CN203965489U - 一种局部放电高压脉冲发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种局部放电高压脉冲发生装置，包括外部脉冲检测模块、触发模式设置模块、AUTO脉冲产生模块、EXT/AUTO转换模块、脉宽量程控制模块、脉宽调整输出模块、驱动电路、DC/DC变换模块、HV脉冲输出模块。根据用户需要的高压脉冲的宽度设置脉宽量程控制模块，在规定量程下通过调节脉宽调整输出模块，输出所需要的脉宽，脉冲信号通过驱动电路进行功率放大来驱动HV脉冲输出模块，在设备输出端口即可得到所需脉宽的高压脉冲。主动向正在运行的高压电力设备施加注入脉宽可调节高压脉冲，通过配合使用局放测试仪器，对该高压脉冲在高压设备内传播后的信号状态进行分析，诊断预测高压设备的绝缘状态等级及缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种于对高压设备的绝缘状态检测的局部放电高压脉冲发生装置。
背景技术
局部放电测试仪，简称局放仪，是测试电气设备绝缘状况不可或缺的仪器。传统的局放仪一般采用接线式，测量时需要将待测设备断电，给待测设备加压，然后测量待测设备局放情况；这种方式需要停止运行待测设备，不利于待测设备的连续工作；另外需要给待测设备加高压，会对待测设备的性能造成一定程度的损坏。新型局放仪一般采用电容、电感等耦合的方式来测量待测设备局放情况；这种方式测量时不需要将待测设备断电，不影响待测设备连续工作，同时不需要对待测设备加高压，能够实现对待测设备工作的无影响测量。因此，采用新式检测原理的新型局放仪一经推出，就受到广泛关注和使用。
在实际的局放测试中，这两种类型测试仪都是被动去检测与分析高压电力设备，也就是高压设备里必须有局放发生时，才可以使用这两种类型测试仪去检测与分析高压电力设备的绝缘状态。当高压设备里没有局放发生或有局放发生但局放量较小并且被其他干扰信号所覆盖时，可以主动向正在运行的高压电力设备注入脉宽可调节的高压脉冲来模拟局部放电脉冲，然后配合使用局放测试仪器，在任何条件下均可对高压设备的绝缘状态进行分析和诊断。目前这是一种拓展局放检测与分析的新方法。
目前局部放电检测方法，在实际生产测试工作中表现出如下许多不足：
1)由于传统局放仪采用接线式测量局部放电，接线式局放仪有很多弊病，最明显的是需要将正在运行的设备断电，加压测量其局放情况，这不仅会打断设备连续运行状态，对生产造成影响，而且给设备加压还在一定程度上损坏了设备性能。
2)新型局放仪一般采用电容、电感等耦合的方式来测量待测设备局放情况，虽然解决了传统局放仪需在设备停电状态下测试的问题，可以带电状态下进行测试工作，但是只能被动对带电设备进行检测工作。
3)无论传统还是新型局放仪，在进行局放检测工作时，都会因为现场复杂的电磁环境的干扰影响检测的效率和准确率，甚至会造成错误的分析与诊断。所以测得的结果往往不够理想。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提出一种局部放电高压脉冲发生装置，能够在现场通过特殊装置主动向正在运行的高压电力设备注入脉宽可调节的高压脉冲， 配合使用局放测试仪器，对高压设备的绝缘状态进行分析和诊断。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种局部放电高压脉冲发生装置，包括外部脉冲检测模块、触发模式设置模块、AUTO脉冲产生模块、EXT/AUTO转换模块、脉宽量程控制模块、脉宽调整输出模块、驱动电路、DC/DC变换模块、HV脉冲输出模块以及蓄电池供电模块；
所述外部脉冲检测模块用于检测并调理外部输入的脉冲信号，并将调理得到的幅值为5V的脉冲信号输入到触发模式设置模块；
所述触发模式设置模块用于设置所需高压脉冲同步于外部脉冲的上边沿或下边沿，并输出同步后的脉冲到EXT/AUTO转换模块；
所述AUTO脉冲产生模块用于产生内部脉冲信号，并输出到EXT/AUTO转换模块；所述内部脉冲信号为幅值为5V的方波脉冲信号；
所述EXT/AUTO转换模块用于选择并输出外部脉冲或内部脉冲到脉宽量程控制模块；
所述脉宽量程控制模块用于对接收到的脉冲信号进行脉宽调制，选择并输出脉宽为0.1～1.1μs或1.1～11μs的脉冲信号到脉宽调整输出模块；
所述脉宽调整输出模块用于对接收到的脉冲信号进行脉宽调节，输出脉宽范围值中某一确定脉宽信号到驱动电路；
所述驱动电路用于将接收的脉冲信号幅值变换到15V后输出到HV脉冲输出模块；
