用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器制造技术

本发明专利技术属于天线技术领域，公开了用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器。本发明专利技术将阿基米德平面螺旋天线和指数渐变式高间隙比巴伦均设置在柔性基板的上方，且两者共面，将同轴接头设置在柔性基板的下方；指数渐变式高间隙比巴伦的始端与同轴接头连接，终端与阿基米德平面螺旋天线的始端相连；指数渐变式高间隙比巴伦为双臂结构，并采用指数渐变线的形式逐步改变间隙比，间隙比的最大值大于等于5；小型化内置柔性天线传感器用于耦合电气设备局部放电辐射的特高频波段的电磁波信号。本发明专利技术通过指数渐变式高间隙比巴伦降低阻抗，扩大使用范围，通过巴伦和天线本体共面实现轴向小型化，采用柔性基底实现与电气设备内部复杂结构的共形。内部复杂结构的共形。内部复杂结构的共形。

【技术实现步骤摘要】
用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器


[0001]本专利技术属于天线
，更具体地，涉及用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器。

技术介绍

[0002]局部放电是电力设备在足够强的电场的作用下局部范围内发生的放电现象，长期的局部放电会使绝缘系统的绝缘强度急剧下降，这也是使高压电力设备绝缘损坏的一个重要因素。局部放电的过程中，将产生上升时间小于1ns的脉冲电流，其击穿过程快，并能激发数GHz的电磁波。特高频检测法具有抗干扰能力强，稳定性高等优点，被广泛的用于局部放电监测领域。
[0003]特高频检测法的关键在于天线传感器的设计优化，通过设计出特定频段的天线耦合局部放电辐射的特高频段电磁波信号。目前用于局部放电检测领域的内置式螺旋传感器都是刚性基底，在安装过程中存在不能与电气设备内部复杂结构（例如，弧形气体绝缘全封闭组合电器GIS、弧形套管、弧形电力互感器等）共形的问题，导致天线在内置时需要改变电气设备的结构。此外，由于天线制作的材料是铜，因此刚性天线伸入到电气设备内部后存在破坏设备内部电磁平衡的危险。螺旋天线的有效工作需要设计巴伦来实现平衡馈电和阻抗匹配，刚性基底巴伦的存在增加了螺旋天线的剖面高度，安装时降低了空间利用率，不利于实际应用。
[0004]目前国内外对柔性天线的研究多集中在通信领域与可穿戴设备领域，比如用于穿戴和通信的柔性天线等，而且研究还处于起步阶段，柔性天线检测的电磁波频段高于3GHz，无法利用现有柔性天线进行电力设备局放点特高频（300MHz~3GHz）频段电磁波信号的检测。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器，使得天线传感器能够用于电力设备局部放电检测，天线传感器与电气设备内部复杂结构能够共形，能够减小天线传感器的轴线尺寸，实现器件小型化，在降低阻抗的同时扩大使用范围。
[0006]本专利技术提供用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器，包括：柔性基板、阿基米德平面螺旋天线、指数渐变式高间隙比巴伦和同轴接头；所述阿基米德平面螺旋天线和所述指数渐变式高间隙比巴伦均设置在所述柔性基板的上方，且所述阿基米德平面螺旋天线和所述指数渐变式高间隙比巴伦共面；所述同轴接头设置在所述柔性基板的下方；所述指数渐变式高间隙比巴伦的始端与所述同轴接头连接，所述指数渐变式高间隙比巴伦的终端与所述阿基米德平面螺旋天线的始端相连；所述指数渐变式高间隙比巴伦为双臂结构，所述指数渐变式高间隙比巴伦采用指
数渐变线的形式逐步改变间隙比，所述间隙比定义为巴伦臂宽与巴伦两臂间隙之间的比值；所述指数渐变式高间隙比巴伦的间隙比的取值范围为，其中，t大于等于5；所述小型化内置柔性天线传感器用于耦合电气设备局部放电辐射的特高频波段的电磁波信号。
[0007]优选的，所述指数渐变式高间隙比巴伦的间隙比的取值范围为。
[0008]优选的，所述指数渐变式高间隙比巴伦采用多段逐步改变间隙比的方式，所述指数渐变式高间隙比巴伦包括第一段和第二段，所述第一段对应的间隙比的取值范围为，所述第二段对应的间隙比的取值范围为。
[0009]优选的，所述指数渐变式高间隙比巴伦的始端的宽度为3mm，所述指数渐变式高间隙比巴伦的终端的宽度为1mm。
[0010]优选的，所述阿基米德平面螺旋天线为双臂自互补结构，所述阿基米德平面螺旋天线包括位于内部的标准阿基米德螺旋结构和位于外部的正弦波加载螺旋结构。
[0011]优选的，所述阿基米德平面螺旋天线的总圈数为10.5圈，前6.5圈为所述标准阿基米德螺旋结构，后4圈为所述正弦波加载螺旋结构；所述阿基米德平面螺旋天线的宽度为1.5mm。
[0012]优选的，所述阿基米德平面螺旋天线的内径小于等于12.5mm，外径为75mm。
[0013]优选的，所述小型化内置柔性天线传感器的工作频段为610MHz~3GHz。
