一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线及调试方法技术

本发明专利技术公开了一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线及调试方法，本发明专利技术所述的磁天线包括上、中、下三个单元，各单元均包含可组合填充不同特性磁性材料的介质填充体，一组线圈绕组围绕在磁性介质填充体上，线圈绕组与调谐电容并联；中单元还额外增加了一个次级线圈绕组，作为信号的输出。本发明专利技术所述的调试方法包括以下步骤：a、制作不同频段的磁接收单元，满足接收放电电磁波对频率覆盖的需求；b、对各单元进行几何配置，保证各单元方向性图零点一致；c、对各单元间距进行调整，保证幅频特性的平坦性。本发明专利技术可实现超宽带接收，其磁天线具有很强的方向性图零点，适合故障绝缘子高压放电电磁波的接收和来波方向测量。电电磁波的接收和来波方向测量。电电磁波的接收和来波方向测量。

【技术实现步骤摘要】
一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线及调试方法


[0001]本专利技术属于天线
，尤其涉及一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线及调试方法。

技术介绍

[0002]目前电力系统输电线路及变电站使用巨量的瓷质绝缘子。瓷绝缘子长期受工频电压、日晒雨淋、灰盐霾、机械应力、雷电等作用，会发生劣化现象，劣化绝缘子由于内绝缘低于外绝缘，在雷击、工频、污闪等过程中发生内绝缘击穿，由此引发绝缘子掉串，严重威胁电网的安全运行。
[0003]当前绝缘子现场检测主要采用火花间隙法、超声波法、红外测温法、红外成像法，但依靠人工检测方式进行，有的还需要在停电状态下检测，已经无法满足现代电网运维检需求。
[0004]运行中的低(零)值绝缘子必定产生放电电磁波是其故障的本质物理现象，因此，如何接收放电产生的电磁波信号进行绝缘子故障的检测成为了研究的热点。实验表明：放电电磁波其主要频率分量在1
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10MHz范围，主要集中在3MHz—5MHz之间。
[0005]获取故障绝缘子放电产生的电磁波并定位故障绝缘子，重点要解决的是电磁波接收装置具备空间接收的指向性和高灵敏度和超宽带。电天线可以超宽带接收，灵敏度也可以很高，但存在空间指向性模糊，天线尺寸过长等缺点；选择磁性天线，灵敏度和指向性及体积小是其优点；但其超带宽目前很难实现，也是制约使用磁性天线的重要原因。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：提出一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线，磁天线具有很强的方向性零点，可用于测向；通过改进，在保持强的方向性零点特性基础上，使其工作在超宽频段和具备较好的工作带宽，以满足接收故障绝缘子高压放电电磁波的需要。本专利技术的另一目的是提供磁天线调试方法，以满足对故障绝缘子高压放电电磁波超宽带接收；以及使磁天线具备很强的方向性零点，并实现对故障绝缘子高压放电电磁波来波方向的测定。
[0007]本专利技术的技术方案是：
[0008]本专利技术所述的一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线，包括上、中、下三个单元，各单元均包含可组合填充不同特性磁性材料的介质填充体，一组线圈绕组围绕在磁性介质填充体上，线圈绕组与调谐电容及可变电阻并联；中单元还额外增加了一个次级线圈绕组，作为信号的输出。上、中、下三个单元构型的一致性，便于模块化的设计，也有利于调试。
[0009]磁性介质填充体为圆柱体，内嵌有三个小的圆柱体为磁性材料的填充体，呈等边三角形分布，三个小的圆柱体可分别填充相同或不同特性的磁性介质材料。通过选择不同特性磁性介质材料的组合，使得单元工作频段和工作的带宽发生改变。可供选择的不同磁
性介质材料相对导磁率分别为2、5、10、20、50。相对导磁率越高，更利于接收低频段的信号；所填充的不同磁性介质材料的相对导磁率差别越大，其工作的带宽会越宽。
[0010]线圈绕组可改变圈数、圈与圈之间的间距，线圈可在介质填充体上滑动。圈数增多，工作频率变低；圈数少，工作频率升高；圈与圈之间的间距增加，工作频率升高；线圈越往介质填充体两端滑动，工作频率升高，带宽相对变窄。制作线圈绕组的线为多股软铜线。相比较单股铜线，工作带宽得到进一步提升。线圈绕组并联了一可变电阻和可变电容。通过改变可变电阻的阻值可以调整接收信号的带宽，通过改变可变电容的容值可以调整接收信号的中心频率点，两者增强了天线设计的灵活性。
[0011]中间单元增加的作为信号输出的次级线圈绕组圈数比初级的线圈圈数少，实现从高阻抗到低阻抗的变换。