所述DC/DC变换模块用于将蓄电池供电模块输出的低压直流电进行升压后，输出电压到HV脉冲输出模块；
所述HV脉冲输出模块用于在所述驱动电路输出的脉冲信号的驱动下，根据所述DC/DC变换模块输出的电压，输出高压脉冲。
作为本发明的优选方案，所述外部脉冲检测模块包括型号为ST485的IC3收发器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D3、二极管D4以及三极管Q1；其中，所述二极管D1、二极管D2正向串联后再反向接入所述电池供电模块的+5V输出端与地之间，所述外部脉冲信号通过电阻R1，电阻R2分压，电阻R1和电阻R2公共连接点同时连接三极管Q1的基极以及二极管D1和二极管D2的公共连接点，所述三极管Q1的发射极连接IC3收发器的6引脚，IC3收发器的2引脚输出幅值为5V的标准脉冲信号。
作为本发明的优选方案，所述触发模式设置模块包括异或门、电阻、电容以及开关；所述电阻、电容串联后通过开关接入异或门的一个输入端，所述整形后的脉冲信号接入异或门的另一个输入端，所述异或门输出端输出同步后的脉冲信号。
进一步的，所述脉宽量程控制模块包括继电器、电容，通过所述继电器改变接入电路不同容量的电容，从而改变电路的时间常数RC的值，实现脉宽量程的控制。
进一步的，所述脉宽调整输出模块包括比较器、阻容元件，经过整形变换后的脉冲信号通过阻容元件充电，在电容正极形成一个随时间变化的递增的电压信号，该电压信号接入比较器的反相端，比较器的同相端接通过电位器控制的可调电压信号，两个信号比较，在输出端输出一定脉宽的脉冲信号。
进一步的，所述HV脉冲输出包括高速开关三级管、高频变压器，所述驱动电路输出的脉冲信号输出到高速开关三级管的栅极，高频变压器的原边连接所述DC/DC变换模块输出端以及高速开关三级管的漏极，高频变压器副边输出高压脉冲。
进一步的，还包括电池电压检测模块，用于对蓄电池的电压进行采样检测。
有益效果：本实用新型的局部放电高压脉冲发生装置，采用电容或电感耦合方式将高压脉冲信号主动注入到待检测分析的电力设备，在不影响待测设备的正常运行的条件下，突破了现有局放检测仪器对待测设备的条件限制，提高了在恶劣电磁环境下的检测效率和准确率，同时避免了对待检设备造成错误的分析与诊断。
根据用户需要的高压脉冲的宽度设置脉宽量程控制模块，在规定量程下通过调节脉宽调整输出模块，输出所需要的脉宽，脉冲信号通过驱动电路进行功率放大来驱动HV脉冲输出模块，在设备输出端口即可得到所需脉宽的高压脉冲。采用电容或电感耦合方式将高压脉冲信号主动注入到待检测分析的电力设备，通过配合使用局放测试仪器，对该高压脉冲在高压设备内传播后的信号状态进行分析，诊断预测高压设备的绝缘状态等级及缺陷。通过主动注入脉冲，能够与待测设备实现完全的电器隔离，因此操作安全方便；并且本案中HV脉冲输出中采用了高速开关三级管作为开关电路，高压脉冲的上升沿稳定在7-8ns，脉冲宽度稳定可调，所以脉冲信号稳定，易于识别，提高了在恶劣电磁环境下的检测效率和准确率。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为外部脉冲检测模块的电路示意图；
图3为脉宽量程控制模块电路连接图；
图4为脉宽调整输出模块的电路连接图；
图5为HV脉冲输出的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种局部放电高压脉冲发生装置，包括外部脉冲检测模块、触发模式 设置模块、AUTO脉冲产生模块、EXT/AUTO转换模块、脉宽量程控制模块、脉宽调整输出模块、驱动电路、DC/DC变换模块、HV脉冲输出模块、蓄电池供电模块以及电池电压检测模块。其中：
外部脉冲检测模块用于检测并调理外部输入的脉冲信号，并将调理得到的幅值为5V的脉冲信号输入到触发模式设置模块。如图2所示，外部脉冲检测模块包括IC3收发器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D3、二极管D4以及三极管Q1。其中，二极管D1、二极管D2正向串联后再反向接入电池供电模块的+5V输出端与地之间。外部脉冲信号通过电阻R1，电阻R2分压，电阻R1和电阻R2公共连接点同时连接三极管Q1的基极以及二极管D1和二极管D2的公共连接点。三极管Q1的发射极连接IC3收发器的6引脚，IC3收发器的2引脚输出幅值为5V的标准脉冲信号。
