專利名稱：用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的制作方法
技術領域：
用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝技術領域[0001 ] 本實用新型涉及一種射頻傳感器測試裝置。
背景技術：
[0002]大量的資料表明，導致電力系統(tǒng)運行故障的主要原因是電力設備絕緣性能的劣化，高壓電纜作為電力系統(tǒng)中分布最廣的電力設備，其絕緣劣化的主要原因來自局部放電， 而電纜終端既是高壓電纜線路中場強分布最復雜的區(qū)域，也是場強集中最容易產(chǎn)生局部放電的區(qū)域。由于電纜線路周圍的電磁環(huán)境復雜，干擾極其嚴重，導致傳統(tǒng)的脈沖電流法測試技術無法用于電纜終端的局部放電在線監(jiān)測。目前，國內外關于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的有效技術方法尚不多見。因此，開發(fā)適用于高壓電纜終端的局部放電在線監(jiān)測裝置，有效評估電纜運行狀態(tài)，對于保障電網(wǎng)的安全可靠運行起著十分重要的作用。實用新型內容[0003]本實用新型是為了實現(xiàn)對高壓電纜終端的絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測，從而提供用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置。[0004]用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，它包括信號接收裝置和數(shù)據(jù)處理及顯示單元；信號接收裝置由探測器、濾波器和放大器組成；數(shù)據(jù)處理及顯示單元包括數(shù)據(jù)采集元件和數(shù)據(jù)處理及顯示裝置；[0005]探測器由螺旋天線和阻抗匹配器組成；所述螺旋天線的形狀為指數(shù)螺旋形；阻抗匹配器為逐漸變寬的結構；所述螺旋天線與阻抗匹配器的左端連接；阻抗匹配器的右端與濾波器的信號輸入端連接；所述濾波器的信號輸出端與放大器的信號輸入端連接；放大器的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集元件的數(shù)據(jù)采集信號輸入端連接；所述數(shù)據(jù)采集元件的數(shù)據(jù)采集信號輸出端與數(shù)據(jù)處理及顯示裝置的數(shù)據(jù)采集信號輸入端連接。[0006]探測器的接收頻帶為O. 3GHz 3GHz。[0007]阻抗匹配器的右端通過50 Ω同軸電纜與濾波器的信號輸入端連接。[0008]濾波器為帶通濾波器，濾波頻段是O. 3GHz以下以及O. 85 O. 95GHz。[0009]放大器為寬帶低噪聲信號放大器。[0010]數(shù)據(jù)采集元件采用高性能示波器。[0011]數(shù)據(jù)處理及顯示裝置采用內嵌LabView軟件平臺的計算機實現(xiàn)。[0012]濾波器的信號輸出端與放大器的信號輸入端之間采用同軸電纜連接。[0013]本實用新型采用螺旋天線和阻抗匹配器組成探測器，對高壓電纜終端的電磁信號進行探測；同時將所有連接線均采用同軸電纜連接，從而有效避免了外界的電磁干擾，且接收電磁信號頻率較高，避開了測試現(xiàn)場絕大部分電磁干擾，可對電纜終端進行持續(xù)的實時檢測，并對檢測數(shù)據(jù)進行存儲，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)可有效地對電纜終端絕緣狀態(tài)進行評估并對絕緣劣化趨勢做出正確判斷，實現(xiàn)了高壓電力電纜終端的局部放電在線監(jiān)測。


[0014]圖1是本發(fā)明的螺旋天線的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的阻抗匹配器的上面的結構示意圖；圖3是是本發(fā)明的阻抗匹配器的下面的結構示意圖；圖4是本發(fā)明的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的組成框圖。
具體實施方式
[0015]具體實施方式
一、結合圖1至圖4說明本具體實施方式
，用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，它包括信號接收裝置I和數(shù)據(jù)處理及顯示單元2 ;信號接收裝置I由探測器3、濾波器4和放大器5組成；數(shù)據(jù)處理及顯示單元2包括數(shù)據(jù)采集元件6和數(shù)據(jù)處理及顯示裝置7 ；[0016]探測器3由螺旋天線和阻抗匹配器組成；所述螺旋天線的形狀為指數(shù)螺旋形；阻抗匹配器為逐漸變寬的結構；所述螺旋天線與阻抗匹配器的左端連接；阻抗匹配器的右端與濾波器4的信號輸入端連接；所述濾波器4的信號輸出端與放大器5的信號輸入端連接； 放大器5的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集元件6的數(shù)據(jù)采集信號輸入端連接；所述數(shù)據(jù)采集元件 6的數(shù)據(jù)采集信號輸出端與數(shù)據(jù)處理及顯示裝置7的數(shù)據(jù)采集信號輸入端連接。[0017]工作原理本實用新型從高壓電纜終端外部有效獲取由電纜終端內部局部放電產(chǎn)生的電磁波信號，并根據(jù)電磁波信號的特征，判斷出局部放電發(fā)生的部位，給出局部放電量大小的估計值，從而對高壓電纜終端的絕緣狀態(tài)做出評估。[0018]本實用新型提供了一款指數(shù)螺旋接收天線，如圖1所示，接收頻帶為O. 3GHz 3GHz，覆蓋局部放電產(chǎn)生的所有電磁信號頻率，并針對接收器提供了一款阻抗匹配器，如圖 2所示，其中阻抗匹配器的上下兩個面分別用標記11和12標識。標識11的左側與天線內側一端相連接，右側與同軸線內導體相連接；標識12的左側與天線內側的另一端相連接， 右側與同軸線外導體相連接。阻抗匹配器將接收器的特性阻抗轉變?yōu)橥S電纜連接線的特性阻抗50 Ω，使得接收器駐波比低于2，達到工程測試的標準。[0019]本實用新型的所有連接線均采用同軸電纜連接線，有效避免了外界的電磁干擾， 且接收電磁信號頻率較高， 避開了測試現(xiàn)場絕大部分電磁干擾，可對電纜終端進行持續(xù)的實時檢測，并對檢測數(shù)據(jù)進行存儲，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)可有效地對電纜終端絕緣狀態(tài)進行評估并對絕緣劣化趨勢做出正確判斷，實現(xiàn)了高壓電力電纜終端的局部放電在線監(jiān)測。[0020]本實用新型能夠有效消除空間電磁波干擾，獲取由高壓電纜終端局部放電所產(chǎn)生的電磁信號，得到其時域和頻域波形，通過放電信號的模式識別，為判斷局部放電發(fā)生部位、估計局部放電量和絕緣狀態(tài)評估提供可靠依據(jù)。[0021]具體實施方式
