CN112285512A - 高压开关柜局部放电检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明高压开关柜局部放电检测装置，频率失真调节电路采用第一匹配电路接收超声波传感器中接收传感器接收的局部放电信号，可调节的谐频放大器进一步谐频放大后输出，一路进入幅度失真调节电路，采用阻抗匹配电路匹配，经可控增益放大器幅度调节后，进入调制输出电路，经变容二极管调频电路调频后作接收传感器输出信号传送到控制器，另一路进入失真判断电路，采用环路滤波器提取信号的幅度，幅度高于+5V时，产生的反向电压一路经三极管Q1输出信号反馈到谐频放器，调节接收信号的频率，并反馈到三极管Q2的发射极，调节调制信号输出频率，另一路进入可控增益放大器，调节接收信号的幅度，以此保证了检测信号的准确性、实时性。

Description

高压开关柜局部放电检测装置

技术领域

本发明涉及高压开关柜技术领域，特别是高压开关柜局部放电检测装置。

背景技术

高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备，高压开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响，局部放电是危害高压开关柜安全运行的常见故障，为保证高压开关柜经济可靠的运行，需确保高压开关柜局部放电检测的准确性、及时性。

目前，通常采用超声波局部放电进行检测，由于空间存在干扰（现场附近的设备运转、施工机械摩擦、临近的带电导体电晕以及高压开关柜本身的运行噪声等都会带来干扰），通常会选择空间干扰小时进行检测或是空间干扰大时检测，再采用影响因素描述（effect components description ECD）的模型两者减除或数字开窗技术，以去除干扰的影响，虽能在一定程度上提高检测的准确性的，但前者因选择存在检测上不具有实时性，后者计算量大，有一定的延时也不具有实时性。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供高压开关柜局部放电检测装置，有效的解决了采用现有技术在检测高压开关柜局部放电时，在提高准确性的同时存在的不具有实时性的问题。

其解决的技术方案是，包括频率失真调节电路、幅度失真调节电路、调制输出电路、失真判断电路，其特征在于，所述频率失真调节电路采用第一匹配电路接收超声波传感器中接收传感器接收的局部放电信号，经MOS管T1、第二匹配电路组成的谐频放大器进一步谐频放大后输出，一路进入幅度失真调节电路，采用阻抗匹配电路匹配后，经运放AR2、MOS管T2为核心的可控增益放大器幅度调节后输出，另一路进入失真判断电路，采用环路滤波器提取信号的幅度，幅度高于+5V时，光电耦合器导通，产生的反向电压一路加到三极管Q1的基极，三极管Q1输出信号反馈到第一匹配电路和第二匹配电路，调节接收信号的频率，并反馈到三极管Q2的发射极，调节调制信号输出频率，另一路加到MOS管T2的栅极，调节接收信号的幅度，所述调制输出电路接收可控增益放大器输出的信号，经三极管Q2、电感L7、串联的变容二极管BD2和电容C12 组成的调频电路调频后，作接收传感器输出信号传送到控制器。

本发明有益效果是：采用第一匹配电路接收超声波传感器中接收传感器接收的局部放电信号，可调节的谐频放大器进一步谐频放大后输出，实现高频小信号的线性放大和选频，经阻抗匹配电路匹配，与MOS管T2、电阻R12作运放AR2的输入电阻，进行可控增益放大，进行幅度调节，再经带通滤波器预选，三极管Q2、电感L7、串联的变容二极管BD2和电容C12 组成的变容二极管调频电路调频，实现根据预选后信号和空间干扰的频率进行调频，作接收传感器输出信号传送到控制器，以解决由于超声信号衰减快、直接传输距离受限，易受空间干扰，影响控制器接收检测信号准确性的问题，

