一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器的制作方法

本发明涉及电力设备局部放电在线监测技术领域，具体涉及一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器。

背景技术：

局部放电现象是电力设备绝缘劣化的征兆，对设备开展局部放电检测，及早准确地发现放电源，可防止事故发生，确保电力系统安全可靠运行。电力设备的局部放电检测已经有几十年的研究基础，特别是近30年来提出的特高频检测方法、高频电流检测法等因可实施不停电的带电检测和在线监测，可检测电力设备内部绝缘缺陷，可对电力设备绝缘故障进行预警，在电力设备局部放电带电检测和在线监测中得到了逐步得到应用与推广。

如果早期制造或安装的环网柜工艺存在问题，会导致绝缘系统部分区域存在电场分布不均匀，或者在后期运行过程中，受到振动、温湿度等因素的影响，部分区域绝缘老化，那么在这些绝缘薄弱的位置极易产生局部放电。局部放电表征了环网柜绝缘系统的运行状况，通过对局部放电进行监测，可以及时发现环网柜的绝缘缺陷，针对性的及时处理，避免绝缘因持续恶化而导致电力事故的发生。

传统的开关柜局部放电在线监测系统，其传感器一般为固定结构，工作频段一般为固定范围。由于开关柜内发生局部放电的类型可能为尖端放电、沿面放电、悬浮放电等，不同类型的放电信号的频率成分有所不同，基本分布在300-1500mhz的频段内。受制于开关柜内安装尺寸限制，单个局部放电监测传感器的工作频段一般300-1500mhz之间的某一个频率范围，难以覆盖300-1500mhz的整个频率范围，也无法通过安装多个工作频率范围不同的传感器来实现频率的全覆盖。传统的开关柜局部放电监测传感器难以实现对不同类型局部放电的有效检测。

传感器的小型化、智能化是电力设备在线监测的一个发展趋势，提高局部放电检测的可靠性和灵敏度，满足开关柜智能化状态检修的要求，提高开关柜运行可靠性，已经成为业内亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器，其可通过天线结构的重构，改变天线的有效长度，进而改变传感器的工作频率，实现不同类型局部放电的有针对性的检测。

实现上述目的的一种技术方案是：一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器，由可重构天线、局部放电信号采集模块、频段分析选择模块、微处理器及射频开关控制模块组成；

所述可重构天线用于局部放电信号的感应接收，其为环形微带天线结构，由两个同中心的正方环形微带贴片组成，二者之间有45°的夹角，其内侧的正方环形微带的四角搭接于外侧正方环形微带各边的中部，其外侧的正方环形微带的一角形成断口并在断口两端设有馈电点，任意一个正方环形微带上对称的设有若干个可控制的射频开关，通过改变这些射频开关的工作状态，即可改变天线的有效长度，进而改变天线的工作频率；

所述局部放电信号采集模块由信号调理电路、模数转换电路组成，用于对可重构天线采集信号的调理及模数转换；

所述频段分析选择模块包括频段分析电路和频段比较电路，用于对所述局部放电信号采集模块输出的信号进行频谱分析，确定局部放电源信号的频率范围，选择传感器的工作频段，并将选择结果输出到微处理器；

所述微处理器用于接收频段分析选择模块输出的频段选择结果，输出频段选择指令；

所述射频开关控制模块用于对可重构天线的射频开关进行控制，其接收到微处理器的频段选择指令后，控制相应射频开关的通断，实现可重构天线的结构重构；

所述射频开关控制模块与所述可重构天线之间通过射频信号通信，射频开关控制模块既向可重构天线发射开关控制指令，同时接收可重构天线射频开关的工作状态。

进一步的，所述可重构天线的正方环形微带的层间结构为在介质基板上敷设的天线面板。

本发明的一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器，其可重构天线由两个同中心的正方环形微带贴片组成，每个正方环形微带贴片上均设有若干可控制的射频开关，通过改变这些射频开关的工作状态，即可改变天线的有效长度，进而改变天线的工作频率。整套装置通过依次连接的局部放电信号采集模块、频段分析选择模块、微处理器和射频开关控制模块进行可重构天线的频段判断和结构重构控制。本发明体积小，使用方面，能够实现智能化的局放检测天线传感器的频率广域覆盖。

附图说明

图1为本发明的一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器的结构示意图；

图2为本发明的一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器的可重构天线的结构示意图；

图3为本发明的一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器的可重构天线的层间结构剖视图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的一种用于开关柜局部放电检测的可重构天线传感器，传感器主要由可重构天线1、局部放电信号采集模块2、频段分析选择模块3、微处理器4及射频开关控制模块5组成。其中，可重构天线1用于检测开关柜内的局部放电信号；局部放电信号采集模块2用于对可重构天线采集的局部放电信号进行模数转换；频段分析选择模块3用于分析可重构天线采集到的信号的频率分布，确定传感器的工作频段，并将结果传输到微处理器4；微处理器4用于输出射频开关指令到射频开关控制模块5；射频开关控制模块5用于对可重构天线内的射频开关进行控制，实现天线结构的重构。

请参阅图2，可重构天线1的结构示意图。其天线面板由两个正方环形微带贴片组成，分为内环形微带11和外环形微带12，二者之间有45°的夹角。内环形微带11的四角搭接于外环形微带12各边的中部，外环形微带12的一角形成断口并在断口两端设有馈电点13。任意一个正方环形微带上对称的设有若干个可控制的射频开关14。在本实施例中，内环形微带11的各边中部各设有一个射频开关14，外环形微带12以断口为分界线每侧各对称的设有三个射频开关14，共计10个射频开关14。通过改变这些射频开关的工作状态，即可改变天线的有效长度，进而改变天线的工作频率。

请参阅图3，可重构天线1的正方环形微带贴片的剖面结构。其由天线面板15馈电点13及介质基板16组成。天线面板15由金属贴片及与金属贴片连接的射频开关组成，其附着在介质基板16上，用于开关柜局部放电信号的检测；馈电点13通过连接同轴电缆或微带线，实现天线接收信号的传输。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。