一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，包括金属壳体，所述金属壳体为一端带敞口的封闭性腔体，且所述敞口端形状和大小分别与金属盆式绝缘子开孔形状和大小相匹配，所述金属壳体的内腔中由下至上依次电信号连接有蝶形微带天线和信号处理模块，所述金属壳体的体壁上设置有连接插头，所述金属壳体的敞口端外侧设置有屏蔽罩。本发明专利技术采用在碟形微带天线的辐射贴片和接地贴片上均开设三角形孔的结构与信号处理模块对碟形微带天线接收到的电磁波信号依次进行多级处理的技术手段的结合，在提高了本传感器的检测灵敏度高和抗干扰能力的同时，使得测试结果更加准确、精度更高。

A very high frequency sensor for pouring holes in GIS metal pots

The invention discloses a UHF sensor for GIS metal hole pouring basin, comprising a metal shell, wherein the metal casing is with one end closed cavity open, and the open end of the size and shape are respectively matched with the metal insulator hole shape and size, the cavity of the metal shell the followed from electrical signal is connected with a butterfly shaped microstrip antenna and signal processing module, the metal shell body is provided with a connecting plug, wherein the metal casing is arranged on the outer side of the open end of the shield. With the technical means of the invention adopts the structure of the electromagnetic wave signal and the signal processing module of radiation patch antenna in the dish and a ground patch are formed on the triangular hole of the disc microstrip antenna received in multistage processing, improve the detection sensitivity of the sensor and the high degree of anti-interference ability at the same time and make the test results more accurate and more accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器
本专利技术属于高压电力设备局部放电检测
，尤其是涉及一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器。
技术介绍
特（超）高压设备技术复杂，其运行可靠性影响电网的安全运行，对保障国家能源安全具有重要意义。GIS是特（超）高压变电站的重要设备，是保证特高（超）压工程正常运行的基础，一旦故障可能导致特（超）高压线路（电网）解列甚至全停。此外，由于GIS故障进行非计划停电检修时，不仅需大量人力物力，还需较长的维修时间，这将带来巨大的经济损失，所以在GIS发生故障之前，如果能够检测并判断它的内部缺陷情况，显得尤为重要。特高频法是通过特高频传感器接收因GIS局部放电产生的电磁波信号，实现局部放电的检测。关于放电脉冲电磁信号的特性研究主要集中在1.5GHz以下的频段，对放电信号的各种检测也基本都落在该频段内。目前，市场上特高频传感器主要用于没有保护金属环的GIS盆式绝缘子处检测局部放电，但是近来年由于GIS设备中盆式绝缘子采用了金属带耐侯性防护技术，根据电磁波传播理论，电磁波经过一个缝隙或者孔时传播泄露的电磁波信号在频谱上发生了较大变化，泄露信号频谱特性与缝隙的大小具有密切关系，频率偏低的部分受到的衰减影响最大，以此现有特高频传感器无法检测。