一种高灵敏变电站监测系统

摘要

本发明公开了一种高灵敏变电站监测系统，包括有多通道数据采集单元、滤波器、数据处理系统以及天线阵列；所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；滤波器用于滤除多通道数据采集单元采集到的信号的杂波；所述天线阵列包括有多个微带天线，每个所述微带天线包括有介质板层、设于介质板层正面的微带振子。所述微带振子包括有馈电耦合片、呈上下对称的两组微带单元；利用漏电源有信号释放出的原理进行捕捉测定漏电源位置，改进接收天线，将天线的各项指标增加，实现更高灵敏度的探测。

权利要求

1.一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：包括有多通道数据采集单元、滤波器、数据处理系统以及天线阵列；

所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；滤波器用于滤除多通道数据采集单元采集到的信号的杂波；

所述天线阵列包括有多个微带天线，每个所述微带天线包括有介质板层（1）、设于介质板层（1）正面的微带振子；

所述介质板层（1）的两个侧边设有多个圆形缺口；

还包括有设于介质板层（1）正面的隔离寄生振子片（6）；

所述微带振子包括有呈上下对称的两组微带单元，两组微带单元均包括有一个馈电耦合片；每组微带单元包括有两个结构相同的、并排设置的微带子单元；每组微带单元的两个微带子单元之间通过馈电线连接；

每个所述微带子单元包括有一回字形的微带圈（2），所述微带圈（2）的四个内边均向内延伸出有P字形的微带臂（3），每个边向内延伸出的微带臂（3）的数量为四个，每两个为一组，两组呈中线对称；所述每个微带臂（3）上设有弧形的凸起；

每个所述微带圈（2）内设有矩形第一寄生片（5），第一寄生片（5）的一侧设有锯齿，另一侧设有多个程矩形的辐射指；

每个所述微带圈（2）内设有圆环形第二寄生振子片，所述第二寄生振子片（4）的中心环与介质板层（1）的反面相通，每组微带单元的两个第二寄生振子片（4）的中心环在介质板层（1）的反面电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：所述微带圈（2）为正方形。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：所述辐射指之间的距离在1-2mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：所述辐射指的数量在12-20个之间。

5.根据权利要求1所述的一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：所述微带臂（3）的线条宽度为2-5mm。

6.根据权利要求1所述的一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：每组微带单元的两个第二寄生振子片（4）的中心环在介质板层（1）的反面通过馈电线连接。

7.根据权利要求1所述的一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：每组微带单元的两个第二寄生振子片（4）的中心环在介质板层（1）的反面与另外两个第二寄生振子片（4）的中心环之间设有隔离条（7）。

8.根据权利要求1所述的一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：第二寄生振子片的直径为3mm。

9.根据权利要求1所述的一种高灵敏变电站监测系统，其特征在于：所述微带圈（2）边的宽度在1mm。

说明书

一种高灵敏变电站监测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高灵敏变电站监测系统。

背景技术

[0002] 目前，绝缘故障是电力设备在运行中的主要故障之一，电力设备发生绝缘故障前，一般都会有一个逐渐发展的局部放电过程，并最终导致绝缘击穿。如果在这个过程能够对运行设备进行局部放电监测和诊断，及时发现局部放电信号，提前对缺陷进行处理，就能有效避免绝缘击穿故障的发生。此外，对局部放电位置的定位，也有助于制定更有针对性的检修处理方案，减少停电时间，提高检修效率。因此，目前国内外很多科研工作者都对电力设备的局部放电的监测及定位进行了研究。申请号为：2011101675994的专利公开了一种《变电站局部放电信号在线监测和定位方法》，其利用全向天线接收信号，从而计算出局部放电的位置信息。然而，由于变电站附近本身存在很大的电场影响，而作为天线如果需要接收到强电场下的局部放电信号，就需要该天线本身在方向性能有较好的性能，通过实践，一般该天线在局部放电信号时接收频率在700-1000MHz频段，从而发射频段也应该700-1000MHz频段，因此，需要天线的电气性能，即发射性能，例如其全向性和增益以及前后比均要求要较好的电气性能。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种全向性和增益以及前后比均具有较好的电气性能，从而反向应用即接收信号时能有较佳的电气性能的天线。