采用环路滤波器提取信号的幅度，当超声波传感器的工作频率与空间干扰频率同频/谐频时，光电耦合器U2导通，产生的反向电压一路经三极管Q1输出信号反馈到谐频放大器，调节接收信号的频率，并反馈到变容二极管调频电路，调节调制信号输出频率，以此削弱检测时、传输时受干扰问题，也即保证了检测信号的准确性，并解决了现有技术因选时、复杂运算去除干扰手段不具有实时性的问题，另一路加到MOS管T2的栅极，调节接收信号的幅度，以此实现了幅度调节，解决由于超声信号衰减快，影响检测信号准确性的问题。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，高压开关柜局部放电检测装置，包括频率失真调节电路、幅度失真调节电路、调制输出电路、失真判断电路，所述频率失真调节电路采用第一匹配电路接收超声波传感器中接收传感器接收的局部放电信号，实现选频、滤除其它频率信号干扰的功能，经MOS管T1、第二匹配电路组成的谐频放大器进一步谐频放大后输出，实现高频小信号的线性放大和选频，一路进入幅度失真调节电路，采用阻抗匹配电路匹配，与MOS管T2、电阻R12作运放AR2的输入电阻，用以避免向后传输时，高频信号频率失真，运放AR2、MOS管T2、电阻R13、电阻R12、阻抗匹配电路组成可控增益放大器，进行幅度调节后输出，解决由于超声信号衰减快，影响检测信号准确性的问题，另一路进入失真判断电路，采用环路滤波器提取信号的幅度，幅度高于+5V时，光电耦合器导通，产生的反向电压一路加到三极管Q1的基极，三极管Q1输出信号反馈到第一匹配电路和第二匹配电路，调节接收信号的频率，在此说明同时反馈到控制发射传感器工作频率的振荡器，调节发射传感器工作频率，使超声波传感器的工作频率与空间干扰频率不同频/谐频，有利于干扰抑制，并反馈到三极管Q2的发射极，调节调制信号输出频率，以此削弱检测时、传输时受干扰，解决现有技术因选时、复杂运算去除干扰手段不具有实时性的问题，另一路加到MOS管T2的栅极，调节接收信号的幅度，具体的反向电压越低，MOS管T2的漏源电阻越小，由于接在运放AR2的两输入端之间，运放AR2的两输入端输入信号差距小，运放AR2的的放大倍数减小，反之运放AR2的的放大倍数增大，以此实现了幅度调节，所述调制输出电路接收可控增益放大器输出的信号，经电容C14、电容C11、电感L6和电阻R14组成的带通滤波器预选，削弱外部干扰，之后经三极管Q2、电感L7、串联的变容二极管BD2和电容C12 组成的变容二极管调频电路调频，实现根据预选后信号和空间干扰的频率进行调频，作接收传感器输出信号传送到控制器，以解决由于超声信号衰减快、直接传输距离受限，易受空间干扰，影响控制器接收检测信号准确性的问题，最后控制器实现对信号的显示、分析故障、保护措施等后续处理。

实施例二，在实施例一的基础上，所述频率失真调节电路采用可变电容C1、电容C2、串联的变容二极管BD3和电容C14、电感L1组成的第一匹配电路接收超声波传感器中接收传感器接收的局部放电信号（为高频小信号，接收传感器接收的局部放电信号具体为超声波传感器中发射传感器检测的局部放电信号，其在振荡器的高频电压下发送超声波，其超声波以疏密形式传播，并传给接收传感器），实现选频、滤除其它频率信号干扰的功能，（选频的频率为发射传感器发射的频率）加到MOS管T1的栅极，MOS管T1的漏极连接串联的变容二极管BD1和电容C6、电感L1和电感L3组成的第二匹配电路，构成谐振回路，与MOS管T1组成谐频放大器进一步谐频放大后输出，实现高频小信号的线性放大和选频，一路进入幅度失真调节电路，另一路进入失真判断电路，可变电容C1的另一端分别连接变容二极管BD3的正极、电容C2的一端、电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接电阻R1的一端、MOS管T1的栅极，变容二极管BD3的负极、电容C14的一端连接三极管Q1的发射极，电容C14的另一端、电容C2的另一端、电容C3的一端连接地，电容C3的另一端分别连接电阻R1的另一端、电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电源+5V，MOS管T1的源极分别连接接地电阻R4的一端、接地电容C4的一端，MOS管T1的漏极分别连接电阻R3的一端、电阻R5的一端、变容二极管BD1的负极、电感L2的一端，电阻R5的另一端分别连接电容C6的一端、电感L3的一端，电容C6的另一端连接变容二极管BD1的正极，电感L2的另一端和电感L3的另一端为频率失真调节电路输出信号。

