一種特高頻局部放電檢測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種特高頻局部放電檢測電路，屬于特高頻局部放電檢測領(lǐng)域，其包括采集終端MCU和與采集終端MCU相通信的特高頻局放信號調(diào)理電路；所述特高頻局放信號調(diào)理電路包括特高頻天線、指數(shù)漸變式微帶平衡器、頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器和比較電路；所述特高頻天線接入指數(shù)漸變式微帶平衡器，所述指數(shù)漸變式微帶平衡器的輸出經(jīng)頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器接入比較電路，所述比較電路的輸出接入采集終端MCU。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，安全可靠，能夠極大地消除干擾信號對檢測值的影響，尤其對于650MHz?1920MHz局部放電特高頻信號的檢測能顯著提升測量的準(zhǔn)確度，能夠精確檢測特高頻局部放電信號。
【專利說明】
一種特高頻局部放電檢測電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種特高頻局部放電檢測電路，屬于特高頻局部放電檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電力設(shè)備絕緣體中絕緣強(qiáng)度和擊穿場強(qiáng)都很高，當(dāng)局部放電在很小的范圍內(nèi)發(fā)生時，擊穿過程很快，將產(chǎn)生很陡的脈沖電流，其上升時間小于1ns，并激發(fā)頻率高達(dá)數(shù)GHz的電磁波。特高頻局部放電檢測(Ultra-High-Frequency，簡稱UHF)法于20世紀(jì)80年代初期由英國中央電力局(CEGB)實驗室提出，其基本原理是通過特高頻傳感器對電力設(shè)備中局部放電時產(chǎn)生的特高頻電磁(300MHz<f<3GHz)信號進(jìn)行檢測，從而獲得局部放電的相關(guān)信息，實現(xiàn)局部放電監(jiān)測。由于現(xiàn)場的暈干擾主要集中在300MHz頻段以下，因此特高頻法能有效地避開現(xiàn)場的電暈等干擾，具有較高的靈敏度和抗干擾能力，可實現(xiàn)局部放電帶電檢測、定位以及缺陷類型識別等優(yōu)點。
[0003]目前，現(xiàn)有技術(shù)中特高頻局部放電檢測電路存在很多顯著的缺點，例如結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要無失真地采集有用信號，數(shù)據(jù)量極大，數(shù)據(jù)處理難度很高，而遠(yuǎn)距離傳送特高頻信號，其時延與信號畸形對測量的準(zhǔn)確性和可靠性都會產(chǎn)生很大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種設(shè)計簡單、安全穩(wěn)定，且能夠精確檢測特高頻局部放電信號的特高頻局部放電檢測電路。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種特高頻局部放電檢測電路，其包括采集終端MCU和與采集終端MCU相通信的特高頻局放信號調(diào)理電路;所述特高頻局放信號調(diào)理電路包括特高頻天線、指數(shù)漸變式微帶平衡器、頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器和比較電路;所述特高頻天線接入指數(shù)漸變式微帶平衡器，所述指數(shù)漸變式微帶平衡器的輸出經(jīng)頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器接入比較電路，所述比較電路的輸出接入采集終端MCU。
[0006]進(jìn)一步的，所述比較電路包括場效應(yīng)晶體管Qll-場效應(yīng)晶體管Q19、電阻R10、電容ClO和二極管D12;所述場效應(yīng)晶體管Qll的源極與場效應(yīng)晶體管Q12的源極連接，所述場效應(yīng)晶體管Q13的源極與場效應(yīng)晶體管Q14的源極連接，所述場效應(yīng)晶體管Qll的漏極分別連接場效應(yīng)晶體管Q13的源極和所述場效應(yīng)晶體管Q14的源極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的柵極連接場效應(yīng)晶體管Q16的柵極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的漏極連接場效應(yīng)晶體管Q13的漏極，且所述場效應(yīng)晶體管Q15的柵極接其漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q16的漏極連接場效應(yīng)晶體管Q14的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q16的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q19的柵極連接場效應(yīng)晶體管Q14的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q19的柵極分別連接場效應(yīng)晶體管Q18的漏極和場效應(yīng)晶體管Q16的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q19的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q17的柵極分別連接場效應(yīng)晶體管Q12的漏極和場效應(yīng)晶體管Q19的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q17的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q12的漏極依次經(jīng)電容ClO和電阻RlO接地，所述二極管D12并聯(lián)在串聯(lián)后的電容ClO和電阻RlO兩端，所述二極管D12的負(fù)極接場效應(yīng)晶體管Q12的漏極。
進(jìn)一步的，本發(fā)明還包括寬頻脈沖電流傳感器和噪聲傳感器，所述寬頻脈沖電流傳感器卡裝于電力設(shè)備接地線上，所述寬頻脈沖電流傳感器和噪聲傳感器均接入采集終端MCU。
