SF_(6)及SF_(6)故障分解气体与局部放电柔性特高频天线传感器基底相容性实验研究 被引量：13

1

作者 张国治 胡栩焜 +2 位作者 邓广宇 陈康 张晓星 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期4050-4062,共13页

采用柔性内置特高频(UHF)天线传感器是解决气体绝缘组合电器(GIS)内部潜伏性局部放电(PD)绝缘缺陷微弱高频电磁波信号感知的有效方法,而柔性UHF天线传感器基底材料和SF_(6)及其故障分解气体之间的相容是实现柔性UHF天线传感器内置于GIS... 采用柔性内置特高频(UHF)天线传感器是解决气体绝缘组合电器(GIS)内部潜伏性局部放电(PD)绝缘缺陷微弱高频电磁波信号感知的有效方法,而柔性UHF天线传感器基底材料和SF_(6)及其故障分解气体之间的相容是实现柔性UHF天线传感器内置于GIS的关键。基于此,该文通过搭建SF_(6)及其故障分解气体与PD柔性UHF天线传感器基底相容性实验平台,结合GIS实际运行环境温度,开展了多种常用PD柔性UHF天线传感器基底材料与SF_(6)及其故障分解气体相容性实验研究,利用傅里叶变换红外光谱仪、气相色谱质谱联用仪、扫描电镜、X射线光电子能谱仪分别从SF_(6)气体成分侧、柔性基底表面形貌及元素变化情况侧进行测试分析。实验发现,聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)三种常用PD柔性UHF天线传感器基底材料均不会对SF_(6)气体成分造成影响;常用的PI柔性UHF天线传感器基底会与SF_(6)故障分解气体中的SOF_(2)发生反应,导致SOF_(2)含量明显减少;PET在纯SF_(6)最高允许运行温度110℃条件下会发生轻微氧化;PI、PET两种PD柔性UHF天线传感器基底表面均会生成较多的含氟化合物;在研制柔性UHF天线传感器时宜选用PDMS基底。研究成果对GIS柔性内置UHF天线传感器的设计和应用具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 柔性特高频天线传感器 气体绝缘组合电器(GIS) 柔性基底 相容性

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GIS局部放电检测天线本体和巴伦共面柔性小型化特高频天线传感器研究 被引量：11

2

作者 张国治 韩景琦 +2 位作者 刘健犇 陈康 张硕 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1064-1075,共12页

针对变电站气体绝缘组合电器(GIS)绝缘缺陷局部放电(PD)高灵敏监测需求,以及现有刚性基底特高频(UHF)天线传感器内置安装的复杂工艺和内置后存在破坏设备内部电场分布的风险问题,该文提出柔性特高频传感技术。设计了一款柔性UHF螺旋天... 针对变电站气体绝缘组合电器(GIS)绝缘缺陷局部放电(PD)高灵敏监测需求,以及现有刚性基底特高频(UHF)天线传感器内置安装的复杂工艺和内置后存在破坏设备内部电场分布的风险问题,该文提出柔性特高频传感技术。设计了一款柔性UHF螺旋天线传感器,采用正弦波加载的方式以及提高天线本体间隙比的方式实现了天线本体小型化,同时巴伦与天线本体共面,大幅减小了天线整体体积,设计的柔性天线直径为150 mm,较未小型化径向距离缩小了25%。仿真和网分实测结果表明:在610 MHz~3 GHz频带范围内,柔性天线在弯曲半径为0 mm、100 mm、200 mm时的电压驻波比(VSWR)≤3.5;在790 MHz~1.8 GHz频段内VSWR≤2。最后利用搭建GIS典型缺陷局部放电模拟试验平台对设计的柔性天线进行PD检测性能实测。结果表明,设计的柔性天线在不同弯曲程度下均能有效检测到PD信号,具有较高的信噪比。 展开更多

关键词 气体绝缘组合电器 局部放电 特高频柔性天线 小型化 间隙比

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变压器局部放电特高频传感器的研究与应用 被引量：12

3

作者 王伟杰 雍明超 +3 位作者 何星躲 郭旭 姜睿智 刘洋 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期84-90,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 局部放电 等角螺旋天线 微带巴伦 特高频传感器

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基于NFC的可穿戴传感器中柔性/可拉伸天线的研究进展 被引量：6

4

作者 孙英 刘乃源 +1 位作者 余臻伟 周严 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期122-137,共16页

