GIS局部放电外置超高频检测系统

研制了宽带和窄带两种超高频外置天线传感器,两种传感器增益均大于1,驻波比在其有效带宽范围内均小于2,均能用于GIS局部放电超高频检测。设计了高性能放大器和半分布参数超高频滤波器,工作频带为300～1000MHz,完全覆盖了两种传感器的工作频带。性能测试表明,传感器和滤波放大器性能优良,频率匹配,能满足超高频信号检测预处理的要求。通过对绝缘子表面金属污染缺陷产生的局部放电信号进行检测研究表明,超高频检测系统能够检测到超高频段微弱的局部放电信号,并能抑制低频段干扰,为后续模式识别的研究打下了基础。     

局部放电检测用超高频天线的设计与性能对比

根据高压电力设备局部放电信号检测的需要,基于PCB技术设计并制作了四种不同原理和结构尺寸的超高频天线,仿真分析了其性能参数,检验所设计天线用于局部放电超高频检测法的可行性。利用矢量网络分析仪测试天线的端口特性,验证了天线的电压驻波比等参数。基于GTEM小室提供标准场,在不同工作频率下分别对四种天线样机的天线系数进行了标定,得到各天线系数的拟合公式与曲线。采用针-板放电模型作为局部放电源,基于脉冲电流法测量参考放电量,对所设计的天线进行了局部放电测试实验,采集天线接收到的局放信号波形。仿真和实验结果表明微带天线与缝隙天线工作带宽和增益较低;偶极子天线与螺旋天线在工作频带内损耗低、增益高、阻抗匹配效果较好,检测局部放电信号的效果良好。     

基于曲流技术和遗传算法的局部放电检测微带天线

基于微带天线原理设计了一种新型全向型局部放电特高频天线传感器。采用曲流技术对微带天线结构进行改进,增加天线的工作带宽。采用遗传算法对改进结构参数进行优化设计,使天线工作带宽达到最高。改进型微带天线的工作带宽为450 MHz~2 800 MHz,覆盖了局部放电特高频信号的主要频率范围。同时天线具有体积小、近似全向测量、增益高和灵敏度高的优点。模拟绝缘缺陷局部放电检测试验结果表明,该型天线可以有效检测典型局部放电特高频信号,满足变电站现场局部放电检测要求。     

检测GIS局部放电的超高频微带贴片天线设计

设计了一种可提取局部放电超高频信号的微带天线,测试了天线的频率响应,并搭建了一套基于脉冲电流法和超高频法的局部放电检测系统,提取了SF6气体在针板间隙和绝缘介质内部空穴中的放电信号,比较分析了微带天线与高频罗戈夫式线圈的检测性能。结果表明：这种新型超高频天线能够有效提取局部放电信号,并且小型轻便,现场安装无需改变电气回路,抗干扰能力优于高频罗氏线圈,且能为放电类型的识别和干扰信号的排除提供参考,适于变电站GIS类设备的局部放电在线监测。     

开关柜局部放电超高频在线监测天线的研究

本文针对高压开关柜局部放电超高频检测天线应具有宽频带、高增益、小尺寸的性能要求,引入Koch分形结构和空气层理论,设计出了一种新型的Koch分形微带天线。采用仿真软件HFSS对天线模型的结构参数进行优化分析,选取一组最优参数制作天线实物。仿真结果是,天线尺寸180mm×180mm,VSWR5的检测频带为535～825MHz,天线的平均增益为1.5dB。仿真结果表明该天线满足开关柜局部放电超高频检测要求。     

用于变压器局部放电检测的超高频传感器的初步研究

传统的局部放电检测方法，由于测量频带窄、抗干扰能力差、信息量少，已经不能满足变压器局部放电检测（特别是在线检测）的需要，因此，近年来提出的超高频检测技术得到了较快的发展。根据GIS中超高频检测的经验，并结合变压器的结构和放电特性，该文研制了一种宽带超高频传感器，其有效带宽为500～1500MHz。用天线理论对传感器的特性加以分析并在实验室中进行了性能实测，结果表明该传感器具有良好的使用特性，该文用该传感器研究局部放电信号，在其有效频率范围内可以精确地提取放电发射的电磁信号，从而为进一步研究超高频局部放电检测技术在变压器中的应用奠定了基础。     

检测GIS局部放电的矩形平面螺旋天线研究

相比脉冲电流法,超高频法更适用于在线监测中检测局部放电信号。为此,设计了一种用于气体绝缘组合电器(GIS)局部放电检测的外置矩形平面螺旋天线传感器。该传感器可方便地从盆式绝缘子处接收局部放电产生的电磁泄漏信号,并能有效抑制周围空间低频电磁干扰。同时,采用矩形平面螺旋、终端蝶形振子加载、金属背腔等技术手段,既满足了天线小型化的要求,又能得到较好的驻波比特性。理论计算和实验室实测特性数据表明,该宽带天线在超高频(UHF)频段内,有较好的检测性能,并具有多频段选择特性。     

电力变压器超高频局部放电测量系统

研制了一套超高频局部放电测量系统 ,用于提取油中局部放电辐射的超高频电磁信号。对超高频天线的测试结果表明 ,在 5 0 0～ 15 0 0MHz的频带范围内 ,天线具有良好的使用特性。为确保提取到的放电信号真实可靠 ,研究了测量中典型干扰信号的特征。实验测量表明该系统可以很好地用于油中超高频局部放电检测。     

GIS局部放电检测用外置传感器性能仿真分析及其设计

超高频局部放电检测法是通过超高频传感器传感GIS内部局部放电所产生的0.3~3 GHz的超高频电磁波,从而实现局部放电的检测和定位,并实现抗干扰。利用高频有限元仿真软件Ansoft HFSS对用于GIS局部放电的常用外置传感器进行仿真,分析了传感器设计参数对其性能的影响,在此基础上设计出工作频带为354~443 MHz的矩形微带贴片窄带传感器和0.5~3 GHz的双臂平面等角螺旋传感器。     

超高频技术在电力设备局部放电在线检测中的应用

从传感器、超高频信号的采集处理、信号的模式识别及超高频信号的标定等几个关键技术出发,对超高频法在电力设备局部放电在线检测中的应用现状进行了综述,并对超高频法在实际应用中存在的问题进行了探讨。最后,展望了超高频局部放电在线检测技术的发展前景。     

电力电缆局部放电检测超高频传感器的研制

根据高压电力电缆及接头的结构特点,设计了一种用于局部放电超高频检测的内置式矩形螺旋加载探针超高频天线,阐明了该天线的结构,给出了天线参数的计算原则和方法.将微带紧缩探针馈电技术应用于平面螺旋印刷天线,通过优化参数,使得天线在检测频段内有良好的驻波比特性、较高的增益和稳定的检测方向.经仿真计算和实测得到天线的工作频带为3...     

一种用于GIS局部放电检测的新型特高频传感器

研制了一种用于GIS局部放电检测的宽带特高频外部传感器,其有效带宽为300～3000MHz。用天线理论对该传感器的特性加以分析,并在实验室进行了性能实测,结果表明,该传感器有良好的特性。     

一种用于GIS超高频检测的滤波器

为提高使用外置天线的GIS超高频检测系统的信噪比,设计了一种工作频带300~1000MHz的微带线带通滤波器。根据微带线滤波器设计原理,确定滤波器类型、结构和级数,利用先进的EDA仿真工具进行结构仿真和优化并提出了一种减小滤波器尺寸的方法。特性曲线和实测性能表明,该滤波放大器能抑制低频干扰信号,放大局放信号,提高信噪比,从而满足了UHF微弱信号滤波预处理要求。     

非接触式局部放电检测天线的设计和优化研究

为实现基于超高频（UHF）法非接触式检测一定范围内电气设备局部放电（PD）,需要研制合适的天线作为超高频（UHF）传感器。锥形天线具有宽频带、高增益和水平面（H面）全向性的特点,文章选取该型天线进行分析,研究其尺寸参数对天线性能的影响,得出该天线的设计规律。通过天线性能分析再结合PD检测的要求,最终选择锥高30cm、锥角45°的锥形天线作为非接触式PD检测的UHF传感器。经测试该天线频带为200MHz~2GHz以上,在200MHz~2GHz频带内平均增益达4.5dB以上,在对较远距离外模拟放电信号的接收试验中表现出良好的UHF信号接收能力,完全达到设计要求。基于该天线可以开发出固定式或车载式PD监测系统,该系统可以监测整个变电站设备PD情况并且其工作时不与设备发生接触。     