[0007]進(jìn)一步的，所述特高頻天線為工作于650MHz-1920MHz的等角平面螺旋天線或阿基米德平面螺旋天線。
[0008]進(jìn)一步的，頻率響應(yīng)負(fù)反饋的所述平衡放大器通過電阻RlO引入負(fù)反饋并將平衡放大器輸出端口的信號耦合回到其輸入端口并與其輸入信號反向疊加。
[0009]進(jìn)一步的，頻率響應(yīng)負(fù)反饋的所述平衡放大器的通帶頻率為650MHz -1920MHz0
[0010]進(jìn)一步的，所述采集終端M⑶每次采集至少一個工頻周期的局部放電信號。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，安全可靠，本電路能夠極大地消除干擾信號對檢測值的影響，尤其對于650MHz-1920MHz局部放電特高頻信號的檢測能顯著提升測量的準(zhǔn)確度，能夠精確檢測特高頻局部放電信號。
[0012]特高頻天線連接有指數(shù)漸變式微帶平衡器，其能夠增強(qiáng)能量傳輸效果，指數(shù)漸變式微帶平衡器連接有頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器，使得放大電路穩(wěn)定，增益的平坦性較好。平衡放大器通過電阻引入負(fù)反饋將其輸出端口的信號耦合回到輸入端口并與其輸入信號反向疊加，抵消部分輸入信號即可以得到平坦的增益響應(yīng)，可以很好地擴(kuò)展頻寬。采集終端MCU保證每次采集至少一個工頻周期的局部放電信號，用于實現(xiàn)對特高頻信號的調(diào)理、采集和存儲控制，進(jìn)行局部放電信號處理、運算和特征參數(shù)提取，負(fù)責(zé)與上位機(jī)通訊，為進(jìn)一步的模式識別和局放點定位做準(zhǔn)備。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0014]圖2為實施例中比較電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合圖1-圖2和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0016]如圖1-圖2所示，本實施例包括采集終端MCU和與采集終端MCU相通信的特高頻局放信號調(diào)理電路;所述特高頻局放信號調(diào)理電路包括特高頻天線、指數(shù)漸變式微帶平衡器、頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器和比較電路;所述特高頻天線接入指數(shù)漸變式微帶平衡器，所述指數(shù)漸變式微帶平衡器的輸出經(jīng)頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器接入比較電路，所述比較電路的輸出接入采集終端MCU。
[0017]進(jìn)一步的，所述比較電路包括場效應(yīng)晶體管Qll-場效應(yīng)晶體管Q19、電阻R10、電容ClO和二極管D12;所述場效應(yīng)晶體管Qll的源極與場效應(yīng)晶體管Q12的源極連接，所述場效應(yīng)晶體管Q13的源極與場效應(yīng)晶體管Q14的源極連接，所述場效應(yīng)晶體管Qll的漏極分別連接場效應(yīng)晶體管Q13的源極和所述場效應(yīng)晶體管Q14的源極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的柵極連接場效應(yīng)晶體管Q16的柵極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的漏極連接場效應(yīng)晶體管Q13的漏極，且所述場效應(yīng)晶體管Q15的柵極接其漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q16的漏極連接場效應(yīng)晶體管Q14的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q16的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q19的柵極連接場效應(yīng)晶體管Q14的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q19的柵極分別連接場效應(yīng)晶體管Q18的漏極和場效應(yīng)晶體管Q16的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q19的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q17的柵極分別連接場效應(yīng)晶體管Q12的漏極和場效應(yīng)晶體管Q19的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q17的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q12的漏極依次經(jīng)電容ClO和電阻RlO接地，所述二極管D12并聯(lián)在串聯(lián)后的電容ClO和電阻RlO兩端，所述二極管D12的負(fù)極接場效應(yīng)晶體管Q12的漏極。
優(yōu)選地，本實施例還包括寬頻脈沖電流傳感器和噪聲傳感器，所述寬頻脈沖電流傳感器卡裝于電力設(shè)備接地線上，所述寬頻脈沖電流傳感器和噪聲傳感器均接入采集終端MCU。
[0018]優(yōu)選地，所述特高頻天線為工作于650MHz-1920MHz的等角平面螺旋天線或阿基米德平面螺旋天線。
[0019]優(yōu)選地，頻率響應(yīng)負(fù)反饋的所述平衡放大器通過電阻RlO引入負(fù)反饋并將平衡放大器輸出端口的信號耦合回到其輸入端口并與其輸入信號反向疊加。
[0020]優(yōu)選地，頻率響應(yīng)負(fù)反饋的所述平衡放大器的通帶頻率為650MHz -1920MHz0
[0021]優(yōu)選地，所述采集終端M⑶每次采集至少一個工頻周期的局部放電信號。
[0022]優(yōu)選地，電力變壓器局部放電信號是高頻脈沖信號，且信號從局部放電源沿變壓器繞組傳播到特高頻傳感器的過程中會產(chǎn)生很大的衰減和振蕩，特高頻分量主要集中在信號的波頭部分，一般持續(xù)時間為幾十納秒到幾百納秒。特高頻局放信號調(diào)理電路使用能實現(xiàn)帶寬650MHz—1920MHz的局部放電特高頻信號檢測的特高頻傳感器，具有良好的頻率響應(yīng)特性。