可穿戴传感器利用NFC功能可以非常方便快捷地测量和读取人体的一些生理参数,在人体运动传感、生物医疗等领域有着广泛应用。柔性/可拉伸天线是基于NFC的可穿戴传感器设计中的关键环节,利用传统金属材料、柔性金属材料分别与柔性衬底结... 可穿戴传感器利用NFC功能可以非常方便快捷地测量和读取人体的一些生理参数,在人体运动传感、生物医疗等领域有着广泛应用。柔性/可拉伸天线是基于NFC的可穿戴传感器设计中的关键环节,利用传统金属材料、柔性金属材料分别与柔性衬底结合可以制备柔性/可拉伸NFC天线。从天线制备方法出发,分别讨论了利用传统金属材料的传统结构、2D结构、3D结构以及利用柔性金属材料中的导电纺织材料、镓基液态金属、导电纳米材料设计柔性/可拉伸NFC天线的研究进展,及其在可穿戴传感器中的具体应用和目前设计中存在的一些问题。最后对NFC可穿戴传感器的发展前景以及柔性/可拉伸NFC天线的研究热点提出了展望与思考。 展开更多

关键词 NFC天线 可穿戴传感器 柔性/可拉伸性 柔性材料

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GIS PD检测柔性内置小型化阿基米德螺旋天线传感器 被引量：7

5

作者 张国治 陈康 +3 位作者 李晓涵 王堃 方荣行 刘健犇 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2244-2254,共11页

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear, GIS)的外壳为圆筒型结构,而现有局部放电(partial discharge,PD)特高频(ultra high frequency, UHF)检测天线多采用FR-4环氧树脂刚性基底,天线内置到GIS内部时可能会影响设备内部的电场分布... 气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear, GIS)的外壳为圆筒型结构,而现有局部放电(partial discharge,PD)特高频(ultra high frequency, UHF)检测天线多采用FR-4环氧树脂刚性基底,天线内置到GIS内部时可能会影响设备内部的电场分布,或需要对GIS的法兰盘进行复杂的结构改造,不利于现场应用。为解决上述问题,设计了一种基于热固性聚酰亚胺柔性基底的UHF阿基米德螺旋天线传感器,且采用正弦加载的方法实现了天线直径的小型化。通过仿真和实测分析了该柔性天线的辐射特性,然后通过仿真分析了该柔性天线内置对GIS内部电场的影响,同时利用搭建的试验平台对其PD检测性能进行了实测。结果表明:该柔性天线直径为149 mm,较未小型化时缩小了24.7%,本体质量仅为15.1 g;在620 MHz~3 GHz频带内,该柔性天线在弯曲半径分别为0、250、300和350mm时的电压驻波比均不超过2.5,最大实际增益为5.5dB,在0.3~1.5GHz频带内的平均有效高度达到13.5 mm,辐射性能优异;实际安装时可忽略该柔性天线对GIS内部电场分布的影响,且其在弯曲形变前后及内置后均能有效检测PD信号。研究成果为内置式天线传感器的设计提供了参考。 展开更多

关键词 GIS PD 特高频柔性天线 热固性聚酰亚胺 小型化

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电力设备局部放电超声、特高频一体化传感技术 被引量：20

6

作者 张国治 鲁昌悦 +3 位作者 周红 田晗绿 余星雨 张晓星 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期5090-5101,共12页

新型数字化电力系统的快速发展对电力设备运行状态的集成化智能感知提出了更高的要求,针对电力设备局部放电(partial discharge,PD)超声波法和特高频法传感器功能单一,无法实现PD绝缘缺陷全面高灵敏感知技术难题,以及超声波和特高频天... 新型数字化电力系统的快速发展对电力设备运行状态的集成化智能感知提出了更高的要求,针对电力设备局部放电(partial discharge,PD)超声波法和特高频法传感器功能单一,无法实现PD绝缘缺陷全面高灵敏感知技术难题,以及超声波和特高频天线传感器刚性结构在弧形结构电力设备上安装复杂的问题,为此通过对柔性超声、特高频传感器研究现状及结构的总结分析提出了柔性超声、特高频一体化传感技术,并初步构建了基于PVDF压电基底和改进型叉指电极的柔性超声、特高频一体化传感器结构模型,分别采用COMSOL、HFSS对一体化传感器的超声频响特性及特高频电磁波频响特性进行仿真研究,仿真结果表明:一体化传感器对20~200 kHz频段内的超声波信号均有位移响应;一体化传感器在0.4~0.45、0.55~0.6、1.7~3GHz这3个频段内的驻波比均小于5,最后搭建PD实验平台对研制的一体化传感器同时感知PD辐射超声波信号和特高频信号的可行性进行实验验证。实验结果表明超声、特高频一体化传感器可以同时感知PD超声波信号和特高频信号。该研究内容为电力设备PD关键特征信号的集成化传感提供了新的解决思路。 展开更多