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，解决了传感器抗干扰能力差、检测灵敏度低以及检测结果不够精确的问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，包括金属壳体，所述金属壳体为一端带敞口的封闭性腔体，且所述敞口端形状和大小分别与金属盆式绝缘子开孔形状和大小相匹配，所述金属壳体的内腔中由下至上依次电信号连接有蝶形微带天线和信号处理模块，所述金属壳体的的体壁上设置有连接插头，所述金属壳体的敞口端外侧设置有屏蔽罩；所述信号处理模块包括电源电路以及依次电信号相连的带通滤波器、低噪声放大器、对数检波器和信号放大器，所述蝶形微带天线与所述带通滤波器电信号相连，所述电源电路为所述带通滤波器、所述低噪声放大器、所述对数检波器和所述信号放大器提供电能。优选地，所述蝶形微带天线包括介质基板，所述介质基板上表面设置辐射贴片，所述介质基板下表面设置接地贴片和微带巴伦，所述辐射贴片通过第一微带线与所述微带巴伦连接，所述接地贴片通过第二微带线与所述微带巴伦连接，所述辐射贴片和所述接地贴片均为半圆形和矩形相接为一体的形状。优选地，所述介质基板的材质为环氧树脂纤维，其相对介电常数为εr=4.4。优选地，所述介质基板的厚度为1mm。优选地，所述辐射贴片和所述接地贴片在与所述介质基板平行的平面内的投影相切并对称。优选地，所述辐射贴片和所述接地贴片上均开有三角形孔。优选地，所述三角形孔为以所述半圆形的水平半径为对称中心线的等腰三角形孔，所述等腰三角形孔的底边长C2=16mm，高H5=7mm，所述等腰三角形孔的底边与所述矩形的外侧边之间的距离C3=15mm。优选地，所述半圆形的半径R=16mm，所述矩形的长为C1=32mm，所述矩形的宽W4=9mm。优选地，所述第一微带线的长H1=25mm，宽W1=3mm；所述第二微带线的长H2=25mm，宽W3=3mm。优选地，所述微带巴伦上部为圆台纵截面结构，上端宽W3=3mm，高H3=10mm，下端宽W2=41mm，所述微带巴伦下部为矩形结构且高H4=3mm。优选地，所述低噪声放大器选用ADL5523低噪声放大器，其工作频率为400MHz至4000MHz。优选地，所述的对数检波器选用AD8313对数检波器。优选地，所述连接插头为组合式航空插头-N型接口。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对目前的特高频传感器存在传感器抗干扰能力差、检测灵敏度低以及检测结果不够精确的问题，提供一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，采用金属壳体与GIS金属盆式绝缘子缝密封连接，金属盆式绝缘子将局部放电特高频电磁波辐射到GIS体外由蝶形微带天线接收，经过信号处理模块对碟形微带天线接收到的电磁波信号依次进行多级处理，即先经过带通滤波器滤除500MHZ以下和4GHZ以上的电磁波信号，之后通过低噪声放大器放大接收的电磁波信号，然后通过对数检波器将差分输入处的调制RF信号精确地转换为直流输出处的等效dB标度值，之后经过信号放大器后传出，这样将碟形微带天线接收到的局部放电特高频电磁波依次经过带通滤波器、低噪声放大器、对数检波器和信号放大器对电磁波信号进行处理，在提高了检测灵敏度高和抗干扰能力的同时，使得测试结果更加准确、精度更高。同时，金属外壳设置在盆式绝缘子和屏蔽装置之间形成的一个封闭空间内，有效抑制外部电磁波的干扰，保证了检测的高灵敏度。另外，碟形微带天线采用由半圆形和矩形相接为一体的形状的金属贴片作为辐射贴片，辐射贴片通过微带传输线即微带线馈电，微带传输线的长、宽经过特别设计。在介质基板的另一面采用同样大小的一块由半圆形和矩形相接为一体的形状金属贴片作为接地贴片，辐射贴片与接地贴片对称上下放置，即辐射贴片与接地贴片在与介质基板平行的平面内的投影相切并对称。接地贴片与微带巴伦通过微带传输线相连。通过微带线与微带巴伦设计能够使天线在相应频段实现阻抗匹配。通过在碟形微带天线的辐射贴片和接地贴片上均开设三角形孔的结构，这样能够使碟形微带天线的阻抗分布圆在GIS金属盆式绝缘子局部放电特高频电磁波的有效频带范围内实现收缩，从而实现碟形微带天线的阻抗在这个有效频段内有最佳的匹配。同时微带巴伦的加入相当于在不对称的同轴线结构与天线间插入一个不平衡到平衡的转换器。即通过微带巴伦的合理设计能够将不平衡电流转换成平衡电流，保证了天线的性能。通过微带线与巴伦结构使得天线的频带展宽，在1.95GHz~3.2GHz频率范围内有良好的频率响应特性。而且由于微带巴伦的加入使得天线的特性阻抗为50欧姆，能够直接与后端电路匹配。又由于微带巴伦结构的设计能够将不平衡电流转换成平衡电流，此微带天线可以使用同轴线直接馈电，避免了同轴内外导体的不对称性带来的天线上电流分布不对称使得天线不匹配的影响。本专利技术采用在碟形微带天线的辐射贴片和接地贴片上均开设三角形孔的结构与信号处理模块对碟形微带天线接收到的电磁波信号依次进行多级处理的技术手段的结合，在提高了本传感器的检测灵敏度高和抗干扰能力的同时，使得测试结果更加准确、精度更高。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的碟形微带天线的结构示意图。图3为本专利技术的碟形微带天线上表面的结构示意图。图4为本专利技术的碟形微带天线下表面的结构示意图。图5为本专利技术的信号处理模块的结构框图。图6为本专利技术通过HFSS仿真得到的碟形微带天线和半圆形天线的回波损耗对比图。图7为本专利技术通过HFSS仿真得到的碟形微带天线的驻波比图。图8为本专利技术的碟形微带的输入阻抗图。图9为本专利技术的碟形微带天线辐射的三维立体增益方向图。图10为本专利技术的蝶形微带天线频率为2.5GHz的辐射E面方向图。图11为本专利技术的蝶形微带天线频率为2.5GHz的辐射H面方向图。图12为本专利技术通过AgilentTechologiesN5230测得的碟形微带天线的回波损耗图。图13为本专利技术通过Agilen本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，其特征在于：包括金属壳体，所述金属壳体为一端带敞口的封闭性腔体，且所述敞口端形状和大小分别与金属盆式绝缘子开孔形状和大小相匹配，所述金属壳体的内腔中由下至上依次电信号连接有蝶形微带天线和信号处理模块，所述金属壳体的的体壁上设置有连接插头，所述金属壳体的敞口端外侧设置有屏蔽罩；所述信号处理模块包括电源电路以及依次电信号相连的带通滤波器、低噪声放大器、对数检波器和信号放大器，所述蝶形微带天线与所述带通滤波器电信号相连，所述电源电路为所述带通滤波器、所述低噪声放大器、所述对数检波器和所述信号放大器提供电能。

【技术特征摘要】
1.一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，其特征在于：包括金属壳体，所述金属壳体为一端带敞口的封闭性腔体，且所述敞口端形状和大小分别与金属盆式绝缘子开孔形状和大小相匹配，所述金属壳体的内腔中由下至上依次电信号连接有蝶形微带天线和信号处理模块，所述金属壳体的的体壁上设置有连接插头，所述金属壳体的敞口端外侧设置有屏蔽罩；所述信号处理模块包括电源电路以及依次电信号相连的带通滤波器、低噪声放大器、对数检波器和信号放大器，所述蝶形微带天线与所述带通滤波器电信号相连，所述电源电路为所述带通滤波器、所述低噪声放大器、所述对数检波器和所述信号放大器提供电能。2.根据权利要求1所述的一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，其特征在于：所述蝶形微带天线包括介质基板，所述介质基板上表面设置辐射贴片，所述介质基板下表面设置接地贴片和微带巴伦，所述辐射贴片通过第一微带线与所述微带巴伦连接，所述接地贴片通过第二微带线与所述微带巴伦连接，所述辐射贴片和所述接地贴片均为半圆形和矩形相接为一体的形状。3.根据权利要求2所述的一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，其特征在于:所述介质基板的材质为环氧树脂纤维，其相对介电常数为εr=4.4。4.根据权利要求2所述的一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，其特征在于：所述介质基板的厚度为1mm。5.根据权利要求2所述的一种用于GIS金属盆浇注孔处的特高频传感器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李应文，郝曙光，沈辉，李璐，曲欣，张劲光，王晓辉，王玉贤，李许静，王来军，韩丽明，鲁永，王敏，牛田野，王校丹，赵胜男，胡润阁，王煜菲，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司检修公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41