[0023]優(yōu)選地，特高頻傳感器采用寬頻脈沖電流傳感器，卡裝于設(shè)備接地線上，所述電流傳感器從接地線上耦合電力設(shè)備內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的行波電流信號;所述噪聲傳感器耦合空間的各類UHF的干擾信號。
[0024]優(yōu)選地，所述電流傳感器耦合的信號經(jīng)高頻低損耗同軸電纜饋至采集終端MCU，進(jìn)行信號的AD變換、采集;所述噪聲傳感器耦合的空間UHF信號通過RF同軸電纜接至采集終端MCU內(nèi)部的信號調(diào)理器，進(jìn)行信號濾波、放大、檢波等調(diào)理。
[0025]優(yōu)選地，檢波后的信號傳輸至采集終端MCU進(jìn)行AD變換、采集，經(jīng)過數(shù)字化采樣的原始數(shù)據(jù)通過USB接口上傳至上位機(jī)，上位機(jī)安裝有專用局部放電分析處理軟件，對采集終端上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，主要包括信號相位、峰值統(tǒng)計、聚類分析、抗干擾放電譜提取和生成。
[0026]優(yōu)選地，本實施例還包括混頻器，利用混頻器對其進(jìn)行混頻濾波，在不改變防電信號特征條件下實現(xiàn)降頻變換，以采用較低采樣速率的A/D轉(zhuǎn)換器將其數(shù)字化后，分析處理提取放電信號相關(guān)特征參數(shù)。
[0027]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種特高頻局部放電檢測電路，其特征在于:其包括采集終端MCU和與采集終端MCU相通信的特高頻局放信號調(diào)理電路;所述特高頻局放信號調(diào)理電路包括特高頻天線、指數(shù)漸變式微帶平衡器、頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器和比較電路;所述特高頻天線接入指數(shù)漸變式微帶平衡器，所述指數(shù)漸變式微帶平衡器的輸出經(jīng)頻率響應(yīng)負(fù)反饋的平衡放大器接入比較電路，所述比較電路的輸出接入采集終端MCU。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高頻局部放電檢測電路，其特征在于:所述比較電路包括場效應(yīng)晶體管Qll-場效應(yīng)晶體管Q19、電阻R10、電容ClO和二極管D12;所述場效應(yīng)晶體管Qll的源極與場效應(yīng)晶體管Q12的源極連接，所述場效應(yīng)晶體管Q13的源極與場效應(yīng)晶體管Q14的源極連接，所述場效應(yīng)晶體管Qll的漏極分別連接場效應(yīng)晶體管Q13的源極和所述場效應(yīng)晶體管Q14的源極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的柵極連接場效應(yīng)晶體管Q16的柵極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的漏極連接場效應(yīng)晶體管Q13的漏極，且所述場效應(yīng)晶體管Q15的柵極接其漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q15的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q16的漏極連接場效應(yīng)晶體管Q14的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q16的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q19的柵極連接場效應(yīng)晶體管Q14的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q19的柵極分別連接場效應(yīng)晶體管Q18的漏極和場效應(yīng)晶體管Q16的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q19的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q17的柵極分別連接場效應(yīng)晶體管Q12的漏極和場效應(yīng)晶體管Q19的漏極，所述場效應(yīng)晶體管Q17的源極接地，所述場效應(yīng)晶體管Q12的漏極依次經(jīng)電容ClO和電阻RlO接地，所述二極管D12并聯(lián)在串聯(lián)后的電容ClO和電阻RlO兩端，所述二極管D12的負(fù)極接場效應(yīng)晶體管Q12的漏極。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的一種特高頻局部放電檢測電路，其特征在于:其還包括寬頻脈沖電流傳感器和噪聲傳感器，所述寬頻脈沖電流傳感器卡裝于電力設(shè)備接地線上，所述寬頻脈沖電流傳感器和噪聲傳感器均接入采集終端MCU。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的一種特高頻局部放電檢測電路，其特征在于:所述特高頻天線為工作于650MHz-1920MHz的等角平面螺旋天線或阿基米德平面螺旋天線。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種特高頻局部放電檢測電路，其特征在于:頻率響應(yīng)負(fù)反饋的所述平衡放大器通過電阻RlO引入負(fù)反饋并將平衡放大器輸出端口的信號耦合回到其輸入端口并與其輸入信號反向疊加。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的一種特高頻局部放電檢測電路，其特征在于:頻率響應(yīng)負(fù)反饋的所述平衡放大器的通帶頻率為650MHz -1920MHz ο7.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的一種特高頻局部放電檢測電路，其特征在于:所述采集終端MCU每次采集至少一個工頻周期的局部放電信號。
【文檔編號】G01R31/14GK105929315SQ201610381265
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】梁博淵, 劉宏亮, 陳志勇, 高樹國, 邢超, 韓光
【申請人】國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗所