[发明专利]GIS局部放电在线检测外置多频带特高频传感器

说明书

技术领域

本发明属于电气设备内部局部放电在线监测技术领域，具体涉及一种应用于气体绝缘组合电器内部局部放电在线检测的外置超高频传感器。

背景技术

气体绝缘组合电器(简称GIS)具有结构紧凑、占地面积小、运行安全可靠、维护工作量小、检修周期长等优点，在电力系统的发电厂及变电站中得到了广泛应用。但是，在GIS中因各种原因所产生的绝缘缺陷在强电场的作用下将引发局部放电(简称PD)，PD的持续发展会造成绝缘劣化甚至绝缘击穿，导致停电事故，给国民经济造成严重损失。当GIS发生PD时，将伴随产生丰富电磁波信号，因为GIS是良好的波导体，故电磁波能够沿着GIS的同轴波导结构轴向传播。实际运行的GIS是由许多间隔组成，每个间隔直接用盆式绝缘子封闭并实现间隔的连接，这样产生的电磁波信号还会从盆式绝缘子处向外泄露。

目前，按照PD检测传感器安装位置中，传感器安装在GIS设备内部，在设计建造时就必须进行设计和安装，其优点是灵敏度高，抗电磁干扰能力强，检测效果好。

但是，目前的PD检测传感器需要提前安装，对于大量已经投运的GIS来说，对其进行拆卸、改装、重新安装内置式传感器几乎不可能。一是因为大量改装运行中的GIS，会造成不必要的停电，增加经济成本；二是改装GIS并安装内置式传感器会破坏最初GIS设计的局部结构，改变局部电场分布。另外，GIS在拆卸安装过程中不可避免的会带来一些绝缘缺陷，破坏GIS内部的电气绝缘效果。

因此，现有的传感器需要改进。

发明内容

本发明的目的是解决PD检测传感器需要提前安装或是抗干扰能力低的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，GIS局部放电在线检测外置多频带特高频传感器，包括贴片、馈线、介质基板、接地层、SMA型接口、封装盒、同轴射频电缆和高速数字采集器。

所述介质基板的一侧板面上覆盖贴片、另一侧覆盖金属接地层。所述贴片与馈线连接。

所述介质基板被封装在封装盒中，所述SMA型接口安装在所述封装盒上。所述馈线与SMA型接口连接。所述SMA型接口通过同轴射频电缆与高速数字采集器连接。

所述贴片包括第一段金属贴片、第二段金属贴片和第三段金属贴片。

所述第一段金属贴片是矩形天线，所述矩形的长×宽为43mm×37mm。

所述第二段金属贴片是一段长度为546mm的回形天线。所述回形天线的一端悬空另一端与馈线相连。

所述矩形天线嵌套在回形天线上，二者共有11个交点和两段重合线。所述矩形天线与回形天线的第一段重合线的长度为40mm、宽度为1mm，经过了回形天线的四个1mm的间隙。所述矩形天线与回形天线的第二段重合线的长度总计为42mm，这一段中，长度为5mm的一段的宽度为1mm，其余部分宽度为1.5mm。

所述第三段金属贴片是一段长度为103mm、宽度为1mm的框形天线。所述框形天线的两端均连接在矩形天线上。所述框形天线中，长度为50mm的一段与回形天线相连，这一段中，长度为40mm的一段的两侧与回形天线相连、其余部分只有一侧与回形天线相连。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，具体地：

1.在40MHz到2GHz范围内具有多个检测频带，部分检测频带较宽，检测频带内驻波比小于2，能够记录PD的大部分信息，具有实际意义；

2.通过独特的贴片结构的设计，有效地缩小了天线的尺寸；

3.输出阻抗为50Ω，易于与信号传输线路形成阻抗匹配；

4.具有良好的方向性，对从盆式绝缘子法向方向传出的UHF信号具有较高增益，有利于屏蔽周围其他方向的干扰信号。

故本发明可以广泛的应用于电气设备内部绝缘PD的在线检测，特别适用于GIS内部局部放电在线监测领域，能有效的对GIS内部的PD进行在线监测，及时发现GIS内部的绝缘缺陷，并为GIS绝缘状态的在线评估提供基础，以避免停电事故的发生，保障电力系统供电的安全可靠性。

附图说明

图1为本发明的外部结构图；

图2为本发明的使用状态图；

图3为本发明的内部剖视图；

图4为本发明的金属贴片的形状结构图；

图5为本发明的微带天线在0.04G～2G范围内的实测驻波比曲线图；

图6为本发明的金属贴片。