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一种新型的放电源空间定位用特高频传感器

电工技术学报 2015年第8期30卷 333-340页

作者：叶海峰钱勇刘宗杰盛戈皞江秀臣上海交通大学电气工程系上海200240 国网山东省电力公司济宁供电公司济宁272100

采用特高频传感器阵列对放电源进行空间定位可极大地提高电力设备状态检修的效率,该文在研究确立空间定位用特高频传感器性能要求的基础上,基于单极天线理论和曲流技术,设计了一种球面锥形结构的新型特高频传感器。通过仿真及实验检测,... 详细信息

采用特高频传感器阵列对放电源进行空间定位可极大地提高电力设备状态检修的效率,该文在研究确立空间定位用特高频传感器性能要求的基础上,基于单极天线理论和曲流技术,设计了一种球面锥形结构的新型特高频传感器。通过仿真及实验检测,对该传感器的性能进行了系统的研究,并对影响传感器各项性能的因素进行了探讨。实验室搭建的局放检测定位平台对传感器阵列的空间定位性能进行了验证。实验结果表明:曲流技术的应用可实现传感器的小型化,本文研制的传感器在500~2 000MHz带宽内具有驻波比低、全向、高灵敏度、及群时延一致性好等特点,基于特高频传感器阵列的定位系统能够对放电源进行准确定位,方位角误差小于2°,能够满足局放源空间定位的要求。

关键词：空间定位局部放电特高频传感器群时延灵敏度

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GIS内置碟形特高频传感器特性的仿真研究

高压电器 2020年第8期56卷 73-79页

作者：徐洋刘卫东高文胜国网苏州供电公司苏州215004 清华大学电机系电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室北京100084

特高频局部放电检测是现阶段电力设备现场检测的常用手段,而特高频传感器的灵敏度和频带特性对于其使用效果具有重要的影响。文中使用时域有限差分(FDTD)方法对GIS内置式碟形特高频传感器的特性进行了研究,分析了特高频信号从激发、传... 详细信息

特高频局部放电检测是现阶段电力设备现场检测的常用手段,而特高频传感器的灵敏度和频带特性对于其使用效果具有重要的影响。文中使用时域有限差分(FDTD)方法对GIS内置式碟形特高频传感器的特性进行了研究,分析了特高频信号从激发、传播、接收到最终输出这一系列过程中的模态转化和信号衰减情况,并考虑了碟形传感器的形状参数对其测量效果的影响。研究结果对于内置式特高频传感器在GIS设备上的合理布置,以及传感器的优化设计具有重要的意义。

关键词： GIS 特高频传感器时域有限差分灵敏度

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变压器局部放电特高频传感器的研究与应用

高压电器 2023年第8期59卷 84-90页

作者：王伟杰雍明超何星躲郭旭姜睿智刘洋许继集团有限公司河南许昌461000

针对目前变压器局放传感器灵敏度低、频带窄等问题,采用平面等角螺旋天线设计特高频传感器,采用直线代替指数渐变巴伦,仿真验证螺旋内径、巴伦宽度和高度对天线性能的影响,表明随着平面等角螺旋天线的螺旋内径r0的增加,回波损耗在低频... 详细信息

针对目前变压器局放传感器灵敏度低、频带窄等问题,采用平面等角螺旋天线设计特高频传感器,采用直线代替指数渐变巴伦,仿真验证螺旋内径、巴伦宽度和高度对天线性能的影响,表明随着平面等角螺旋天线的螺旋内径r0的增加,回波损耗在低频段波动性逐渐变强,频带宽度降低;巴伦端宽度w1对天线回波损耗低频段的稳定性和频带宽度的影响也十分明显;巴伦高度h则主要会影响天线回波损耗高频段的性能,随着巴伦高度的增加,回波损耗呈现先增加后减小的趋势。基于天线仿真优化尺寸,研制了基于法兰安装的变压器局放特高频传感器,利用变压器局部放电模拟系统进行实测,回波损耗S11小于10dB带宽为0.38~3GHz,增益可达3.64dB。结果表明传感器抗干扰能力强,天线性能良好,可用于变压器局部放电在线检测及故障诊断。

关键词：局部放电等角螺旋天线微带巴伦特高频传感器

基于特高频传感器的局部放电信号并行采集系统设计

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传感技术学报 2021年第8期34卷 1014-1020页

作者：代少升刘仁光刘凯重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆市信号与信息处理重点实验室重庆400065

针对传统局部放电信号采集系统采样率低、采样率不可灵活配置导致局部放电脉冲信号时域波形特征提取误差较大的问题,设计了一种用于特高频传感器的局部放电信号并行采集系统。系统以Xilinx 7系列FPGA为主控芯片、四片最高采样率为250 MH... 详细信息