触发模式设置模块用于设置所需高压脉冲同步于外部脉冲的上边沿或下边沿，并输出脉冲到EXT/AUTO转换模块。触发模式设置模块包括异或门、电阻、电容；电阻、电容通过开关接入异或门的一个输入端，整形后的外部脉冲信号接入异或门的另一个输入端，通过开关控制接入异或门的一个输入端的电平状态，使异或门输出在两种状态下变换。
AUTO脉冲产生模块用于产生内部脉冲信号，并输出到EXT/AUTO转换模块，该内部脉冲信号为幅值为5V的方波脉冲信号。AUTO脉冲产生模块包括555定时器和阻容元件，用于产生10Hz的方波脉冲信号。
EXT/AUTO转换模块用于选择并输出外部脉冲或内部脉冲到脉宽量程控制模块。EXT/AUTO转换模块基于与非门设计，通过开关控制与非门的输入状态，实现AUTO脉冲产生模块与触发模式设置模块输出的转换选择。
脉宽量程控制模块用于对接收到的脉冲信号进行脉宽调制，选择并输出脉宽为0.1～1.1μs或1.1～11μs的脉冲信号到脉宽调整输出模块。脉宽量程控制模块基于继电器设计，通过继电器改变接入电路不同容量的电容，从而改变电路的时间常数RC的值，实现脉宽量程的控制；根据时间常数RC的设置值，可实现0-1.1μs和1-11μs两档量程。脉宽量程控制模块电路连接图如图3所示，通过调节可调电阻VR3的阻值，线性调节跟随器IC2-2的同相输入端电压，同时IC3-2的同相输入端电压随可调电阻VR3的变化而改变，IC3-2的两输入端做电压比较，在IC4-2的输出端输出随可调电阻VR3变化而变化脉宽的电压。
脉宽调整输出模块用于对接收到的脉冲信号进行脉宽调节，输出脉宽范围值中某一确定脉宽信号到驱动电路。脉宽调整输出模块基于比较器设计，经过整形变换后的脉冲信号通过阻容元件充电，在电容正极形成一个随时间变化的递增的电压信号，该电压信 号接入比较器的反相端，比较器的同相端接通过电位器控制的可调电压信号，两个信号比较，在输出端输出一定脉宽的脉冲信号；在量程范围内可实现无级调节。脉宽调整输出模块的电路连接图如图4所示，通过改变WIDTH1端口的电平状态，实现改变接入RC充电回路的电容量，从而实现在IC3-2的反相输入端在达到相同电压情况下的2种不同时间，再与IC3-2的同相输入端做电压比较，实现两种两种脉冲宽度的控制。
驱动电路用于将接收的脉冲信号幅值变换到15V后输出到HV脉冲输出模块，用于实现对高压脉冲的高幅值和快速变化的边沿输出的驱动。
DC/DC变换模块用于将蓄电池供电模块输出的低压直流电进行升压后，输出电压到HV脉冲输出模块。
HV脉冲输出模块用于在驱动电路输出的脉冲信号的驱动下，根据DC/DC变换模块输出的电压，输出高压脉冲。如图5所示，HV脉冲输出包括高速开关三级管、高频变压器。驱动电路输出的可调脉宽驱动信号输出到高速开关三级管的栅极，高频变压器的原边连接DC/DC变换模块输出端以及高速开关三级管的漏极，通过高频变压器变换为可调脉宽高压脉冲并输出。
蓄电池供电***，用于产生该装置所需的各种等级的电压。电池电压检测模块用于对蓄电池的电压进行采样检测。
上述装置在使用时，首先根据需要通过EXT/AUTO转换模块选择使用外部脉冲或内部脉冲作为触发高压脉冲输出的触发源，再根据用户需要的高压脉冲的宽度设置脉宽量程控制模块，在规定量程下通过调节脉宽调整输出模块，输出所需要的脉宽，脉冲信号通过驱动电路进行功率放大来驱动HV脉冲输出模块，在设备输出端口即可得到所需脉宽的高压脉冲。该高压脉冲通过电容耦合或电感耦合探头可注入到运行中的电力设备或电缆，配合使用局放检测仪器便可方便地对电力设备或电缆进行绝缘状态的诊断与分析。上述装置采用电容或电感耦合方式将高压脉冲信号主动注入到待检测分析的电力设备，在不影响待测设备的正常运行的条件下，突破了现有局放检测仪器对待测设备的条件限制，提高了在恶劣电磁环境下的检测效率和准确率，同时避免了对待检设备造成错误的分析与诊断。本案采用了电容或电感耦合方式将高压脉冲信号主动注入到待检测分析的电力设备，与待测设备实现完全的电器隔离，因此操作安全方便；并且本案采用了超快速场效应管作为开关电路，高压脉冲的上升沿稳定在7-8ns，脉冲宽度稳定可调，所以脉冲信号稳定，易于识别，提高了在恶劣电磁环境下的检测效率和准确率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种局部放电高压脉冲发生装置，其特征在于：包括外部脉冲检测模块、触发模式设置模块、AUTO脉冲产生模块、EXT/AUTO转换模块、脉宽量程控制模块、脉宽调整输出模块、驱动电路、DC/DC变换模块、HV脉冲输出模块以及蓄电池供电模块；
