[发明专利]一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线及调试方法

说明书

本发明公开了一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线及调试方法，本发明所述的磁天线包括上、中、下三个单元，各单元均包含可组合填充不同特性磁性材料的介质填充体，一组线圈绕组围绕在磁性介质填充体上，线圈绕组与调谐电容并联；中单元还额外增加了一个次级线圈绕组，作为信号的输出。本发明所述的调试方法包括以下步骤：a、制作不同频段的磁接收单元，满足接收放电电磁波对频率覆盖的需求；b、对各单元进行几何配置，保证各单元方向性图零点一致；c、对各单元间距进行调整，保证幅频特性的平坦性。本发明可实现超宽带接收，其磁天线具有很强的方向性图零点，适合故障绝缘子高压放电电磁波的接收和来波方向测量。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线及调试方法。

背景技术

目前电力系统输电线路及变电站使用巨量的瓷质绝缘子。瓷绝缘子长期受工频电压、日晒雨淋、灰盐霾、机械应力、雷电等作用，会发生劣化现象，劣化绝缘子由于内绝缘低于外绝缘，在雷击、工频、污闪等过程中发生内绝缘击穿，由此引发绝缘子掉串，严重威胁电网的安全运行。

当前绝缘子现场检测主要采用火花间隙法、超声波法、红外测温法、红外成像法，但依靠人工检测方式进行，有的还需要在停电状态下检测，已经无法满足现代电网运维检需求。

运行中的低(零)值绝缘子必定产生放电电磁波是其故障的本质物理现象，因此，如何接收放电产生的电磁波信号进行绝缘子故障的检测成为了研究的热点。实验表明：放电电磁波其主要频率分量在1-10MHz范围，主要集中在3MHz—5MHz之间。

获取故障绝缘子放电产生的电磁波并定位故障绝缘子，重点要解决的是电磁波接收装置具备空间接收的指向性和高灵敏度和超宽带。电天线可以超宽带接收，灵敏度也可以很高，但存在空间指向性模糊，天线尺寸过长等缺点；选择磁性天线，灵敏度和指向性及体积小是其优点；但其超带宽目前很难实现，也是制约使用磁性天线的重要原因。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线，磁天线具有很强的方向性零点，可用于测向；通过改进，在保持强的方向性零点特性基础上，使其工作在超宽频段和具备较好的工作带宽，以满足接收故障绝缘子高压放电电磁波的需要。本发明的另一目的是提供磁天线调试方法，以满足对故障绝缘子高压放电电磁波超宽带接收；以及使磁天线具备很强的方向性零点，并实现对故障绝缘子高压放电电磁波来波方向的测定。

本发明的技术方案是：

本发明所述的一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线，包括上、中、下三个单元，各单元均包含可组合填充不同特性磁性材料的介质填充体，一组线圈绕组围绕在磁性介质填充体上，线圈绕组与调谐电容及可变电阻并联；中单元还额外增加了一个次级线圈绕组，作为信号的输出。上、中、下三个单元构型的一致性，便于模块化的设计，也有利于调试。

磁性介质填充体为圆柱体，内嵌有三个小的圆柱体为磁性材料的填充体，呈等边三角形分布，三个小的圆柱体可分别填充相同或不同特性的磁性介质材料。通过选择不同特性磁性介质材料的组合，使得单元工作频段和工作的带宽发生改变。可供选择的不同磁性介质材料相对导磁率分别为2、5、10、20、50。相对导磁率越高，更利于接收低频段的信号；所填充的不同磁性介质材料的相对导磁率差别越大，其工作的带宽会越宽。

线圈绕组可改变圈数、圈与圈之间的间距，线圈可在介质填充体上滑动。圈数增多，工作频率变低；圈数少，工作频率升高；圈与圈之间的间距增加，工作频率升高；线圈越往介质填充体两端滑动，工作频率升高，带宽相对变窄。制作线圈绕组的线为多股软铜线。相比较单股铜线，工作带宽得到进一步提升。线圈绕组并联了一可变电阻和可变电容。通过改变可变电阻的阻值可以调整接收信号的带宽，通过改变可变电容的容值可以调整接收信号的中心频率点，两者增强了天线设计的灵活性。

中间单元增加的作为信号输出的次级线圈绕组圈数比初级的线圈圈数少，实现从高阻抗到低阻抗的变换。