一種特高頻局部放電檢測電路的制作方法
【專利摘要】本發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理電路；所述特高頻局放信號調理電路包括特高頻天線、指數漸變式微帶平衡器、頻率響應負反饋的平衡放大器和比較電路；所述特高頻天線接入指數漸變式微帶平衡器，所述指數漸變式微帶平衡器的輸出經頻率響應負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。本發明結構簡單，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
技術領域
[0001 ]本發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域。
【背景技術】
[0002]電力設備絕緣體中絕緣強度和擊穿場強都很高，當局部放電在很小的范圍內發生時，擊穿過程很快，將產生很陡的脈沖電流，其上升時間小于1ns，并激發頻率高達數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備中局部放電時產生的特高頻電磁(300MHz<f<3GHz)信號進行檢測，從而獲得局部放電的相關信息，實現局部放電監測。由于現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場的電暈等干擾，具有較高的靈敏度和抗干擾能力，可實現局部放電帶電檢測、定位以及缺陷類型識別等優點。
[0003]目前，現有技術中特高頻局部放電檢測電路存在很多顯著的缺點，例如結構復雜，需要無失真地采集有用信號，數據量極大，數據處理難度很高，而遠距離傳送特高頻信號，其時延與信號畸形對測量的準確性和可靠性都會產生很大的影響。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供了一種設計簡單、安全穩定，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]本發明所采用的技術方案如下:
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理電路;所述特高頻局放信號調理電路包括特高頻天線、指數漸變式微帶平衡器、頻率響應負反饋的平衡放大器和比較電路;所述特高頻天線接入指數漸變式微帶平衡器，所述指數漸變式微帶平衡器的輸出經頻率響應負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]進一步的，所述比較電路包括場效應晶體管Qll-場效應晶體管Q19、電阻R10、電容ClO和二極管D12;所述場效應晶體管Qll的源極與場效應晶體管Q12的源極連接，所述場效應晶體管Q13的源極與場效應晶體管Q14的源極連接，所述場效應晶體管Qll的漏極分別連接場效應晶體管Q13的源極和所述場效應晶體管Q14的源極，所述場效應晶體管Q15的柵極連接場效應晶體管Q16的柵極，所述場效應晶體管Q15的漏極連接場效應晶體管Q13的漏極，且所述場效應晶體管Q15的柵極接其漏極，所述場效應晶體管Q15的源極接地，所述場效應晶體管Q16的漏極連接場效應晶體管Q14的漏極，所述場效應晶體管Q16的源極接地，所述場效應晶體管Q19的柵極連接場效應晶體管Q14的漏極，所述場效應晶體管Q19的柵極分別連接場效應晶體管Q18的漏極和場效應晶體管Q16的漏極，所述場效應晶體管Q19的源極接地，所述場效應晶體管Q17的柵極分別連接場效應晶體管Q12的漏極和場效應晶體管Q19的漏極，所述場效應晶體管Q17的源極接地，所述場效應晶體管Q12的漏極依次經電容ClO和電阻RlO接地，所述二極管D12并聯在串聯后的電容ClO和電阻RlO兩端，所述二極管D12的負極接場效應晶體管Q12的漏極。
進一步的，本發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]進一步的，頻率響應負反饋的所述平衡放大器通過電阻RlO引入負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]進一步的，頻率響應負反饋的所述平衡放大器的通帶頻率為650MHz -1920MHz0
[0010]進一步的，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]本發明的有益效果如下:本發明的電路結構簡單，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漸變式微帶平衡器，其能夠增強能量傳輸效果，指數漸變式微帶平衡器連接有頻率響應負反饋的平衡放大器，使得放大電路穩定，增益的平坦性較好。平衡放大器通過電阻引入負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，可以很好地擴展頻寬。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，用于實現對特高頻信號的調理、采集和存儲控制，進行局部放電信號處理、運算和特征參數提取，負責與上位機通訊，為進一步的模式識別和局放點定位做準備。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構原理框圖。
[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]下面結合圖1-圖2和實施例對本發明做進一步的描述。