[0012]本专利技术所述的一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线调试方法包括以下步骤：a、制作不同频段的磁接收单元，满足接收放电电磁波对频率覆盖的需求；b、对各单元进行几何配置，保证各单元方向性图零点一致；c、对各单元间距进行调整，保证幅频特性的平坦性。
[0013]进一步，在步骤a中，更换相对导磁率高的磁性材料的介质填充体，使单元总体接收信号频段往低端移动；减少线圈匝数，使接收信号的中心频率提高，带宽变窄；降低线圈并联的电阻值，使所接收信号的带宽变宽；减小并联的电容值，使接收信号的中心频率变高，带宽变宽。
[0014]本专利技术有益效果：
[0015]本专利技术仅需通过三个磁性单元的组阵，就可实现了超宽带的接收，并使得磁天线方向性图具有深度零点，利用零点来测量来波的方向，实现对故障绝缘子高压放电电磁波的接收和方向测定，从而为电力系统故障绝缘子的在线检测技术提供了新的途径。本专利技术中的磁性接收单元是可调整的，可以根据所接收频段要求，调整单元中的磁性填充材料的规格、线圈的匝数和间距、线圈在磁性介质填充体上的位置及线的粗细，和改变并联在线圈上的电容、电阻值等，满足其它领域接收天线的设计要求。
附图说明
[0016]图1是本专利技术具体实施方式的三单元结构示意图；
[0017]图2是本专利技术具体实施方式的调试步骤图；
[0018]图3是三单元各自接收及合成输出的幅频特性示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。
[0020]图1是本专利技术具体实施方式的三单元结构示意图。上、中、下三个单元，各单元均包含可组合填充不同特性磁性材料的介质填充体1、2和3，一组线圈绕组围绕在磁性介质填充体上，线圈绕组与调谐电容及可变电阻并联；中单元还额外增加了一个次级线圈绕组，作为信号的输出。中间单元距离上单元和下单元的高度为H1和H2。单元构型的一致性，便于模块化的设计，也有利于调试。
[0021]磁性介质填充体为圆柱体，内嵌有三个小的圆柱体为磁性材料的填充体，呈等边
三角形分布，三个小的圆柱体可分别填充相同或不同特性的磁性介质材料。通过选择不同特性磁性介质材料的组合，使得单元工作频段和工作的带宽发生改变。可供选择的不同磁性介质材料相对导磁率分别为2、5、10、20、50。相对导磁率越高，更利于接收低频段的信号；所填充的不同磁性介质材料的相对导磁率差别越大，其工作的带宽会越宽。
[0022]图2是是本专利技术具体实施方式的调试步骤图，包括：a、制作不同频段的磁接收单元，满足接收放电电磁波对频率覆盖的需求；b、对各单元进行几何配置，保证各单元方向性图零点一致；c、对各单元间距进行调整，保证幅频特性的平坦性。
[0023]在步骤a中，更换相对导磁率高的磁性材料的介质填充体，使单元总体接收信号频段往低端移动；减少线圈匝数，使接收信号的中心频率提高，带宽变窄；降低线圈并联的电阻值，使所接收信号的带宽变宽；减小并联的电容值，使接收信号的中心频率变高，带宽变宽。
[0024]实验表明：(1)当三个填充的磁性介质材料相对导磁率为2、5、10，介质填充体直径5cm，填充磁性材料圆口直径1cm，长度20cm，线圈绕组匝数10圈，间距1.5cm，可以有效接收到7.7MHz内的频率信号。(2)当三个填充的磁性介质材料相对导磁率为10、20、50，介质填充体直径5cm，填充磁性材料圆口直径1cm，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线，其特征在于：包括上、中、下三个单元，各单元均包含可组合填充不同特性磁性材料的介质填充体，一组线圈绕组围绕在磁性介质填充体上，线圈绕组与调谐电容及可变电阻并联；中单元还额外增加了一个次级线圈绕组，作为信号的输出。2.根据权利要求1所述的一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线，其特征在于：磁性介质填充体为圆柱体，内嵌有三个小的圆柱体做为磁性材料的填充体，呈等边三角形分布，三个小的圆柱体可分别填充相同或不同特性的磁性介质材料。3.根据权利要求1或2所述的一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线，其特征在于：可供选择的不同磁性介质材料相对导磁率分别为2、5、10、20、50。4.根据权利要求1所述的一种接收故障绝缘子高压放电电磁波的磁天线，其特征在于：线圈绕组可改变圈数、圈与圈之间的间距，线圈可在介质填充体上滑动。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：文屹，毛先胤，曾华荣，马晓红，殷蔚翎，张露松，陈之星，杨爱东，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：