二、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的區(qū)別在于，探測器3的接收頻帶為O. 3GHz 3GHz。[0022]具體實施方式
三、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的區(qū)別在于，阻抗匹配器的右端通過50 Ω同軸電纜與濾波器4的信號輸入端連接。以減少信號傳輸?shù)乃p和空間電磁耦合產(chǎn)生的干擾。[0023]具體實施方式
四、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的區(qū)別在于，濾波器4為帶通濾波器。[0024]本實施方式中，考慮干擾源是中心頻率為900MHz的無線通信干擾，因此，帶阻頻帶設置為850M 950M。[0025]具體實施方式
五、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的區(qū)別在于，放大器5為寬帶低噪聲信號放大器。[0026]本實施方式中，放大器選用寬帶低噪聲信號放大器，頻帶為O. 3GHz 3GHz，增益為45dB，平坦度為±ldB，且具有較好的線性度，12V直流供電，50Ω阻抗的駐波比為1. 5，基本可以忽略駐波的影響。該放大器可有效地將探測器接收到的微弱的局部放電信號進行放大。[0027]具體實施方式
六、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的區(qū)別在于，數(shù)據(jù)采集元件采用高性能示波器。[0028]本實施方式中，數(shù)據(jù)采集元件采用高性能示波器，采樣率為12G/S，可采集測試頻帶的時域和頻域波形，并通過USB數(shù)據(jù)連接線與微機相連，進行數(shù)據(jù)傳輸。[0029]具體實施方式
七、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的區(qū)別在于，數(shù)據(jù)處理及顯示裝置7采用內嵌 LabView軟件平臺的計算機實現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理、顯示模塊由微機和LabView軟件平臺構成，對采集到的信號在微機上進行顯示和存儲，并通過軟件實現(xiàn)時域信號和頻域信號的切換、數(shù)字濾除窄帶周期干擾、設置報警等功能。[0031]具體實施方式
八、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置的區(qū)別在于，濾波器4的信號輸出端與放大器5的信號輸入端之間采用同軸電纜連接。以減少信號傳輸?shù)乃p和空間電磁耦合產(chǎn)生的干擾。
權利要求1.用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，其特征是它包括信號接收裝置(I)和數(shù)據(jù)處理及顯示單元(2);信號接收裝置(I)由探測器(3)、濾波器(4) 和放大器(5)組成；數(shù)據(jù)處理及顯示單元(2)包括數(shù)據(jù)采集元件(6)和數(shù)據(jù)處理及顯示裝置⑵；探測器(3)由螺旋天線和阻抗匹配器組成；所述螺旋天線的形狀為指數(shù)螺旋形；阻抗匹配器為逐漸變寬的結構；所述螺旋天線與阻抗匹配器的左端連接；阻抗匹配器的右端與濾波器(4)的信號輸入端連接；所述濾波器(4)的信號輸出端與放大器(5)的信號輸入端連接；放大器(5)的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集元件￠)的數(shù)據(jù)采集信號輸入端連接；所述數(shù)據(jù)采集元件(6)的數(shù)據(jù)采集信號輸出端與數(shù)據(jù)處理及顯示裝置(7)的數(shù)據(jù)采集信號輸入端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，其特征在于探測器(3)的接收頻帶為O. 3GHz 3GHz。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，其特征在于阻抗匹配器的右端通過50 Ω同軸電纜與濾波器(4)的信號輸入端連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，其特征在于濾波器(4)為帶通濾波器，濾波頻段是O. 3GHz以下以及O. 85 O. 95GHz。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，其特征在于放大器(5)為寬帶低噪聲信號放大器。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集元件采用高性能示波器。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，其特征在于數(shù)據(jù)處理及顯示裝置(7)采用內嵌LabView軟件平臺的計算機實現(xiàn)。
8.根據(jù)權利要求1所述的用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，其特征在于濾波器(4)的信號輸出端與放大器(5)的信號輸入端之間采用同軸電纜連接。
專利摘要用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測的射頻傳感器測試裝置，涉及一種射頻傳感器測試裝置。它是為了實現(xiàn)對高壓電纜終端的絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測。裝置螺旋天線與阻抗匹配器的左端連接；阻抗匹配器的右端與濾波器的信號輸入端連接；濾波器的信號輸出端與放大器的信號輸入端連接；放大器的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集元件的數(shù)據(jù)采集信號輸入端連接；數(shù)據(jù)采集元件的數(shù)據(jù)采集信號輸出端與數(shù)據(jù)處理及顯示裝置的數(shù)據(jù)采集信號輸入端連接。本實用新型適用于高壓電纜終端局部放電在線監(jiān)測。
文檔編號G01R31/12GK202854281SQ20122041700
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月22日 優(yōu)先權日2012年8月22日
發(fā)明者張曉虹, 王國利, 劉通, 張新魁, 高俊國, 郭寧 申請人:哈爾濱理工大學, 南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司