用于提高電纜故障測距精度的脈沖發生電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種利用脈沖時域反射法進行電纜故障測距時提高電纜故障測距精度的脈沖發生電路，屬于電力電子技術領域。
【背景技術】
[0002]電纜供電以其安全、可靠、有利于美化城市與工礦布局等優點，獲得了廣泛應用。但是隨著電纜使用量日益增多，電纜故障也在不斷增加，如何快速準確地檢測出故障點距離及定位，找到故障點位置，這就要求檢測人員首先選擇性能優良的檢測儀器，并能正確識別波形。
[0003]脈沖時域反射法是電纜故障測距的重要方法，適用于低阻和斷線性質的電纜故障測距。電纜作為傳輸線，發生故障時，故障點位置會造成阻抗不匹配。根據電磁波在傳輸線中的傳播理論，電磁波在阻抗不匹配處會產生反射，利用這一原理可以測量電纜故障點的距離。
[0004]脈沖時域反射法測距就是檢測儀器的脈沖發生器產生一個脈沖電壓波，在測量端通過引線注入到電纜故障相上，該脈沖電壓波會沿著電纜線路向遠端傳播，當遇到故障點時，由于阻抗不匹配，會產生反射波返回到測量端。測量端的檢測儀器會將發射脈沖和反射脈沖記錄下來。根據波形上發射脈沖和反射脈沖的起始位置時間差推算出故障距離。斷線故障反射脈沖和發射脈沖極性相同，低阻故障反射脈沖和發射脈沖極性相同。如圖1所示。
[0005]目前基于脈沖時域反射法設計的電纜故障測距儀在波形采集、顯示、分析上存在的主要不足是:檢測儀器的發射的脈沖電壓波存在一定的寬度，由于儀器的輸出阻抗與電纜的波阻抗不匹配，電纜測量端上得到發射脈沖會存在“拖尾效應”，當故障點距離測量端很近，故障點反射脈沖與發射脈沖就會重疊，波形上無法找到反射脈沖的起始位置，造成顯著的測量盲區，如圖2所示；另外，儀器同時采集、顯示發射脈沖和反射脈沖，當故障點距離測量端很遠時，由于電纜的衰減效應，故障點反射脈沖幅值會遠遠小于發射脈沖，為了提高故障點反射脈沖幅值，往往需要提高儀器放大器增益，這樣做常常會造成儀器脈沖信號采集放大電路飽和，出現所謂的“阻塞”現象，導致信號采集失真，不利于波形分析。
[0006]為了消除發射脈沖對測量結果的影響，消除“拖尾效應”，也有專利技術提到一種阻抗平衡網絡，如圖3所示，就是在儀器內部用電阻、電容、電感、脈沖變壓器等元件模擬電纜阻抗網絡特性，實現儀器內部阻抗和電纜阻抗匹配，達到消除發射脈沖影響的目的，但這種方法無法解決上述前置放大電路信號“阻塞”問題；同時，由于模擬阻抗與電纜真實阻抗無法完全匹配，又使用了大量的變壓器元件，當電纜較長時，電纜的電感和電容與變壓器T2會使發射脈沖形成較嚴重的震蕩，造成波形雜亂，無法分辨。
[0007]在實際測量中，上述不足之處會造成波形分析困難，不易確定反射脈沖的起始時間，容易誤判，導致不必要的經濟損失。
【發明內容】
[0008]針對上述現有檢測儀器的不足之處，經過大量的探索和經驗總結，本實用新型提出了一種用于提高電纜故障測距精度的脈沖發生電路，一方面大大減小了檢測儀器的測距盲區，測量時不會產生震蕩波形，同時避免了脈沖信號采集放大電路的“阻塞”現象。新的脈沖發生電路使電纜故障測距波形簡潔、清楚、易于分析。
[0009]按照本實用新型提供的技術方案，所述用于提高電纜故障測距精度的脈沖發生電路包括:發射脈沖產生電路、一階無源高通濾波器、2路對稱的發射脈沖分離電路、電纜接口電路和脈沖變壓器，發射脈沖產生電路的輸出連接一階無源高通濾波器，一階無源高通濾波器的輸出分別通過2路對稱的發射脈沖分離電路連接脈沖變壓器原邊的兩端，其中一路發射脈沖分離電路還連接電纜接口電路，脈沖變壓器的副邊連接AD采集的電路；所述發射脈沖產生電路將特定寬度脈沖通過驅動N溝道增強型mosfet三極管輸出發射脈沖，然后由一階無源高通濾波器濾除信號中的低頻分量，再經過2路對稱的發射脈沖分離電路在脈沖變壓器的原邊產生2個幅值相同、極性相同的發射脈沖，其中一路發射脈沖還通過電纜接口電路注入故障電纜，所述電纜接口電路同時用于接收電纜故障點反射脈沖信號。
[0010]具體的，所述脈沖變壓器采用隔離脈沖變壓器。
[0011]所述2路發射脈沖分離電路中，第一發射脈沖分離電路包括:二極管D1陰極接一階無源高通濾波器的輸出，二極管D1陽極分別連接TVS管TVS1的一端、電阻R5的一端、電容C2的一端，電容C2另一端分別連接電阻R6的一端和脈沖變壓器T1原邊繞組的一端，TVS管TVS1另一端、電阻R5另一端、電阻R6另一端接地；第二發射脈沖分離電路包括:二極管D2陰極接一階無源高通濾波器的輸出，二極管D2陽極分別連接TVS管TVS2的一端、電阻R7的一端、電容C3的一端以及電纜接口電路，電容C3另一端分別連接電阻R8的一端和脈沖變壓器T1原邊繞組的另一端，TVS管TVS2另一端、電阻R7另一端、電阻R8另一端接地。
[0012]本實用新型的優點是:該方法利用2路對稱的發射脈沖分離電路同時產生兩個相同的發射脈沖，利用脈沖變壓器T1特性，在T1的原邊相互抵消，這樣AD采集到的信號中只有電纜故障點反射脈沖，而沒有發射脈沖，波形簡潔、清楚、易于分析；同時又不影響發射脈沖信號正常注入故障電纜。信號輸入采集使用隔離脈沖變壓器，既能采集電纜上的脈沖反射信號，又能抑制干擾，可靠性高。
【附圖說明】
[0013]圖1是脈沖時域發射法測距波形。
[0014]圖2是發射脈沖拖尾，與反射脈沖重疊，無法分辨反射脈沖的示意圖。
[0015]圖3是現有技術使用的一種阻抗平衡網絡。
[0016]圖4是本實用新型使用的脈沖發生電路原理圖。
[0017]圖5是本實用新型脈沖發生電路的模塊劃分圖。
[0018]圖6是實施本實用新型所述方法的采集波形圖。其中圖6 (a)是故障點距離測量端很近時的故障測距波形，圖6 (b)是故障點距離測量端很遠時的故障測距波形。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0020]利用脈沖時域反射法進行電纜故障測距時，由于用于分析的脈沖實際上只是故障點反射脈沖，與發射脈沖沒有關系，所以可以設計一種電路，產生一個發射脈沖電壓波，分兩路連接到脈沖變壓器原邊的