CN105093156A - 一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统及其测试方法。其中，测试系统由触发电路、负脉冲电路、正脉冲电路、特高频发射天线组成。测试方法通过使用测试系统产生并发射具有金属尖端或悬浮电位体局部放电模式的特高频信号，通过对比测试系统实际产生并发射的特高频信号局部放电模式和被测特高频局部放电检测设备检测并判断的特高频信号局部放电模式是否一致，达到对被测特高频局部放电检测设备模式识别功能进行测试的目的。本发明具有测试过程安全、测试项目科学、测试速度快、测试系统价格低廉等优点。

Description

一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种局部放电检测设备测试系统及其测试方法，尤其是涉及一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统及其测试方法。

背景技术

近年来，以气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、变压器、交流金属封闭开关设备和控制设备等为代表的电气设备绝缘故障高发，给电网和发电企业带来了较大的风险或损失。

局部放电是电气设备发生绝缘故障的重要原因、征兆和表现形式，故各电网企业和发电企业对电气设备局部放电现象的检测非常重视。

特高频局部放电检测设备被证明可有效检测电气设备局部放电现象，故各电网和发电企业近年来开始大量配备特高频局部放电检测设备，将其应用于电气设备局部放电带电检测和在线监测领域。

特高频局部放电检测设备的核心功能是对特高频局部放电模式进行识别，以便判断放电发生部位及其危险程度，为电气设备状态检修提供辅助决策。

然而，国内外特高频局部放电检测设备生产厂商众多、产品技术水平差异较大。由于缺乏对特高频局部放电检测设备进行测试的有效系统和方法、特别是对居于核心的模式识别功能进行测试的有效系统和方法，如何选择技术水平高、性能优良的特高频局部放电检测设备成为各电网企业和发电企业面临的难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统及其测试方法，从而解决现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提出一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统及其测试方法。

一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统，其特征在于：由触发电路、负脉冲电路、正脉冲电路、特高频发射天线组成；触发电路的输出与负脉冲电路或正脉冲电路的输入相连接；负脉冲电路或正脉冲电路的输出与特高频发射天线的输入相连接；特高频发射天线对准被测特高频局部放电检测设备的传感器；触发电路的输出与被测特高频局部放电检测设备的主机的外同步端口相连接。

触发电路由运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、稳压管D1、触发电路输出J1、直流电源VCC、接地端GND组成；运算放大器U1，其第一端连接至第四电阻R4第一端，第二端连接至接地端GND，第三端连接至第三电阻R3第一端，第四端连接至第一电容C1第一端，第五端连接至直流电源VCC；第一电阻R1，其第一端连接至运算放大器U1第三端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第二电阻R2，其第一端连接至运算放大器U1第四端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第三电阻R3，其第一端连接至运算放大器U1第三端，第二端连接至接地端GND；第四电阻R4，其第一端连接至运算放大器U1第一端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第一电容C1，其第一端连接至运算放大器U1第四端，第二端连接至接地端GND；稳压管D1，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至接地端GND；触发电路输出J1与稳压管D1并联。

负脉冲电路由第一雪崩三极管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、触发电路输出J1、负脉冲电路输出J2、直流电源VCC、接地端GND组成；第一雪崩三极管Q1，其第一端通过第五电阻R5第二端，第二端连接至第六电阻R6第一端，第三端连接至接地端GND；第五电阻R5，其第一端连接至直流电源VCC，第二端连接至第一雪崩三极管Q1第一端；第六电阻R6，其第一端连接至第一雪崩三极管Q1第二端，第二端连接至接地端GND；第七电阻R7，其第一端连接至负脉冲电路输出J2第一端，第二端连接至接地端GND；第二电容C2，其第一端连接至第一雪崩三极管Q1第一端，第二端连接至负脉冲电路输出J2第一端；第三电容C3，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至第一雪崩三极管Q1第二端；触发电路输出J1，其第一端连接至第三电容C3第一端，第二端连接至接地端GND；负脉冲电路输出J2与第七电阻R7并联。

正脉冲电路由第二雪崩三极管Q2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四电容C4、第五电容C5、变压器T1、触发电路输出J1、正脉冲电路输出J3、直流电源VCC、接地端GND组成；第二雪崩三极管Q2，其第一端连接至第八电阻R8第二端，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第二端，第三端连接至第十电阻R10第一端；第八电阻R8，其第一端连接至直流电源VCC，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第一端；第九电阻R9，其第一端连接至变压器T1第一端，第二端连接至接地端GND；第十电阻R10，其第一端连接至第二雪崩三极管Q2第三端，第二端连接至接地端GND；第十一电阻R11，其第一端连接至正脉冲电路输出J3第一端，第二端连接至接地端GND；第四电容C4，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至接地端GND；第五电容C5，其第一端连接至第二雪崩三极管Q2第三端，第二端连接至正脉冲电路输出J3第一端；变压器T1，其第一端连接至第九电阻R9第一端，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第二端，第三端连接至接地端GND，第四端连接至第十电阻R10第一端；触发电路输出J1，其第一端连接至第四电容C4第一端，第二端连接至接地端GND；正脉冲电路输出J3与第十一电阻R11并联。

特高频发射天线等效高度不低于6mm。

一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试方法，其特征在于：通过使用测试系统产生并发射具有金属尖端或悬浮电位体局部放电模式的特高频信号，通过对比测试系统实际产生并发射的特高频信号局部放电模式和被测特高频局部放电检测设备检测并判断的特高频信号局部放电模式是否一致，达到对被测特高频局部放电检测设备模式识别功能进行测试的目的。

具有金属尖端局部放电模式的特高频信号，上升时间不大于3.33ns，脉冲重复率为50Hz，固定在工频周期270°的相位产生。

具有悬浮电位体局部放电模式的特高频信号，上升时间不大于3.33ns，脉冲重复率为100Hz，固定在工频周期90°和270°的相位产生。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为测试系统结构图；

图2为触发电路图；图中：U1、运算放大器；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；C1、第一电容；D1、稳压管；J1、触发电路输出；VCC、直流电源；GND、接地端；

图3为负脉冲电路图；Q1、第一雪崩三极管；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；C2、第二电容；C3、第三电容；J1、触发电路输出；J2、负脉冲电路输出；VCC、直流电源；GND、接地端；

图4为正脉冲电路图；Q2、第二雪崩三极管；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R11、第十一电阻；C4、第四电容；C5、第五电容；T1、变压器；J1、触发电路输出；J3、正脉冲电路输出；VCC、直流电源；GND、接地端；

图5为测试系统产生并发射的具有金属尖端局部放电模式的特高频信号；

图6为理想的被测特高频局部放电检测设备对具有金属尖端局部放电模式的特高频信号的模式识别结果；

图7为测试系统产生并发射的具有悬浮电位体局部放电模式的特高频信号；

图8为理想的特高频局部放电检测设备对具有悬浮电位体局部放电模式的特高频信号的模式识别结果。

具体实施方式

图1所示的为测试系统结构图。

测试系统由触发电路、负脉冲电路、正脉冲电路、特高频发射天线组成；触发电路的输出与负脉冲电路或正脉冲电路的输入相连接；负脉冲电路或正脉冲电路的输出与特高频发射天线的输入相连接；特高频发射天线对准被测特高频局部放电检测设备的传感器；触发电路的输出与被测特高频局部放电检测设备的主机的外同步端口相连接。

图2所示的为触发电路图。

触发电路由运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、稳压管D1、触发电路输出J1、直流电源VCC、接地端GND组成；运算放大器U1，其第一端连接至第四电阻R4第一端，第二端连接至接地端GND，第三端连接至第三电阻R3第一端，第四端连接至第一电容C1第一端，第五端连接至直流电源VCC；第一电阻R1，其第一端连接至运算放大器U1第三端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第二电阻R2，其第一端连接至运算放大器U1第四端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第三电阻R3，其第一端连接至运算放大器U1第三端，第二端连接至接地端GND；第四电阻R4，其第一端连接至运算放大器U1第一端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第一电容C1，其第一端连接至运算放大器U1第四端，第二端连接至接地端GND；稳压管D1，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至接地端GND；触发电路输出J1与稳压管D1并联。

图3所示的为负脉冲电路图。

负脉冲电路由第一雪崩三极管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、触发电路输出J1、负脉冲电路输出J2、直流电源VCC、接地端GND组成；第一雪崩三极管Q1，其第一端通过第五电阻R5第二端，第二端连接至第六电阻R6第一端，第三端连接至接地端GND；第五电阻R5，其第一端连接至直流电源VCC，第二端连接至第一雪崩三极管Q1第一端；第六电阻R6，其第一端连接至第一雪崩三极管Q1第二端，第二端连接至接地端GND；第七电阻R7，其第一端连接至负脉冲电路输出J2第一端，第二端连接至接地端GND；第二电容C2，其第一端连接至第一雪崩三极管Q1第一端，第二端连接至负脉冲电路输出J2第一端；第三电容C3，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至第一雪崩三极管Q1第二端；触发电路输出J1，其第一端连接至第三电容C3第一端，第二端连接至接地端GND；负脉冲电路输出J2与第七电阻R7并联。

图4所示的为正脉冲电路图。

正脉冲电路由第二雪崩三极管Q2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四电容C4、第五电容C5、变压器T1、触发电路输出J1、正脉冲电路输出J3、直流电源VCC、接地端GND组成；第二雪崩三极管Q2，其第一端连接至第八电阻R8第二端，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第二端，第三端连接至第十电阻R10第一端；第八电阻R8，其第一端连接至直流电源VCC，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第一端；第九电阻R9，其第一端连接至变压器T1第一端，第二端连接至接地端GND；第十电阻R10，其第一端连接至第二雪崩三极管Q2第三端，第二端连接至接地端GND；第十一电阻R11，其第一端连接至正脉冲电路输出J3第一端，第二端连接至接地端GND；第四电容C4，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至接地端GND；第五电容C5，其第一端连接至第二雪崩三极管Q2第三端，第二端连接至正脉冲电路输出J3第一端；变压器T1，其第一端连接至第九电阻R9第一端，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第二端，第三端连接至接地端GND，第四端连接至第十电阻R10第一端；触发电路输出J1，其第一端连接至第四电容C4第一端，第二端连接至接地端GND；正脉冲电路输出J3与第十一电阻R11并联。

图5所示的为测试系统产生并发射的具有金属尖端局部放电模式的特高频信号。

具有金属尖端局部放电模式的特高频信号，上升时间不大于3.33ns，脉冲重复率为50Hz，固定在工频周期270°的相位产生。

图6为理想的被测特高频局部放电检测设备对具有金属尖端局部放电模式的特高频信号的模式识别结果。

理想的被测特高频局部放电检测设备对具有金属尖端局部放电模式的特高频信号的模式识别结果为：特高频信号固定出现在工频周期270°的相位，模式识别结果显示为金属尖端放电。

图7所示的为测试系统产生并发射的具有悬浮电位体局部放电模式的特高频信号。

具有悬浮电位体局部放电模式的特高频信号，上升时间不大于3.33ns，脉冲重复率为100Hz，固定在工频周期90°和270°的相位产生。

图8为理想的特高频局部放电检测设备对具有悬浮电位体局部放电模式的特高频信号的模式识别结果。

理想的特高频局部放电检测设备对具有悬浮电位体局部放电模式的特高频信号的模式识别结果为：特高频信号固定出现在工频周期90°和270°的相位，模式识别结果显示为悬浮电位体放电。

Claims (8)

1.一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统，其特征在于：由触发电路、负脉冲电路、正脉冲电路、特高频发射天线组成；触发电路的输出与负脉冲电路或正脉冲电路的输入相连接；负脉冲电路或正脉冲电路的输出与特高频发射天线的输入相连接；特高频发射天线对准被测特高频局部放电检测设备的传感器；触发电路的输出与被测特高频局部放电检测设备的主机的外同步端口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统，其特征在于：所述触发电路由运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、稳压管D1、触发电路输出J1、直流电源VCC、接地端GND组成；运算放大器U1，其第一端连接至第四电阻R4第一端，第二端连接至接地端GND，第三端连接至第三电阻R3第一端，第四端连接至第一电容C1第一端，第五端连接至直流电源VCC；第一电阻R1，其第一端连接至运算放大器U1第三端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第二电阻R2，其第一端连接至运算放大器U1第四端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第三电阻R3，其第一端连接至运算放大器U1第三端，第二端连接至接地端GND；第四电阻R4，其第一端连接至运算放大器U1第一端，第二端连接至触发电路输出J1第一端；第一电容C1，其第一端连接至运算放大器U1第四端，第二端连接至接地端GND；稳压管D1，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至接地端GND；触发电路输出J1与稳压管D1并联。

3.根据权利要求1所述的一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统，其特征在于：所述负脉冲电路由第一雪崩三极管Q1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、触发电路输出J1、负脉冲电路输出J2、直流电源VCC、接地端GND组成；第一雪崩三极管Q1，其第一端通过第五电阻R5第二端，第二端连接至第六电阻R6第一端，第三端连接至接地端GND；第五电阻R5，其第一端连接至直流电源VCC，第二端连接至第一雪崩三极管Q1第一端；第六电阻R6，其第一端连接至第一雪崩三极管Q1第二端，第二端连接至接地端GND；第七电阻R7，其第一端连接至负脉冲电路输出J2第一端，第二端连接至接地端GND；第二电容C2，其第一端连接至第一雪崩三极管Q1第一端，第二端连接至负脉冲电路输出J2第一端；第三电容C3，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至第一雪崩三极管Q1第二端；触发电路输出J1，其第一端连接至第三电容C3第一端，第二端连接至接地端GND；负脉冲电路输出J2与第七电阻R7并联。

4.根据权利要求1所述的一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统，其特征在于：所述正脉冲电路由第二雪崩三极管Q2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四电容C4、第五电容C5、变压器T1、触发电路输出J1、正脉冲电路输出J3、直流电源VCC、接地端GND组成；第二雪崩三极管Q2，其第一端连接至第八电阻R8第二端，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第二端，第三端连接至第十电阻R10第一端；第八电阻R8，其第一端连接至直流电源VCC，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第一端；第九电阻R9，其第一端连接至变压器T1第一端，第二端连接至接地端GND；第十电阻R10，其第一端连接至第二雪崩三极管Q2第三端，第二端连接至接地端GND；第十一电阻R11，其第一端连接至正脉冲电路输出J3第一端，第二端连接至接地端GND；第四电容C4，其第一端连接至触发电路输出J1第一端，第二端连接至接地端GND；第五电容C5，其第一端连接至第二雪崩三极管Q2第三端，第二端连接至正脉冲电路输出J3第一端；变压器T1，其第一端连接至第九电阻R9第一端，第二端连接至第二雪崩三极管Q2第二端，第三端连接至接地端GND，第四端连接至第十电阻R10第一端；触发电路输出J1，其第一端连接至第四电容C4第一端，第二端连接至接地端GND；正脉冲电路输出J3与第十一电阻R11并联。

5.根据权利要求1所述的一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试系统，其特征在于：所述特高频发射天线等效高度不低于6mm。

6.一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试方法，其特征在于：通过使用测试系统产生并发射具有金属尖端或悬浮电位体局部放电模式的特高频信号，通过对比测试系统实际产生并发射的特高频信号局部放电模式和被测特高频局部放电检测设备检测并判断的特高频信号局部放电模式是否一致，达到对被测特高频局部放电检测设备模式识别功能进行测试的目的。

7.根据权利要求6所述的一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试方法，其特征在于：所述具有金属尖端局部放电模式的特高频信号，上升时间不大于3.33ns，脉冲重复率为50Hz，固定在工频周期270°的相位产生。

8.根据权利要求6所述的一种基于雪崩三极管的特高频局部放电检测设备模式识别功能测试方法，其特征在于：所述具有悬浮电位体局部放电模式的特高频信号，上升时间不大于3.33ns，脉冲重复率为100Hz，固定在工频周期90°和270°的相位产生。