Slot loaded rectangular patch antenna for dual-band operations on glass-reinforced epoxy laminated inexpensive substrate

This paper presents a straightforward design and analysis of rectangular radiating patch with narrow slots and microstrip line fed patch antenna for dual band operations. A parametric analysis has been carried on during the design process for finding the desired resonant frequencies. The final design concept of the antenna has been validated through fabricating the antenna prototype and then measuring its characteristics. The proposed antenna is implemented by using cost effective FR4 substrate, which comprises of vertical narrow slots on the radiating element and partial ground plane. The experimental results of the antenna prototype show the impedance bandwidth ( \(<-10\) dB reflection coefficient, S11) 396.4 MHz (286.9–683.3 MHz) and 310 MHz (4.28–4.59 GHz) with center resonant frequency 460 MHz and 4.5 GHz respectively. The proposed antenna has achieved 6.6 dBi average gain with 85 % average radiation efficiency for lower band and 9.7 dBi average gain with 88 % radiation efficiency for upper band. The bandwidths of the antenna are broader enough to cover medical telemetry communications, UHF wireless communications and terrestrial communications services.     

宽频带的微带等角螺旋天线设计

为了实现宽频带天线指定方向的高性能辐射，设计了一种宽频带的微带等角螺旋天线。为实现阻抗匹配，天线馈电部分设计了一种指数渐变式微带巴伦结构。经过实物测试参数，结果表明加入了指数渐变巴伦结构后天线实现了良好的阻抗匹配并具有良好的宽频带特性，其工作带宽为1.74～4.82 GHz，回波损耗最低达- 30 dB。同时设计了一个平底型金属反射腔用于反射背向电磁波，在保持宽频带工作特性的同时，使天线具有了良好的单向辐射特性，天线在整个工作频段内的增益均大于6 dB，与传统的螺旋天线相比，具有宽频、定向、高增益的特点，具有一定应用前景。     

变压器局部放电超高频在线监测天线研究

针对传统局部放电超高频检测天线频带窄、尺寸大的缺点,设计了一种用于在线监测变压器局部放电的多频带、尺寸小的超高频天线。通过研究了分形理论和天线测量原理,在现有四阶Hilbert分形曲线的技术基础上,利用Ansoft Designer电磁场仿真软件建立天线模型,并通过仿真计算,优化配置了天线的几何参数,设计制造了平板结构的四阶Hilbert分形局放超高频监测天线。利用设计的四阶Hilbert分形天线对四种典型油纸绝缘缺陷进行局部放电超高频信号监测,并采用文中设计的天线与现有技术的三阶Penao分形天线、三阶Hilbert分形天线在实验室进行局部放电对比测量,分析了天线实测效果,实验结果表明该天线能够有效应用于变压器局部放电超高频在线监测。     

一种宽频带RFID阅读器天线的设计

UHF RFID标签在密集布放环境下,会由于标签天线间的互相影响,使工作频率发生偏移,造成系统漏读.因而本文设计了一款新型的圆极化阅读器天线,该天线工作在UHF频段,具有小型化、高增益、宽频带的特点.其中主辐射圆形贴片通过4个探针与微带匹配网络上下相连,匹配网络的引入提高了天线的圆极化轴比和工作带宽.仿真结果表明,该天线在UHF频段的阻抗带宽和3 dB轴比带宽分别为13％和5％,增益高达9.4 dBi.在空旷的环境下,对密集布放的多个RFID标签进行读取测试.实验表明,运用宽频带的RFID阅读器天线可以有效地提高标签的读取率.     

新型吸收式微带线带通滤波器的仿真设计

基于传统的梳妆线谐振式滤波器设计原理及微带线定向耦合器理论,提出了一种新型的吸收式带通滤波器,其特点是滤波器的电压驻波比不仅在通带内很好,通带外很大频率范围内驻波也小于3.5,这也是该滤波器与常用的反射式滤波器的区别。首先,该滤波器采用微带线结构实现,与传统LC结构滤波器相比,可应用于更高的频段;其次,该滤波器具有较宽的带宽;再者,该滤波器设计灵活简单、成本低、易于集成。通过MWO软件仿真优化,实现了通带中心频率为3500MHz、3d B带宽为479MHz、通带内插入损耗小于3d B、通带内电压驻波比小于2、带外驻波比在很大频率范围内小于3.5的新型微带吸收式带通滤波器的设计。