针对传统局部放电信号采集系统采样率低、采样率不可灵活配置导致局部放电脉冲信号时域波形特征提取误差较大的问题,设计了一种用于特高频传感器的局部放电信号并行采集系统。系统以Xilinx 7系列FPGA为主控芯片、四片最高采样率为250 MHz的ADC芯片通过分时交替并行采样技术实现最高1 GHz的采样率。系统在特高频传感器的基础上,主要分析并校正了由分时交替并行采样技术引入的偏置失配误差、增益失配误差和时延失配误差。仿真及实验结果表明,该系统能够采集到高精度的局部放电信号包络,并且在100 MHz带宽范围内无杂散动态范围(SFDR)提高到35 dB。

关键词：分时交替并行采样特高频传感器局部放电偏置失配增益失配时延失配

基于吉赫兹横电磁波室的特高频传感器性能评价方法研究

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高压电器 2016年第11期52卷 75-80页

作者：杨圆毕建刚吴旭涛袁帅黄智伟中国电力科学研究院北京100192 国网宁夏电力公司电力科学研究院银川750001 国网福建省电力有限公司福州供电公司福州350009

特高频局部放电检测法在GIS设备现场状态检测中得到了广泛应用,但传感器性能良莠不齐制约了现场应用效果。为研究特高频传感器对局部放电引发的电磁波信号的响应特征,基于吉赫兹横电磁波室开展了传感器扫频试验研究,在传感器有效检测频... 详细信息

特高频局部放电检测法在GIS设备现场状态检测中得到了广泛应用,但传感器性能良莠不齐制约了现场应用效果。为研究特高频传感器对局部放电引发的电磁波信号的响应特征,基于吉赫兹横电磁波室开展了传感器扫频试验研究,在传感器有效检测频段内将一恒定电场强度扫频信号注入横电波室,检测传感器电压信号输出强度,用输出与输入信号强度比值的方式来表征传感器的响应特征,并与传统的脉冲分解法和驻波比法进行了比较分析,证明了该方法得到的结果是准确的。文中还比较了不同输入强度信号情况下传感器响应特征曲线,分析表明,该方法还可以获得更多传感器检测能力细节,如各频点的响应能力和传感器的检测灵敏度及饱和区间等,该方法为进一步深入研究特高频传感器性能评价方法提供了理论和实践依据。

关键词：特高频传感器扫频法响应特征评价方法 GTEM小室

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GIS特高频传感器现场校验有效性影响因素

中国电力 2018年第12期51卷 101-106,113页

作者：弓艳朋彭江毕建刚杨宁阎春雨常文治许渊陶诗洋中国电力科学研究院有限公司北京100192 国家电网有限公司北京100031 国网北京电力科学研究院北京100075

通过注入陡脉冲信号校验现场GIS特高频传感器的有效性会受到各种因素的影响。在GIS真型试验平台上开展了不同的典型缺陷与陡脉冲信号源所激发特高频信号的传播衰减特性对比分析,并应用小波包分析,对比分析了信号在不同频段的传播规律。... 详细信息

通过注入陡脉冲信号校验现场GIS特高频传感器的有效性会受到各种因素的影响。在GIS真型试验平台上开展了不同的典型缺陷与陡脉冲信号源所激发特高频信号的传播衰减特性对比分析,并应用小波包分析,对比分析了信号在不同频段的传播规律。试验结果表明:不同人工陡脉冲信号源会对检测结果产生较大影响,悬浮放电模型更加类似于人工陡脉冲信号源。通过注入陡脉冲信号对在运GIS的特高频传感器有效性开展验证,发现部分传感器存在问题。

关键词：特高频传感器现场校验小波包传播衰减特性

变压器局部放电柔性特高频传感器优化设计与试验研究

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变压器局部放电柔性特高频传感器优化设计与试验研究

作者：赵桂艺重庆理工大学

学位级别：硕士

电力变压器作为电力系统中的核心设备之一,承担着电力传输及电压转换的作用。但变压器绝缘结构复杂、内部电压跨度大,并且受到温度、电场、机械等因素的影响,易引发绝缘故障。因此,研究变压器的绝缘状态对保障电网的安全稳定具有重要学... 详细信息