关键词 电力设备 局部放电 柔性超声传感器 柔性特高频传感器 一体化传感技术

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专题:面向人(机)-机交互的柔性传感器及其智能感知系统 被引量：1

7

作者 张阳阳 李莉萍 《无线电通信技术》 2022年第3期431-432,共2页

内容导读,当前人工智能、智能机器人、人机交互理论与技术发展迅猛。随着传感器、集成电路设计和智能算法的进步带来机器人感知能力的快速提升,人工智能中柔性传感器、智能机器人、人机交互算法的应用不断取得进步。基于柔性传感器的人... 内容导读,当前人工智能、智能机器人、人机交互理论与技术发展迅猛。随着传感器、集成电路设计和智能算法的进步带来机器人感知能力的快速提升,人工智能中柔性传感器、智能机器人、人机交互算法的应用不断取得进步。基于柔性传感器的人与机器人的交互、机器人与机器人的交互以及人机协同作业等领域已有一定的成功应用,因此学术界掀起了柔性传感器、柔性共形天线、人(机)-机交互智能感知系统与智能算法的研究热潮。 展开更多

关键词 柔性传感器 智能机器人 人工智能 人机交互 智能算法 人机协同 集成电路设计 共形天线

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局部放电检测高增益柔性馈电立体螺旋天线的设计与应用 被引量：2

8

作者 芮逸凡 王亚林 +3 位作者 周明瑜 罗艺 王海田 尹毅 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1865-1874,共10页

局部放电(partial discharge,PD)检测天线在检测方向上应保持高增益,以改善灵敏度和信噪比。由于适配的功分网络截面积大,因此高增益立体螺旋天线尚未运用于局部放电检测领域。以单臂螺旋天线和四臂螺旋天线作为研究对象,通过仿真确定... 局部放电(partial discharge,PD)检测天线在检测方向上应保持高增益,以改善灵敏度和信噪比。由于适配的功分网络截面积大,因此高增益立体螺旋天线尚未运用于局部放电检测领域。以单臂螺旋天线和四臂螺旋天线作为研究对象,通过仿真确定天线优化区间,并以带宽、增益作为目标,基于粒子群优化算法优化结构参数,以提高检测灵敏度,保持定向高增益;设计适配的柔性功分馈电网络,以减小天线体积、提高信噪比;通过局放测试检验设计的高增益立体螺旋天线的性能,并与商用平面等角螺旋天线比较。研究结果表明:优化后的单臂螺旋天线具有多频段检测特点,结构简单,占用空间小;通过柔性功分网络加载的四臂螺旋天线在0.5~2.0GHz频段的增益均>5.0 dB,主谐振点1.02 GHz处的增益达到了6.37 dB,整体横截面直径缩小至60 mm,测试信噪比优于平面等角螺旋天线。与传统局放检测天线相比,设计的高增益柔性馈电立体螺旋天线能在特高频范围的低频段保持高增益,并在各谐振频率保持轴向检测特性。 展开更多

关键词 局部放电 单臂螺旋天线 四臂螺旋天线 柔性功分网络 特高频信号 增益

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基于柔性馈电螺旋天线和硅光电倍增管的GIS局部放电联合传感技术 被引量：5

9

作者 芮逸凡 王亚林 +4 位作者 周明瑜 罗艺 王海田 孙浩 尹毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期3610-3620,共11页

由于现场干扰和系统噪声的影响,通过常规电学方法检测气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内的局部放电(partial discharge,PD)容易造成漏检与误检的情况。为提高局部放电检测的准确率,并进一步探究GIS中不同缺陷的放电特... 由于现场干扰和系统噪声的影响,通过常规电学方法检测气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内的局部放电(partial discharge,PD)容易造成漏检与误检的情况。为提高局部放电检测的准确率,并进一步探究GIS中不同缺陷的放电特性差异,该文提出基于粒子群优化算法的四臂螺旋天线优化流程,设计适配的柔性功分馈电网络,并与荧光光纤加载的硅光电倍增管结合,形成基于特高频(ultra high frequency,UHF)天线和硅光电倍增管结合的局部放电光–电联合传感技术。在此基础上,通过联合传感器对GIS典型缺陷放电信号进行侦测并作统计分析。结果表明,柔性功分网络加载的四臂螺旋天线在0.5~2.0GHz范围内增益均高于5.0dBi,具有高增益与小型化特性;联合传感器的光信号与特高频信号均与放电量保持线性关系;光电联合传感对于电晕放电、沿面放电和气隙放电具有不同的感知效率,不同缺陷类型的局部放电间隔时间也具有不同的特征。使用光–电联合检测技术能够为GIS中的局部放电检测提供新的、可靠的解决方案。 展开更多