[0004] 为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种高灵敏变电站监测系统，包括有多通道数据采集单元、滤波器、数据处理系统以及天线阵列；

[0005] 所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；滤波器用于滤除多通道数据采集单元采集到的信号的杂波；所述天线阵列包括有多个微带天线，每个所述微带天线包括有介质板层、设于介质板层正面的微带振子。所述微带振子包括有呈上下对称的两组微带单元，两组微带单元均包括有一个馈电耦合片；每组微带单元包括有两个结构相同的、并排设置的微带子单元；每组微带单元的两个微带子单元之间通过馈电线连接；每个所述微带子单元包括有一回字形的微带圈，所述微带圈的四个内边均向内延伸出有P字形的微带臂，每个边向内延伸出的微带臂的数量为四个，每两个为一组，两组呈中线对称；所述每个微带臂上设有弧形的凸起；每个所述微带圈内设有矩形第一寄生片，第一寄生片的一侧设有锯齿，另一侧设有多个程矩形的辐射指；每个所述微带圈内设有圆环形第二寄生振子片，所述第二寄生振子片的中心环与介质板层的反面相通，每组微带单元的两个第二寄生振子片的中心环在介质板层的反面电性连接。所述微带圈为正方形。所述辐射指之间的距离在1-2mm之间。所述辐射指的数量在12-20个之间。所述微带臂的线条宽度为2-5mm。每组微带单元的两个第二寄生振子片的中心环在介质板层的反面通过馈电线连接。每组微带单元的两个第二寄生振子片的中心环在介质板层的反面与另外两个第二寄生振子片的中心环之间设有隔离条。第二寄生振子片的直径为3mm。所述微带圈边的宽度在1mm。所述介质板层的边缘设有屏蔽围圈；所述介质板层的两个侧边设有多个圆形缺口；还包括有设于介质板层正面的隔离寄生振子片；

[0006] 本发明的有益效果为：利用漏电源有信号释放出的原理进行捕捉测定漏电源位置，改进接收天线，将天线的各项指标增加，实现更高灵敏度的探测。

附图说明

[0007] 图1是本发明的介质板层的正面示意图；

[0008] 图2是本发明的介质板层的反面示意图；

[0009] 图3是在频率为700MHZ时前后比的实验数据图；

[0010] 图4是在频率为890MHZ时前后比的实验数据图；

[0011] 图5是在频率为1000MHZ时前后比的实验数据图；

[0012] 图6是在频率为700MHZ时表示增益的方向图；

[0013] 图7是在频率为890MHZ时表示增益的方向图；

[0014] 图8是在频率为1000MHZ时表示增益的方向图；

[0015] 图1至图8中的附图标记说明：

[0016] 1-介质板层；2-微带圈；3-微带臂；4-第二寄生振子片；5-第一寄生片；6-隔离寄生振子片；7-隔离条。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

[0018] 如图1至图8所示，本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，包括有多通道数据采集单元、滤波器、数据处理系统以及天线阵列；

[0019] 所述多通道数据采集单元用于采集天线阵列接收到的局部放电信号；滤波器用于滤除多通道数据采集单元采集到的信号的杂波；所述天线阵列包括有多个微带天线，每个所述微带天线包括有介质板层1、设于介质板层1正面的微带振子。其中，所述微带振子包括有呈上下对称的两组微带单元，两组微带单元均包括有一个馈电耦合片；每组微带单元包括有两个结构相同的、并排设置的微带子单元；每组微带单元的两个微带子单元之间通过馈电线连接；每个所述微带子单元包括有一回字形的微带圈2，所述微带圈2的四个内边均向内延伸出有P字形的微带臂3，每个边向内延伸出的微带臂3的数量为四个，每两个为一组，两组呈中线对称；所述每个微带臂3上设有弧形的凸起；每个所述微带圈2内设有矩形第一寄生片5，第一寄生片5的一侧设有锯齿，另一侧设有多个程矩形的辐射指；每个所述微带圈2内设有圆环形第二寄生振子片，所述第二寄生振子片4的中心环与介质板层1的反面相通，每组微带单元的两个第二寄生振子片4的中心环在介质板层1的反面电性连接。