实施例三，在实施例一的基础上，所述幅度失真调节电路接收频率失真调节电路输出信号，经电容C7、可变电容C8和C9、电感L4和L5组成的阻抗匹配电路匹配后，与MOS管T2、电阻R12作运放AR2的输入电阻，用以避免向后传输时，高频信号频率失真，运放AR2、MOS管T2、电阻R13、电阻R12、阻抗匹配电路组成可控增益放大器，进行幅度调节后输出，其中幅度调节的大小由加到MOS管T2栅极的反向电压控制，解决由于超声信号衰减快，影响检测信号准确性的问题，包括电容C7，电容C7的一端连接电感L3的另一端，电容C7的另一端分别连接电感L4的一端、可变电容C8的一端，电感L4的另一端分别连接可变电容C8的另一端、接地电感L5的一端、可变电容C8的一端、MOS管T2的漏极、运放AR2的反相输入端、电阻R13的一端，MOS管T2的源极分别连接运放AR2的同相输入端、接地电阻R12的一端，运放AR2的输出端连接电阻R13的另一端，MOS管T2的栅极连接光电耦合器U2的引脚3。

实施例四，在实施例一的基础上，所述调制输出电路接收可控增益放大器输出的信号，经电容C14、电容C11、电感L6和电阻R14组成的带通滤波器预选，削弱外部干扰，之后经三极管Q2、电感L7、串联的变容二极管BD2和电容C12 组成的变容二极管调频电路调频，具体的，预选后信号加到电感L7、串联的变容二极管BD2和电容C12 组成谐振回路的变容二极管BD2的正极，变容二极管BD2的负极接入三极管Q2的反向偏压，反向偏压由电源-5V和三极管Q1发射极电压提供，实现根据预选后信号和空间干扰的频率进行调频，作接收传感器输出信号传送到控制器，以解决由于超声信号衰减快、直接传输距离受限，易受空间干扰，影响控制器接收检测信号准确性的问题，最后控制器实现对信号的显示、分析故障、保护措施等后续处理，包括电容C14，电容C14的一端连接运放AR2的输出端，电容C14的另一端分别连接接地电容C11的一端、电感L6的一端，电感L6的另一端分别连接电阻R14的一端、变容二极管BD2的正极、接地电容C12的一端，电阻R14的另一端连接电源+5V，变容二极管BD2的负极连接可变电感L7的外铁芯柱1端，可变电感L7的中央铁芯柱2端连接三极管Q2的基极，可变电感L7的中央铁芯柱2端为收传感器输出信号，可变电感L7的中央铁芯柱3端通过电容C13分别连接三极管Q2的发射极、电阻R15的一端、三极管Q1的发射极，电阻R15的另一端连接电源-5V，可变电感L7的外铁芯柱4端连接地。

实施例五，在实施例一的基础上，所述失真判断电路采用电阻R6和R7、电容C9和C10组成的环路滤波器提取频率失真调节电路输出信号的幅度，幅度高于+5V（也即超声波传感器的接收器频率和发射器工作频率与空间干扰频率同频或谐频）时，光电耦合器U2导通，其中光电耦合器U2为线性光耦，能根据输入信号的强弱变化产生相应的光信号，使光电耦合器U2的导通程度不同，与电阻R8、电阻R16组成的分压电路产生的反向电压也不同，反向电压一路加到三极管Q1的基极，三极管Q1输出信号反馈到第一匹配电路和第二匹配电路，具体分别反馈到变容二极管BD3的负极、变容二极管BD1的负极，调节接收信号的频率，在此说明同时反馈到控制发射传感器工作频率的振荡器，调节发射传感器工作频率（如压控晶体振荡器的电源端，简单常见，故不再详述，使超声波传感器的工作频率与空间干扰频率不同频/谐频，有利于干扰抑制，并反馈到三极管Q2的发射极，调节调制信号输出频率，以此削弱检测时、传输时受干扰，解决现有技术因选时、复杂运算去除干扰手段不具有实时性的问题，另一路加到MOS管T2的栅极，调节接收信号的幅度，具体的反向电压越低，MOS管T2的漏源电阻越小，由于接在运放AR2的两输入端之间，运放AR2的两输入端输入信号差距小，运放AR2的的放大倍数减小，反之运放AR2的的放大倍数增大，以此实现了幅度调节，包括电阻R6，电阻R6的一端连接电感L3的另一端，电感L6的另一端分别连接电容C9的一端、光电耦合器U2的引脚1，电容C9的另一端分别连接接地电阻R7的一端、接地电容C10的一端，光电耦合器U2的引脚2连接电源+5V，光电耦合器U2的引脚3通过电阻R16连接电源-5V，光电耦合器U2的引脚4分别连接接地电阻R8的一端、电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R11连接电源-2.5V，三极管Q1的发射极和电阻R10的一端为失真判断电路输出信号，电阻R10的另一端连接电源+0.7V。

本发明在使用时，频率失真调节电路采用可变电容C1、电容C2、串联的变容二极管BD3和电容C14、电感L1组成的第一匹配电路接收超声波传感器中接收传感器接收的局部放电信号，实现选频、滤除其它频率信号干扰的功能，加到MOS管T1的栅极，MOS管T1的漏极连接串联的变容二极管BD1和电容C6、电感L1和电感L3组成的第二匹配电路，构成谐振回路，与MOS管T1组成谐频放大器进一步谐频放大后输出，实现高频小信号的线性放大和选频，一路进入幅度失真调节电路，经电容C7、可变电容C8和C9、电感L4和L5组成的阻抗匹配电路匹配后，与MOS管T2、电阻R12作运放AR2的输入电阻，用以避免向后传输时，高频信号频率失真，运放AR2、MOS管T2、电阻R13、电阻R12、阻抗匹配电路组成可控增益放大器，进行幅度调节后输出，其中幅度调节的大小由加到MOS管T2栅极的反向电压控制，解决由于超声信号衰减快，影响检测信号准确性的问题，另一路进入失真判断电路，采用电阻R6和R7、电容C9和C10组成的环路滤波器提取频率失真调节电路输出信号的幅度，幅度高于+5V时，光电耦合器U2导通，其中光电耦合器U2为线性光耦，能根据输入信号的强弱变化产生相应的光信号，使光电耦合器U2的导通程度不同，与电阻R8、电阻R16组成的分压电路产生的反向电压也不同，反向电压一路加到三极管Q1的基极，三极管Q1输出信号反馈到第一匹配电路和第二匹配电路，具体分别反馈到变容二极管BD3的负极、变容二极管BD1的负极，调节接收信号的频率，在此说明同时反馈到控制发射传感器工作频率的振荡器，调节发射传感器工作频率，使超声波传感器的工作频率与空间干扰频率不同频/谐频，有利于干扰抑制，并反馈到三极管Q2的发射极，调节调制信号输出频率，以此削弱检测时、传输时受干扰，解决现有技术因选时、复杂运算去除干扰手段不具有实时性的问题，另一路加到MOS管T2的栅极，调节接收信号的幅度，具体的反向电压越低，MOS管T2的漏源电阻越小，由于接在运放AR2的两输入端之间，运放AR2的两输入端输入信号差距小，运放AR2的的放大倍数减小，反之运放AR2的的放大倍数增大，以此实现了幅度调节，调制输出电路接收可控增益放大器输出的信号，经电容C14、电容C11、电感L6和电阻R14组成的带通滤波器预选，削弱外部干扰，之后经三极管Q2、电感L7、串联的变容二极管BD2和电容C12 组成的变容二极管调频电路调频，具体的，预选后信号加到电感L7、串联的变容二极管BD2和电容C12 组成谐振回路的变容二极管BD2的正极，变容二极管BD2的负极接入三极管Q2的反向偏压，反向偏压由电源-5V和三极管Q1发射极电压提供，实现根据预选后信号和空间干扰的频率进行调频，作接收传感器输出信号传送到控制器，以解决由于超声信号衰减快、直接传输距离受限，易受空间干扰，影响控制器接收检测信号准确性的问题，最后控制器实现对信号的显示、分析故障、保护措施等后续处理。

Claims (5)