关键词 局部放电 联合传感器 四臂螺旋天线 柔性功分网络 硅光电倍增管 气体绝缘开关设备

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超小型内置柔性宽频带UHF单极子天线传感技术 被引量：1

10

作者 张国治 陈康 +3 位作者 田晗绿 鲁昌悦 李晓涵 张晓星 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1475-1485,共11页

特高频(ultra high frequency,UHF)法是电力设备局部放电(partial discharge,PD)绝缘缺陷常用的检测方法,在内置安装空间受限的情况下保证UHF天线具有良好的PD高频电磁波信号感知性能至关重要,基于聚亚酰胺(polyimide,PI)柔性基底设计... 特高频(ultra high frequency,UHF)法是电力设备局部放电(partial discharge,PD)绝缘缺陷常用的检测方法,在内置安装空间受限的情况下保证UHF天线具有良好的PD高频电磁波信号感知性能至关重要,基于聚亚酰胺(polyimide,PI)柔性基底设计了一种小型化UHF单极子天线,尺寸仅为58 mm×36.8 mm×0.3 mm,相较于传统单极子天线结构缩小了50.4%,并且通过对辐射区镂空和弯折处理改善了天线的低频性能。仿真和实测表明,设计的柔性天线在绝缘油和SF6绝缘气体中的有效带宽分别达到360 MHz~2.35 GHz与440 MHz~1.78 GHz,可全向接收PDUHF信号且弯曲形变后天线能保持良好的辐射性能。最后,搭建220kV真型气体绝缘组合电器和变压器PD模拟实验平台,对柔性天线在不同绝缘缺陷下的PD检测性能进行实测。结果表明,柔性天线内置后能有效检测到低放电量下的PD UHF信号,具有较高的灵敏度,可满足电力设备PD检测需求。 展开更多

关键词 电气设备 局部放电 特高频 柔性单极子天线 小型化

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柔性微流体电子:材料、工艺与器件 被引量：2

11

作者 尹周平 吴志刚 黄永安 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期108-117,127,共10页

微流体技术是指在微观尺寸下控制、操作和检测复杂流体的新兴技术,通过与柔性电子技术结合,产生了全新的柔性微流体电子技术,有望在可变形电极、可穿戴电子、可延展柔性天线等领域发挥重要作用。目前,液态金属由于其常温液态、大表面张... 微流体技术是指在微观尺寸下控制、操作和检测复杂流体的新兴技术,通过与柔性电子技术结合,产生了全新的柔性微流体电子技术,有望在可变形电极、可穿戴电子、可延展柔性天线等领域发挥重要作用。目前,液态金属由于其常温液态、大表面张力等特点,应用于柔性微流体电子技术领域时,在材料、工艺和设备等方面面临诸多挑战。重点讨论液态金属的组分和属性、微流体制造工艺与特点,以及柔性微流体电子技术的新兴应用。最后展望了柔性微流体电子技术需研究并解决的关键科学技术问题。 展开更多

关键词 柔性电子 液态金属 微流体 无线传感器 液体天线

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基于曲流技术和遗传算法的局部放电检测微带天线 被引量：2

12

作者 田妍 刘宇舜 +3 位作者 熊俊 李鹏飞 钟少泉 周文俊 《电测与仪表》 北大核心 2018年第7期110-115,121,共7页

基于微带天线原理设计了一种新型全向型局部放电特高频天线传感器。采用曲流技术对微带天线结构进行改进,增加天线的工作带宽。采用遗传算法对改进结构参数进行优化设计,使天线工作带宽达到最高。改进型微带天线的工作带宽为450 MHz^2 8... 基于微带天线原理设计了一种新型全向型局部放电特高频天线传感器。采用曲流技术对微带天线结构进行改进,增加天线的工作带宽。采用遗传算法对改进结构参数进行优化设计,使天线工作带宽达到最高。改进型微带天线的工作带宽为450 MHz^2 800 MHz,覆盖了局部放电特高频信号的主要频率范围。同时天线具有体积小、近似全向测量、增益高和灵敏度高的优点。模拟绝缘缺陷局部放电检测试验结果表明,该型天线可以有效检测典型局部放电特高频信号,满足变电站现场局部放电检测要求。 展开更多

关键词 局部放电 特高频 天线传感器 曲流技术 遗传算法 微带天线

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