所述外部脉冲检测模块用于检测并调理外部输入的脉冲信号，并将调理得到的幅值为5V的脉冲信号输入到触发模式设置模块；
所述触发模式设置模块用于设置所需高压脉冲同步于外部脉冲的上边沿或下边沿，并输出同步后的脉冲到EXT/AUTO转换模块；
所述AUTO脉冲产生模块用于产生内部脉冲信号，并输出到EXT/AUTO转换模块；所述内部脉冲信号为幅值为5V的方波脉冲信号；
所述EXT/AUTO转换模块用于选择并输出外部脉冲或内部脉冲到脉宽量程控制模块；
所述脉宽量程控制模块用于对接收到的脉冲信号进行脉宽调制，选择并输出脉宽为0.1～1.1μs或1.1～11μs的脉冲信号到脉宽调整输出模块；
所述脉宽调整输出模块用于对接收到的脉冲信号进行脉宽调节，输出脉宽范围值中某一确定脉宽信号到驱动电路；
所述驱动电路用于将接收的脉冲信号幅值变换到15V后输出到HV脉冲输出模块；
所述DC/DC变换模块用于将蓄电池供电模块输出的低压直流电进行升压后，输出电压到HV脉冲输出模块；
所述HV脉冲输出模块用于在所述驱动电路输出的脉冲信号的驱动下，根据所述DC/DC变换模块输出的电压，输出高压脉冲。
2.根据权利要求1所述的局部放电高压脉冲发生装置，其特征在于：所述外部脉冲检测模块包括型号为ST485的IC3收发器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D3、二极管D4以及三极管Q1；其中，所述二极管D1、二极管D2正向串联后再反向接入所述电池供电模块的+5V输出端与地之间，所述外部脉冲信号通过电阻R1，电阻R2分压，电阻R1和电阻R2公共连接点同时连接三极管Q1的基极以及二极管D1和二极管D2的公共连接点，所述三极管Q1的发射极连接IC3收发器的6引脚，IC3收发器的2引脚输出幅值为5V的标准脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的局部放电高压脉冲发生装置，其特征在于：所述触发模式设置模块包括异或门、电阻、电容以及开关；所述电阻、电容串联后通过开关接入异或门的一个输入端，整形后的外部脉冲信号接入异或门的另一个输入端，所述异或门输出端输出同步后的脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的局部放电高压脉冲发生装置，其特征在于：所述脉宽量程控制模块包括继电器、电容，通过所述继电器改变接入电路不同容量的电容，从而改变电路的时间常数RC的值，实现脉宽量程的控制。
5.根据权利要求1所述的局部放电高压脉冲发生装置，其特征在于：所述脉宽调整输出模块包括比较器、阻容元件，经过整形变换后的脉冲信号通过阻容元件充电，在电容正极形成一个随时间变化的递增的电压信号，该电压信号接入比较器的反相端，比较器的同相端接通过电位器控制的可调电压信号，两个信号比较，在输出端输出一定脉宽的脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的局部放电高压脉冲发生装置，其特征在于：所述HV脉冲输出包括高速开关三级管、高频变压器，所述驱动电路输出的脉冲信号输出到高速开关三级管的栅极，高频变压器的原边连接所述DC/DC变换模块输出端以及高速开关三级管的漏极，高频变压器副边输出高压脉冲。
7.根据权利要求1所述的局部放电高压脉冲发生装置，其特征在于：还包括电池电压检测模块，用于对蓄电池的电压进行采样检测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Corning road in Jiangning District of Nanjing City, Jiangsu province 211100 Dongshan Street Industrial Zone No. 789 Patentee after: Suntech Power Technology (Nanjing) Co. Ltd. Address before: Corning road in Jiangning District of Nanjing City, Jiangsu province 211100 Dongshan Street Industrial Zone No. 789 Patentee before: Suntech Power Technology (Nanjing) Limited by Share Ltd |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |