用于输电线路电晕放电检测的Hilbert分形天线设计

输电线路电晕放电是电力系统中的一种常见现象.若输电线路出现长时间连续的电晕放电,会造成严重的电网事故,因此有效地检测电晕放电并定位发生位置具有重要意义.Hilbert分形天线是一种宽频带小型天线,可探测到电晕放电产生的电磁波信号.针对5阶Hilbert分形天线的不同馈电方式,设计了一种5阶Hilbert分形天线.该天线是一种小型化天线,能实现电晕放电检测.     

用于检测输电线路电晕放电的平面矩形螺旋天线

随着高压输电线路等级的提高,电晕放电的频繁发生给电力系统带来了巨大的潜在安全风险和电力损失,因此输电线路电晕放电的检测对电力系统具有重要意义.矩形螺旋天线以其阻抗平滑、圆极化特性好而得到了广泛的应用,因此设计一种平面矩形螺旋天线,用于检测输电线路电晕放电产生的射频电磁波.通过优化线圈的长度、间距和匝数,确定了天线的基本...     

用于检测电气设备电晕的盘锥天线的研制

为实现对变电站内电气设备电晕放电的检测,研究并设计了宽频带、高增益和水平面(H面)全向性的天线作为电晕检测的传感器。通过分析盘锥天线的辐射特性和特性阻抗,确定其设计为电晕检测天线具有优势,用离散化方法加工出的盘锥天线,在10MHz～1GHz以上具有良好的频率响应特性,平均增益4dB以上,在变电站检测试验中表现出良好的电晕放电信号接收能力。基于该天线可以开发出固定式或车载式电晕监测和定位系统,该系统可以监测整个变电站设备的电晕情况并且其工作不与设备发生接触。     

直流电晕放电无线电干扰随机时域计算模型研究

直流输电线路电晕放电过程中会在空间中产生随机的无线电干扰脉冲信号,目前针对电晕放电无线电干扰的测量与预测计算主要基于频域方法,并未反映出无线电干扰的时域随机脉冲特征。为此,该文在实验室搭建了直流单根导线电晕放电无线电干扰时域测量平台,采用鞭形天线实现了对正极性直流导线电晕放电无线电干扰时域特性的测量,结合无线电干扰脉冲波形特征,分析获得了脉冲波形参数（幅值、重复频率、上升时间、持续时间）的统计特性。基于统计特性,结合无线电干扰双指数函数脉冲波形建立了高压直流单根导线电晕放电无线电干扰随机时域计算模型,模型中包括随机脉冲信号产生、脉冲衰减、场强信号计算及场强信号重构,将该模型产生的无线电干扰时域波形准峰值响应值与不同测量结果进行对比,结果表明计算误差小于2dB,验证了所提模型的有效性。     

架空输电线路放电的Hilbert分形天线设计与优化

在电力系统中，电能质量问题将会直接影响发、供、用三方面的根本利益。而架空输电线路的运维质量与电力系统水平有密切关系，若能通过在线监测装置对放电现象做出判断，那么整个系统的安全稳定性能将会大大提高，由此架空输电线路放电现象的监查就显得格外重要。架空线路的放电以电晕放电为主，电晕放电通常表现为一种电磁脉冲信号，因此具有很宽的频带范围，它往往伴随着功率损耗、无线干扰或噪声污染等问题。由于检测电晕放电情况可反映线路运行状态并提供维护的参考信息，因此探究了射频电磁波检测天线的设计，选择200～300 MHz的放电检测频段，利用Hilbert分形天线原理和软件仿真研究了基层材料、阶数、馈电点位置、导线长度及导线宽度五种影响因素并进行了仿真，选取最优结果以得到最终的模型参数。     

超高频法提取方波脉冲下的局部放电信号

设计了一种用于检测局部放电信号的套筒单极子天线传感器,并对其结构和性能进行了分析。通过天线参数的优化设计,改变输入阻抗,得到满足检测要求的驻波比(VSWA<2)和带宽特性(400~1 100 MHz)。同时研制了一套方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统,并用该系统对纳米耐电晕聚酰亚胺薄膜进行局部放电测试。结果表明:该套筒单极子天线传感器适用于局部放电信号的提取,该方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统具有较好的信噪比和灵敏性,能够达到检测绝缘状况的要求。     

变压器局部放电在线监测超高频Hilbert分形天线研究

论述了Hilbert分形天线基本原理,并根据分形天线电磁场理论,提出了应用于变压器局部放电超高频在线监测的Hilbert分形天线优化设计方法。通过仿真计算,研究了几何参数对Hilbert分形天线性能的影响,设计出用于变压器局部放电监测的3阶Hilbert分形天线。通过气隙放电、沿面放电、电晕放电3种典型变压器绝缘缺陷局部放电实验,采用分形天线和脉冲电流传感器对这3种局部放电进行了测量,并分析了分形天线的局部放电测量信号功率谱。实验结果证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。     

用于检测电晕放电的射频天线的设计与研究*

电晕放电现象在电力系统中频频发生。由于电晕放电会向周围空间中辐射射频电磁波，因此可通过检测射频电磁波来实现电晕放电的检测。设计了两种小型天线来检测电晕放电，分别是矩形螺旋天线和Hilbert天线。通过模拟仿真和分析对比，发现Hilbert天线的发射系数特性更佳，可实现设计要求。通过设计优化得到的最终结构是6阶Hilbert天线，该天线的尺寸为100 mm×100 mm×1.6 mm，具备轻量便携的特点。     

基于高压输电线路电晕放电的射频电磁波检测方法研究

常规电晕放电检测技术很难捕捉电晕放电过程,无法为高压输电线路的电晕放电缺陷治理提供准确信息。为此,提出了一种基于射频电磁波的高压输电线路电晕放电检测方法。通过在云南某地的实际检测应用,验证了该方法的可行性和有效性。     

无人机技术在输电线路电晕放电检测中的实际应用

电晕放电对高压输电线路的运行安全构成重大威胁,是当前电网输电管理部门最重要的巡检工作之一.为提高输电线路电晕放电的检测水平,提升电网线路运行的安全可靠性,文章对输电线路电晕放电检测现状进行了分析和探讨,提出了基于无人机技术的高压输电线路电晕放电检测方法.根据云南某地高压输电线路电晕放电实时检测困难的实情,研制了基于无人机技术的高压输电线路电晕放电检测系统.通过实际应用取得了良好效果,为高压输电线路电晕放电缺陷的预防和治理提供了有效技术支撑。     

PCB Base Log-periodic Antenna for Mobile Communications

A log-periodic antenna can provide directivity and gain when operating in a wide band. The log-periodic antenna is used in many applications where wide bandwidth is required along with direct and medium gain. This research implements a sequential approach to the design and simulation of the performance of a printed log-periodic dipole antenna (LPDA) capable of operating in the 1800 MHz frequency range. The advantage of this antenna is the compactness and easy integration into planar circuits suitable for applications requiring wide bandwidth and high gain. The dimension of the designed antenna was originally calculated taking high frequency as 1885 MHz and low frequency as 1805 MHz, then modeled using HFSS-13 electromagnetic simulation to determine the effect of substrate dielectric properties on dipole width and length for element optimization. The design was verified by creating and measuring S11 and radiation dia-grams. The designed antenna has a total gain of 7.9dB and a wide bandwidth.     

高压直流换流站换流阀电磁干扰的测量

针对目前缺乏国内换流站阀厅电磁骚扰特性的研究,高压换流站阀厅电磁屏蔽效能的设计缺乏依据的问题,采用环状天线、双锥天线、对数周期天线和ESCI无线电干扰接收机,在国内4个典型换流站实测了换流阀的电磁干扰。测量结果表明:在阀厅内距墙壁1m处150kHz～1GHz频段的电磁干扰水平最大值范围为102～105dB(基准1μV/m,下同);在9～150kHz的低频段换流阀厅内距墙壁1m处的电磁干扰最大值为140dB。测量分析指出,换流阀所发出的电磁干扰水平随频率的增高衰减很快,最主要的高幅值场强出现在低频段特别是<1MHz,频率>10MHz的电磁干扰水平基本<60dB,而且在频率>10MHz以后的干扰水平与换流阀停运后的背景噪声水平基本一致。换流阀所发出的电磁干扰水平与换流阀输送功率没有明显的相关性。     

火花放电电磁干扰特性的比较

电磁环境的恶化给人类的生产和生活带来诸多危害。火花放电是一种重要的电磁干扰源。研究火花放电时辐射电磁波的特性，既可以帮助我们减少它们的危害，又有助于我们开发它们更多的应用。实验中，我们对针板空气间隙分别施加正、负直流和交流高电压，使其产生火花放电，利用宽带天线接收其辐射的电磁波，然后将信号通过电缆送至频谱仪，研究放电辐射电磁波的极化特性和方向图特性。通过实验和理论分析，我们认为，针板放电回路可以由一个振子天线来等效，并且随着辐射电磁波的波长与环形回路周长的比值不同，电磁波的特性也有所不同。另外，还解释了频谱图中出现的一些特点。     

