取7圈，螺旋輻射體的寬度和縫隙的寬度相等，構(gòu)成互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。所述矩形平面螺旋天線2的工作頻帶為：500~3000MHz。

所述蝶形振子3蝕刻于介質(zhì)板1正面，材料為銅錫合金。所述兩蝶形振子3加載在矩形平面螺旋線的末端，張角為120°。

所述金屬背腔5，材料為鋁合金。所述金屬背腔底部為圓弧形長100mm，寬70mm，高50mm的類長方體形置于介質(zhì)板1背面。為了方便安裝、固定在GIS盆式絕緣子上，所述金屬背腔5底部兩端各伸長15mm，并開一條形槽，槽寬5mm。所述金屬背腔5側(cè)面安裝一射頻接插件7，所述射頻接插件7采用SMA座，引出信號到后續(xù)數(shù)據(jù)處理裝置。所述金屬背腔5，通過螺栓和密封膠固接在上述介質(zhì)板1上。

所述信號傳輸電纜6為市購的高頻同軸電纜，其平均特性阻抗為50Ω。在上述兩個(gè)饋電點(diǎn)4上分別焊接一根，所述信號傳輸電纜6通過所述介質(zhì)板1中央的傳輸電纜置入孔，與饋電點(diǎn)4用焊錫焊接。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本申請的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要技術(shù)特征，來滿足不同情況的需要。