[0014]优选的，所述柔性基板采用聚酰亚胺制作而成，所述柔性基板的厚度为0.20~0.35mm。
[0015]优选的，所述同轴接头采用SMA接头。
[0016]本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：在专利技术中，将阿基米德平面螺旋天线和指数渐变式高间隙比巴伦均设置在柔性基板的上方，且阿基米德平面螺旋天线和指数渐变式高间隙比巴伦共面，将同轴接头设置在柔性基板的下方。本专利技术采用柔性基底实现与电气设备内部复杂结构的共形，通过巴伦和天线本体共面实现轴向小型化。本专利技术采用的指数渐变式高间隙比巴伦为双臂结构，且采用指数渐变线的形式逐步改变间隙比，将间隙比定义为巴伦臂宽与巴伦两臂间隙之间的比值，间隙比的取值范围为，t大于等于5。本专利技术提出了一种与现有技术均不同的降低阻抗的方式，通过指数渐变式高间隙比巴伦降低阻抗，并扩大使用范围。本专利技术具有体积小、安装方便、可以随电力设备弧形结构共形、方向性好，超宽带、阻抗匹配性能良好等特点，可有效接收特高频信号，且共形后基本不影响天线的性能，满足局部放电特高频天线的设计要求，提高了内置天线检测能力和应用的灵活性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器的正面结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器的反面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器中阿基米德平面螺旋天线的示意图；
图4为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器中指数渐变式高间隙比巴伦的平面结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器中指数渐变式高间隙比巴伦的第一段和第二段的位置示意图；图6为恒定间隙比巴伦（间隙比为5）与阿基米德平面螺旋天线相连的结构示意图；图7为采用不同间隙比时的恒定间隙比巴伦的阻抗匹配效果图；图8为指数渐变式高间隙比巴伦（最小间隙比为1.46，最大间隙比为9.3）与恒定间隙比巴伦（间隙比为9）的阻抗匹配效果对比图；图9为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器与电力设备弧形结构共形的示意图；图10为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器在不同形变程度下的实测电压驻波比图；图11为基本形式的阿基米德平面螺旋天线在未弯曲情况下的仿真电压驻波比图；图12为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器在不同形变程度下且在1GHz时的二维方向图；图13为本专利技术实施例提供的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器内置时的局部放电测量结果。
[0018]其中，1
‑
柔性基板、2
‑
阿基米德平面螺旋天线、3
‑
指数渐变式高间隙比巴伦、4
‑
同轴接头。
具体实施方式
[0019]为了更好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器，其特征在于，包括：柔性基板、阿基米德平面螺旋天线、指数渐变式高间隙比巴伦和同轴接头；所述阿基米德平面螺旋天线和所述指数渐变式高间隙比巴伦均设置在所述柔性基板的上方，且所述阿基米德平面螺旋天线和所述指数渐变式高间隙比巴伦共面；所述同轴接头设置在所述柔性基板的下方；所述指数渐变式高间隙比巴伦的始端与所述同轴接头连接，所述指数渐变式高间隙比巴伦的终端与所述阿基米德平面螺旋天线的始端相连；所述指数渐变式高间隙比巴伦为双臂结构，所述指数渐变式高间隙比巴伦采用指数渐变线的形式逐步改变间隙比，所述间隙比定义为巴伦臂宽与巴伦两臂间隙之间的比值；所述指数渐变式高间隙比巴伦的间隙比的取值范围为，其中，t大于等于5；所述小型化内置柔性天线传感器用于耦合电气设备局部放电辐射的特高频波段的电磁波信号。2.根据权利要求1所述的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器，其特征在于，所述指数渐变式高间隙比巴伦的间隙比的取值范围为。3.根据权利要求1所述的用于电力设备局部放电检测的小型化内置柔性天线传感器，其特征在于，所述指数渐变式高间隙比巴伦采用多段逐步改变间隙比的方式，所述指数渐变式高间隙比巴伦包括第一段和第二段，所述第一段对应的间隙比的取值范围为，所述第二段对应的间隙比的取值范围为。4.根据权利要求1所述的用于电力设备局部放电检测的小型化内置...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩景琦，张国治，张晓星，赵军，刘健犇，张硕，陈康，田双双，吴铁洲，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：