[发明专利]外置式特高频局部放电检测传感器

说明书

技术领域

本发明属于高压电力设备局部放电检测技术领域，特别涉及一种外置式的特高频局部放电检测传感器，用于检测气体绝缘组合电器设备（Gas Insulated Switchgear，以下简称GIS）内部局部放电情况。

背景技术

在高压电力系统中，由于制造工艺、运输以及装配过程中不可避免的缺陷，例如引入灰尘、导电颗粒或设备内形成的金属尖端及空穴等，容易引发电力系统中各种形式的局部放电，从而导致高压设备的绝缘击穿，使电力系统发生故障，给国民经济造成损失，因此对局部放电现象进行准确检测及测量是保障电力系统正常工作至关重要的环节。

局部放电的电信号的带宽宽，约为100MHz～5GHz。局放电信号在高压电力系统内部传输，期间会通过如气体绝缘组合开关中的盆式绝缘子等设备绝缘处泄露至外界空间环境中。由于局放电信号在设备内部传播的过程中会发生衰减、反射以及散射，因此传输到外界环境中的信号强度很小，同时由于高压电力系统绝缘处尺寸与结构的不同，传输出来的局放电信号的频段也会有所不同。经过现场对GIS设备中局放电信号的频谱测试知道，泄露出来的局放电信号的幅度较强的频段约为500MHz～3GHz，同时由于GIS盆式绝缘子处的特殊结构和尺寸，能够泄露的信号主要为高频信号，因此需要有相应频段的高灵敏度传感器对局放电信号进行检测。

近年来高压电力设备局部放电检测已经发展得较为成熟，局部放电的检测方法主要为超高频检测法和超声波检测法。超声波检测法具有抗电磁干扰能力和方向性较好的特点，但是其灵敏度较低并且有较大的背景噪声，因此实际应用不多。超高频检测法由于其高灵敏度和动态范围宽近几年来发展较快，现有的超高频检测传感器根据安装方式的不同可分为内置式传感器和外置式传感器，内置传感器设置于高压电力设备内部，由此可以有效地避免外界干扰，但是需预先植入高压电力设备内部，不仅工程量大，对制造安装的要求较高，成本也高，而且不经改造无法应用于现有的高压电力设备中。外置式传感器一般安装在高压电力设备的外壳和盆式绝缘子连接处，与内置式传感器相比使用简单，安装方便，在实际应用中适用范围较广。

如专利号为200320109957.7、发明名称为“一种超宽频带局部放电检测传感器”的中国实用新型专利所公开的局部放电检测传感器，在由环氧板制作的封装盒内安放频带带宽范围为10MHz～3000MHz的宽频带检测天线，天线一端有50欧的匹配阻抗，一侧有用于馈电的SMA高频同轴连接器，在封装盒的底面开有缝隙，使用时该开设有缝隙的底面朝向盘式绝缘子与金属壳体的缝隙处进行局部放电检测。又如专利号为200610054229.9、发明名称为“气体绝缘组合电器局部放电在线检测定位装置及定位方法”的中国发明专利中提到的传感器阵列所使用的微带贴片天线，其带宽也较窄，为300MHz～430MHz，与前述专利中的外置式传感器一样，由于空间中3000MHZ以下干扰很多，传感器采用频带宽度较窄的检测天线时，容易对测得的局放信号产生干扰甚至会造成误判。

专利号为200910021728.1、发明名称为“一种外置式GIS局部放电的超高频检测传感器”的中国发明专利公开一种超高频监测传感器，该传感器的在介质本体底边为弧线的侧面上粘附了电极，电极延伸至介质本体内。其与前述传感器天线相比带宽宽，天线的带宽为300MHz～1GHz，抗干扰性好。但根据实际对局部放电信号频谱的测量发现，放电信号强度较大的频谱为500MHz～3GHz之间，所以该超高频检测传感器检测效果并不是很好。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以有效接收局放电信号、灵敏度高，而且可以避免300MHz以下的低频干扰和GSM干扰的外置式特高频局部放电检测传感器。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种外置式特高频局部放电检测传感器，包括：金属屏蔽外壳、微带天线、同轴电缆连接器，金属屏蔽外壳为底部敞开的盒体，微带天线设置于金属屏蔽外壳内并面向金属屏蔽外壳的开口，以便于接收局部放电信号；微带天线为矩形贴片天线，微带天线的导体贴片的长边上各设置有一内凹的弧形切口，弧形切口以导体贴片的几何中心为对称中心对称设置，该两弧形切口的圆心的连线与导体贴片的短中心线重合，导体贴片设置于介质基板上，微带天线的接地板为金属屏蔽外壳；在金属屏蔽外壳内设置有集成电路板，集成电路板位于微带天线与屏蔽外壳顶壁之间，集成电路板上设置有依次连接的低噪放大电路、检波电路、放大电路以及分别与低噪放大电路、检波电路和放大电路相连的电源电路，低噪放大电路与微带天线相连，放大电路通过同轴电缆连接器将信号输出。