[0020] 通过不断的微带电路结构设计，以及通过不断试验和参数调整下，最终确定了上述天线结构，在700MHZ至1000MHZ频段均表现出优良的通信电气参数性能，具体的，辐射单元最低频点前后比大于30dB,频带内前后比平均大于32dB；低频点增益大于9.37dBi,频带内平均增益大于9.8dBi。

[0021] 具体实际测试结果如下表HFSS15软件计算：

[0022]

[0023] 如上表所示，其在700MHz至1000MHz频段均表现出优良的通信电气参数性能，具体的，单个辐射单元最低频点前后比均大于31dB，在950MHz,单个辐射单元最低频点前后比均为35.232dB；而低频点增益均大于9.35dBi,频带内平均增益大于9.8dBi。

[0024] 具体从实验数据中截取三个频段的前后比数据图以及三个频段的增益数据图，如图3至图8，在700MHz至1000MHz实现了优良的前后比特性，其中，在700MHz时，如图3，其频带内前后比为31.225dB；在890MHz时，如图4，其频带内前后比为33.313dB；在950MHz时，如图5，其频带内前后比为36.000dB；而在增益上的表现：如图6，其在700MHz时，其增益达到：
9.3521 dBi；如图7，其在890MHz时，其增益达到：9.7550dBi；如图8，其在1000MHz时，其增益达到：10.200dBi；可以得知，其平均内前后比大于33dB，其增益平均大于9.8dBi。

[0025] 因此，作为接收天线，反向性能要求也较高，因此该结构天线的反向性能非常优异，增益均在9.3dBi以上，满足强电场下，对700MHz至1000MHz频段的使用要求，性能稳定，测量精度大大提高。

[0026] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，所述微带圈2为正方形。其边长20-30mm。通过实验及软件仿真得知，如此设置可有效改善阵子的高频部分的驻波、从而展宽阵子的整体频率范围。

[0027] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，所述辐射指之间的距离在1-2mm之间。

[0028] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，所述辐射指的数量在12-20个之间。通过实验及软件仿真得知，如此设置可有效改善阵子的高频部分的驻波、从而展宽阵子的整体频率范围。

[0029] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，所述微带臂3的线条宽度为2-5mm。通过实验及软件仿真得知，如此设置可有效改善阵子的高频部分的驻波、从而展宽阵子的整体频率范围。

[0030] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，每组微带单元的两个第二寄生振子片4的中心环在介质板层1的反面通过馈电线连接。

[0031] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，每组微带单元的两个第二寄生振子片4的中心环在介质板层1的反面与另外两个第二寄生振子片4的中心环之间设有隔离条7。隔离条7能增加隔离度，防止底面的两中心环干扰。

[0032] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，第二寄生振子片的直径为3mm。设置寄生振子片等可大大简化振子结构，成本更低，抗干扰性更强，大大的改善了振子的阻抗特性。

[0033] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，所述微带圈2边的宽度在1mm。通过实验及软件仿真得知，如此设置可有效改善阵子的高频部分的驻波、从而展宽阵子的整体频率范围。

[0034] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，所述介质板层1的边缘设有屏蔽围圈；本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，所述介质板层1的两个侧边设有多个圆形缺口；上述设置可有效提高天线对电场的干扰信号屏蔽性能。

[0035] 本实施例所述的一种高灵敏变电站监测系统，还包括有设于介质板层1正面的呈三角形的隔离寄生振子片6；可有效改善阵子的高频部分的驻波、从而展宽阵子的整体频率范围。

[0036] 以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。