1.高压开关柜局部放电检测装置，包括频率失真调节电路、幅度失真调节电路、调制输出电路、失真判断电路，其特征在于，所述频率失真调节电路采用第一匹配电路接收超声波传感器中接收传感器接收的局部放电信号，经MOS管T1、第二匹配电路组成的谐频放大器进一步谐频放大后输出，一路进入幅度失真调节电路，采用阻抗匹配电路匹配后，经运放AR2、MOS管T2为核心的可控增益放大器幅度调节后输出，另一路进入失真判断电路，采用环路滤波器提取信号的幅度，幅度高于+5V时，光电耦合器导通，产生的反向电压一路加到三极管Q1的基极，三极管Q1输出信号反馈到第一匹配电路和第二匹配电路，调节接收信号的频率，并反馈到三极管Q2的发射极，调节调制信号输出频率，另一路加到MOS管T2的栅极，调节接收信号的幅度，所述调制输出电路接收可控增益放大器输出的信号，经三极管Q2、电感L7、串联的变容二极管BD2和电容C12 组成的调频电路调频后，作接收传感器输出信号传送到控制器。

2.如权利要求1所述的高压开关柜局部放电检测装置，其特征在于，所述频率失真调节电路包括可变电容C1，可变电容C1的一端连接接收传感器接收的局部放电信号，可变电容C1的另一端分别连接变容二极管BD3的正极、电容C2的一端、电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接电阻R1的一端、MOS管T1的栅极，变容二极管BD3的负极、电容C14的一端连接三极管Q1的发射极，电容C14的另一端、电容C2的另一端、电容C3的一端连接地，电容C3的另一端分别连接电阻R1的另一端、电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电源+5V，MOS管T1的源极分别连接接地电阻R4的一端、接地电容C4的一端，MOS管T1的漏极分别连接电阻R3的一端、电阻R5的一端、变容二极管BD1的负极、电感L2的一端，电阻R5的另一端分别连接电容C6的一端、电感L3的一端，电容C6的另一端连接变容二极管BD1的正极，电感L2的另一端和电感L3的另一端为频率失真调节电路输出信号。

3.如权利要求1所述的高压开关柜局部放电检测装置，其特征在于，所述幅度失真调节电路包括电容C7，电容C7的一端连接电感L3的另一端，电容C7的另一端分别连接电感L4的一端、可变电容C8的一端，电感L4的另一端分别连接可变电容C8的另一端、接地电感L5的一端、可变电容C8的一端、MOS管T2的漏极、运放AR2的反相输入端、电阻R13的一端，MOS管T2的源极分别连接运放AR2的同相输入端、接地电阻R12的一端，运放AR2的输出端连接电阻R13的另一端，MOS管T2的栅极连接光电耦合器U2的引脚3。

4.如权利要求1所述的高压开关柜局部放电检测装置，其特征在于，所述调制输出电路包括电容C14，电容C14的一端连接运放AR2的输出端，电容C14的另一端分别连接接地电容C11的一端、电感L6的一端，电感L6的另一端分别连接电阻R14的一端、变容二极管BD2的正极、接地电容C12的一端，电阻R14的另一端连接电源+5V，变容二极管BD2的负极连接可变电感L7的外铁芯柱1端，可变电感L7的中央铁芯柱2端连接三极管Q2的基极，可变电感L7的中央铁芯柱2端为收传感器输出信号，可变电感L7的中央铁芯柱3端通过电容C13分别连接三极管Q2的发射极、电阻R15的一端、三极管Q1的发射极，电阻R15的另一端连接电源-5V，可变电感L7的外铁芯柱4端连接地。

5.如权利要求1所述的高压开关柜局部放电检测装置，其特征在于，所述失真判断电路包括电阻R6，电阻R6的一端连接电感L3的另一端，电感L6的另一端分别连接电容C9的一端、光电耦合器U2的引脚1，电容C9的另一端分别连接接地电阻R7的一端、接地电容C10的一端，光电耦合器U2的引脚2连接电源+5V，光电耦合器U2的引脚3通过电阻R16连接电源-5V，光电耦合器U2的引脚4分别连接接地电阻R8的一端、电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R11连接电源-2.5V，三极管Q1的发射极和电阻R10的一端为失真判断电路输出信号，电阻R10的另一端连接电源+0.7V。

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