GIS中电磁波传播特性的仿真研究

为研究UHF信号在GIS中的传播特性,采用时域有限差分法进行了仿真建模和计算。GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频(UHF)电磁波信号,UHF法是通过对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测,获得局部放电信号的有关信息以实现对设备的绝缘状态诊断和评估。UHF法抗干扰能力较强、灵敏度高。仿真结果表明,UHF信号在GIS内传播时呈现明显的时延特性,有利于局放源的定位;UHF信号的强弱和检测点与局放源的夹角Φ有关,Φ=0°和180°时信号的能量最大;局放脉冲越陡,在GIS腔体中激励的高次模波分量越大。     

10kHz交流等离子体天线辐射特性和电磁兼容性分析

表面波等离子体天线因存在很强的电磁干扰而导致电磁兼容性较差,必须采用相应的技术手段或利用新型电源作为天线激励源以满足天线的电磁兼容性要求。为此,采用5～20kHz高压交流电源作为激励源构建了10kHz交流等离子体天线,并分析了其辐射特性和电磁兼容性。研究结果表明,在较宽的频带范围内,该10kHz交流等离子体天线的电压驻波比(VSWR)<2;同50Hz交流等离子体天线相比,该天线的噪声明显减小,且天线的增益在150～350MHz频带范围内有所提高;使用该天线接收无线广播时收音机可以接收到广播电台信号,而表面波等离子体天线则会因过强的干扰而导致收音机不能正常工作。该10kHz交流等离子体天线不仅在带宽特性上有所改观,而且同表面波等离子体天线相比具有较低的电磁干扰。     

金具电晕辐射特性的实验研究

介绍了金具上电晕放电辐射电磁波极化方式和横向分布特性的实验结果。结果表明,电晕放电在地面上产生的场是干涉场,金具的电晕辐射模型可用短振子天线来等效。     

高压输电线路电晕放电特性及其电磁辐射场计算

电晕特性及其对周围环境所造成的电磁辐射干扰是高压输电线设计时需要考虑的重要因素。首先对电晕脉冲电流进行了理论研究;然后采用短偶极子天线模型计算该脉冲电流所产生的电磁辐射场;最后仿真研究了不同电压等级对辐射场的影响、不同观测点的电磁环境。结果表明,该方法有利于估算高压输电线电晕放电所产生的电磁辐射干扰。     

电晕放电辐射信号特征实验

为得到放电针电晕放电辐射场的时域和频域特征,利用组建的静电放电测试系统在室外背景噪声研究的基础上实验研究了电晕放电辐射信号,分析了不同极性和大小的电压、天线极化方向、接收距离、放电针形状、温湿度对电晕放电辐射信号波形和频谱的影响。实验表明,电晕放电信号波形陡峭,上升时间从几ns到20几ns;频谱成钟型连续谱,集中在20～100MHz;不同极性,信号波形不同,且正电晕信号幅值高于负电晕;电晕放电辐射场一般为垂直极化,强度反比于接收距离;相对湿度较大时测到的信号幅值较大。     

电晕放电辐射信号特征研究

在背景噪声研究的基础上,利用放电针对电晕放电辐射信号进行了实验研究。分析了不同因素(包括不同极性和大小的电压、天线的极化方向、接收距离、放电针的形状、温湿度等)对电晕放电辐射信号波形和频谱的影响。实验表明,电晕放电辐射信号波形具有陡峭的前沿,上升时间从几纳秒到二十几纳秒;频谱成钟型连续谱,主要集中在20~100MHz;极性不同,信号波形不同;电晕放电辐射场一般为垂直极化;辐射强度与接收距离成反比关系;相对湿度不同,信号幅值不同。     

电晕电流及其辐射信号特性的研究

为得到电晕放电辐射场的时域和频域特征,采用针板结构首先对电晕电流及其辐射场进行了理论分析,然后在此基础上对电晕电流及其辐射信号进行了实验研究。实验表明,电晕电流脉冲波形具有明显的极性效应:①负极性下先发生电晕放电,但正极性放电发生时,脉冲幅值比负极性时大;②负电晕电流脉冲波形的上升时间小于正电晕电流。实验结构不同,电晕放电辐射场的特征不同:利用第①种实验结构得到的放电波形的上升时间为十几个ns,频率分布范围集中在20～100MHz;利用第②种实验结构得到的放电波形的上升时间为几个ns,频率在200～600MHz。该结论对于下一步研究空中带高压物体的电晕放电辐射信号特征具有参考价值。