电力变压器作为电力系统中的核心设备之一,承担着电力传输及电压转换的作用。但变压器绝缘结构复杂、内部电压跨度大,并且受到温度、电场、机械等因素的影响,易引发绝缘故障。因此,研究变压器的绝缘状态对保障电网的安全稳定具有重要学术意义和应用价值。针对现行的变压器局部放电（partial discharge,PD）故障诊断方法,特高频法（ultra-high frequency,UHF）具有灵敏度高、抗干扰能力强等优势被广泛应用,但现有UHF检测法主要采用硬质UHF传感器检测,易受安装位置、尺寸以及变压器复杂结构的限制,导致传感器性能和安装结构等无法兼顾。为此,本文结合电磁场仿真技术和时域有限差分法（finite difference time domain,FDTD）开展了变压器UHF信号传播特性的研究;结合微波与天线理论、柔性天线技术设计了一款适用于变压器复杂结构的柔性UHF传感器,以此减少传感器的重复设计而造成的资源浪费,提高传感器的利用率。最后,搭建高压试验平台开展了柔性UHF传感器的可行性验证。论文主要包括以下内容:首先根据PD电磁波感应原理,对UHF传感器感应电磁波的相关参数进行理论分析。采用FDTD重点研究了PD UHF信号在变压器高压套管中的传播特性,主要分析了电磁波信号在变压器油箱、套管法兰、中部、顶部等位置的幅值及频谱特征,以及分析了电磁波信号在传播过程中的衰减特性及传播特点。为后文柔性UHF传感器的优化设计及安装位置的选取提供理论依据。接着主要针对传统蝶形天线进行优化设计,在此引入了指数渐变微带巴伦结构,并结合柔性天线技术,设计了柔性蝶形天线。蝶形天线在加入巴伦结构和经过柔性弯曲设计以后,其尺寸大小相对传统蝶形天线减少了40.9%,质量也大幅度减小。通过电磁仿真软件HFSS分析了在不同弯曲状态下柔性蝶形天线回波损耗S参数、电压驻波比（voltage standing wave ratio,VSWR）、方向图等的变化情况。仿真结果表明柔性蝶形天线经过柔性弯曲以后仍然具有良好的性能。最后搭建变压器PD试验平台,设计了两种人工绝缘缺陷模型。通过不同传感器之间的对比试验及柔性蝶形天线的弯曲试验,验证了柔性蝶形天线的弯曲及检测性能;根据变压器套管电磁波信号传播特性仿真以及UHF传感器相关试验,提出了柔性蝶形天线在变压器套管处的封装方案。试验结果表明柔性蝶形天线具有良好的弯曲性能,可有效应用于变压器套管处PD UHF信号的检测。

关键词：电力变压器局部放电时域有限差分法特高频传感器柔性蝶形天线

基于微带天线理论的GIS局部放电检测用特高频传感器研究

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基于微带天线理论的GIS局部放电检测用特高频传感器研究

作者：赵彦淇天津大学

学位级别：硕士

局部放电是威胁气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)安全可靠性的重要因素,开展GIS设备的局部放电检测工作对保障电力系统稳定运行具有重要意义。特高频检测法具有灵敏度高和抗干扰能力强等优点,是GIS设备局部放电... 详细信息

局部放电是威胁气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)安全可靠性的重要因素,开展GIS设备的局部放电检测工作对保障电力系统稳定运行具有重要意义。特高频检测法具有灵敏度高和抗干扰能力强等优点,是GIS设备局部放电检测的重要手段。在特高频局部放电检测系统中,特高频传感器的性能对检测结果有着直接影响。目前的特高频传感器无法在带宽、增益和尺寸等方面同时满足需要,亟需研制性能优异且适用于GIS设备局部放电检测的特高频传感器。本文基于微带天线理论设计了两种不同结构的特高频传感器,利用三维电磁仿真软件对其进行建模仿真与结构参数优化,并结合局部放电模拟试验验证了特高频传感器的检测有效性。论文的主要工作与结论如下:(1)采用微带线馈电作为传感器的馈电方式,结合分形技术,设计了一种用于局部放电检测的新型特高频传感器。利用三维电磁仿真软件构建传感器仿真模型,探究圆形辐射贴片半径、微带线宽度和接地板宽度等主要结构参数对传感器性能的影响规律,并对这些结构参数进行优化。最终得到的特高频传感器工作频带为500MHz～1060MHz,峰值增益为5.1d B,平均增益为3.8d B,方向性良好且尺寸适中。(2)采用共面波导馈电作为传感器的馈电方式,设计了一种用于局部放电检测的新型特高频传感器。利用三维电磁仿真软件构建传感器仿真模型,探究矩形辐射贴片长度、导带宽度和接地板宽度等主要结构参数对传感器性能的影响规律,并对这些结构参数进行优化。为进一步提升传感器的检测性能,在传统共面波导馈电的基础上增加了三段式馈电结构,并对矩形辐射贴片加设倒角。最终得到的特高频传感器工作频带为500MHz～1120MHz,峰值增益为4.6d B,平均增益为3.4d B,方向性良好且尺寸适中。(3)在实验室搭建GIS设备局部放电试验平台,模拟电晕放电、沿面放电与内部气隙放电设置了三种典型缺陷并开展局部放电检测试验。采用本文设计的两种特高频传感器对局部放电信号进行检测和比较,结果表明两种传感器均可以有效检测到局部放电信号,且具有较高的信噪比。二者相比,共面波导馈电的特高频传感器带宽特性更佳,微带线馈电的特高频传感器检测幅值更高,两种传感器有望应用于GIS设备的局部放电检测。

关键词：气体绝缘金属封闭开关设备局部放电特高频传感器微带天线共面波导

一种用于GIS局部放电检测的新型特高频传感器

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高压电器 2003年第4期39卷 26-27,30页

作者：胡迪军陈杰华李忠冯允平西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

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。

关键词：全封闭组合电器局部放电检测 GIS 特高频传感器