[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理電路;所述特高頻局放信號調理電路包括特高頻天線、指數漸變式微帶平衡器、頻率響應負反饋的平衡放大器和比較電路;所述特高頻天線接入指數漸變式微帶平衡器，所述指數漸變式微帶平衡器的輸出經頻率響應負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]進一步的，所述比較電路包括場效應晶體管Qll-場效應晶體管Q19、電阻R10、電容ClO和二極管D12;所述場效應晶體管Qll的源極與場效應晶體管Q12的源極連接，所述場效應晶體管Q13的源極與場效應晶體管Q14的源極連接，所述場效應晶體管Qll的漏極分別連接場效應晶體管Q13的源極和所述場效應晶體管Q14的源極，所述場效應晶體管Q15的柵極連接場效應晶體管Q16的柵極，所述場效應晶體管Q15的漏極連接場效應晶體管Q13的漏極，且所述場效應晶體管Q15的柵極接其漏極，所述場效應晶體管Q15的源極接地，所述場效應晶體管Q16的漏極連接場效應晶體管Q14的漏極，所述場效應晶體管Q16的源極接地，所述場效應晶體管Q19的柵極連接場效應晶體管Q14的漏極，所述場效應晶體管Q19的柵極分別連接場效應晶體管Q18的漏極和場效應晶體管Q16的漏極，所述場效應晶體管Q19的源極接地，所述場效應晶體管Q17的柵極分別連接場效應晶體管Q12的漏極和場效應晶體管Q19的漏極，所述場效應晶體管Q17的源極接地，所述場效應晶體管Q12的漏極依次經電容ClO和電阻RlO接地，所述二極管D12并聯在串聯后的電容ClO和電阻RlO兩端，所述二極管D12的負極接場效應晶體管Q12的漏極。
優選地，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]優選地，頻率響應負反饋的所述平衡放大器通過電阻RlO引入負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]優選地，頻率響應負反饋的所述平衡放大器的通帶頻率為650MHz -1920MHz0
[0021]優選地，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，一般持續時間為幾十納秒到幾百納秒。特高頻局放信號調理電路使用能實現帶寬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特性。
[0023]優選地，特高頻傳感器采用寬頻脈沖電流傳感器，卡裝于設備接地線上，所述電流傳感器從接地線上耦合電力設備內部局部放電產生的行波電流信號;所述噪聲傳感器耦合空間的各類UHF的干擾信號。
[0024]優選地，所述電流傳感器耦合的信號經高頻低損耗同軸電纜饋至采集終端MCU，進行信號的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內部的信號調理器，進行信號濾波、放大、檢波等調理。
[0025]優選地，檢波后的信號傳輸至采集終端MCU進行AD變換、采集，經過數字化采樣的原始數據通過USB接口上傳至上位機，上位機安裝有專用局部放電分析處理軟件，對采集終端上傳的數據進行進一步處理，主要包括信號相位、峰值統計、聚類分析、抗干擾放電譜提取和生成。
[0026]優選地，本實施例還包括混頻器，利用混頻器對其進行混頻濾波，在不改變防電信號特征條件下實現降頻變換，以采用較低采樣速率的A/D轉換器將其數字化后，分析處理提取放電信號相關特征參數。
[0027]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
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理電路;所述特高頻局放信號調理電路包括特高頻天線、指數漸變式微帶平衡器、頻率響應負反饋的平衡放大器和比較電路;所述特高頻天線接入指數漸變式微帶平衡器，所述指數漸變式微帶平衡器的輸出經頻率響應負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.根據權利要求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晶體管Qll-場效應晶體管Q19、電阻R10、電容ClO和二極管D12;所述場效應晶體管Qll的源極與場效應晶體管Q12的源極連接，所述場效應晶體管Q13的源極與場效應晶體管Q14的源極連接，所述場效應晶體管Qll的漏極分別連接場效應晶體管Q13的源極和所述場效應晶體管Q14的源極，所述場效應晶體管Q15的柵極連接場效應晶體管Q16的柵極，所述場效應晶體管Q15的漏極連接場效應晶體管Q13的漏極，且所述場效應晶體管Q15的柵極接其漏極，所述場效應晶體管Q15的源極接地，所述場效應晶體管Q16的漏極連接場效應晶體管Q14的漏極，所述場效應晶體管Q16的源極接地，所述場效應晶體管Q19的柵極連接場效應晶體管Q14的漏極，所述場效應晶體管Q19的柵極分別連接場效應晶體管Q18的漏極和場效應晶體管Q16的漏極，所述場效應晶體管Q19的源極接地，所述場效應晶體管Q17的柵極分別連接場效應晶體管Q12的漏極和場效應晶體管Q19的漏極，所述場效應晶體管Q17的源極接地，所述場效應晶體管Q12的漏極依次經電容ClO和電阻RlO接地，所述二極管D12并聯在串聯后的電容ClO和電阻RlO兩端，所述二極管D12的負極接場效應晶體管Q12的漏極。3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求2所述的一種特高頻局部放電檢測電路，其特征在于:頻率響應負反饋的所述平衡放大器通過電阻RlO引入負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.根據權利要求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:頻率響應負反饋的所述平衡放大器的通帶頻率為650MHz -1920MHz ο7.根據權利要求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
【發明人】梁博淵, 劉宏亮, 陳志勇, 高樹國, 邢超, 韓光
【申請人】國網河北省電力公司電力科學研究院, 國家電網公司, 河北省電力建設調整試驗所