CN201662583U - 超高频脉冲发生器 - Google Patents

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姚明
李超
谢伟
吴剑敏
吴晓春
徐敏骅
王辉
郑文栋
郭灿新
姚林朋
刘君华
吴昊
钱勇
黄成军
江秀臣
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Shanghai Municipal Electric Power Co
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Abstract

一种电力系统技术领域的用于检测组合式气体绝缘开关局部放电的超高频脉冲发生器,包括:脉冲信号源、直流电源、开关三极管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻,脉冲信号源通过第二电容连至开关三极管的基极,开关三极管的发射极接地,第二电阻连接开关三极管的基极和发射极两端,直流电源通过第一电阻连至开关三极管的集电极,第一电容和第三电阻串联,第一电容的另一端连接开关三极管的集电极,第三电阻的另一端接地。本发生器可产生上升时间小于500ps的超高频脉冲,并且具有放电稳定、重复性好的特点,其结构简单,避免了高偏压,制作方便,可适用于超高频局部放电检测法的灵敏度标定。

Description

超高频脉冲发生器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及的是一种电力系统技术领域的装置,具体是一种用于检测组合式 气体绝缘开关局部放电的超高频脉冲发生器。
背景技术
[0002] 电力设备局部放电是造成绝缘劣化的主要原因,同时也是绝缘劣化主要征兆和表 现形式。绝缘失效导致大型电力设备故障往往以局部放电活动为前兆。因此,在检测电力设 备的绝缘状况方面已经做了大量研究并提出很多局部放电的检测方法。研究表明:GIS(组 合式气体绝缘开关)中发生局部放电时,伴随着产生一系列上升时间极短的电流脉冲信号 (< 500ps),其在GIS腔体内产生激励频率高达数兆的电磁波。因此采用超高频局部放电 检测法通过检测局部放电的超高频电磁波信号,有效地避开了现场的电晕等干扰,具有抗 干扰能力强,灵敏度高等优点。
[0003] 但对于检测电力设备局部放电的设备而言,灵敏度是一个非常重要的性能指标。 超高频局部放电检测法的检测灵敏度也一直很受关注。CIGRE TF15/33.03.05建议了一个 两步骤的灵敏度校核方法,确保用超高频检测设备能发现典型的缺陷。
[0004] 该灵敏度校核方法主要是在GIS内部利用一个针尖模型来模拟金属尖刺的放电 加压,采用超高频法检测该缺陷放电激发的超高频信号A,并用示波器将波形和数据保存下 来。然后利用超高频脉冲发生器向GIS注入超高频脉冲B,调节注入脉冲的幅值和上升沿, 使超高频信号B与A的偏差在士20%以内;然后在GIS设备相邻的传感器之间进行现场试 验:将实验室得到的脉冲(参数已定)在其中一处注入,如能在另一处测得上述超高频信 号,则认为超高频测量设备的检测灵敏度为某一水平(CIGRE标准建议是5pC)。因此在超高 频局部放电检测法灵敏度的标定中,需要一个稳定的、可重复的超高频脉冲发生器来模拟 真实的局部放电信号,从而可以进行对GIS局放信号灵敏度的标定。
[0005] 目前国内对超高频脉冲发生器的研究主要是基于利用阶跃恢复二极管或隧道二 极管来产生极窄脉冲,其上升时间一般为Ins左右,与真实的局部放电信号存在不小的差 距。因此,需要设计脉冲前沿更快、脉宽更窄的信号脉冲发生器。
[0006] 自从发现二极管具有速度极快的良性雪崩效应,能使矩形脉冲的上升沿急剧陡峭 的方法后,使得研究窄脉冲的成形都倾向于利用PN结的雪崩效应。但是在早期利用雪崩效 应的方案中,由于器件的限制,通常需要在二极管或晶体管上加2-3千伏的反偏高压,同时 产生的窄脉冲电压也非常高,而高偏压的提供本身就很困难,因此应用上受到极大的限制。
[0007] 经过对现有技术的检索发现,《大幅度超快速脉冲形成电路的研究》中有窄脉冲发 生器的设计,不过其所用的三极管只是普通的雪崩三极管,不能产生超高频脉冲,只能下降 沿为2ns的负脉冲,不能用于超高频灵敏度的标定。本实用新型专利利用特殊的超高频雪 崩三极管,而且改动了电路结构,使之能够产生上升沿更快的正脉冲。实用新型内容
[0008] 本实用新型针对现有技术存在的上述不足,提供一种超高频脉冲发生器,可产生 上升时间小于500ps的超高频脉冲,并且具有放电稳定、重复性好的特点,其结构简单,避 免了高偏压,制作方便,可适用于超高频局部放电检测法的灵敏度标定。
[0009] 本实用新型是通过以下技术方案实现的,本实用新型包括:脉冲信号源Vt、直流 电源Vcc、开关三极管Q、两个电容Cl、C2以及三个电阻Rl、R2和R3,其中:脉冲信号源Vt 与第二电容C2串联至开关三极管Q的基极,开关三极管Q的发射极接地,第二电阻R2的两 端分别与开关三极管Q的基极和发射极相连接,直流电源Vcc与第一电阻Rl串联至开关三 极管Q的集电极,第一电容Cl和第三电阻R3串联于开关三极管Q的发射极和集电极之间, 开关三极管Q的发射极接地。
[0010] 本实用新型采用脉冲信号源加入开关三极管的基极,直流电源通过第一电阻加入 开关三极管的集电极,第二电容和第二电阻构成保护电路以保证系统的稳定性,第一电容 和第三电阻串联后连至开关三极管的集电极和发射极之间以构成输出负载;本发生器可产 生上升时间小于500pS的超高频脉冲,并且具有放电稳定、重复性好的特点,其结构简单, 避免了高偏压,制作方便,可适用于超高频局部放电检测法的灵敏度标定。
附图说明
[0011] 图1为本实用新型电路图。
[0012] 图2为实施例波形图。
具体实施方式
[0013] 下面对本实用新型的实施例作详细说明,本实施例在以本实用新型技术方案为前 提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限 于下述的实施例。
[0014] 如图1所示,本实施例包括:脉冲信号源Vt、直流电源Vcc、开关三极管Q、第一电 容Cl、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3,其中:脉冲信号源Vt与第二 电容C2串联至开关三极管Q的基极,开关三极管Q的发射极接地,第二电阻R2的两端分别 与开关三极管Q的基极和发射极相连接,直流电源Vcc与第一电阻Rl串联至开关三极管Q 的集电极,第一电容Cl和第三电阻R3串联于开关三极管Q的发射极和集电极之间,开关三 极管Q的发射极接地。
[0015] 所述的开关三极管Q在本实施例中采用Philips公司的BTO541型雪崩三极管。
[0016] 所述的第一电容Cl = 3. 9PF,第二电容C2 = 51PF,第一电阻Rl = IK Ω,第二电阻 R2 = 200 0,第三电阻1?3 = 51 Ω
[0017] 本实施例用于检测GIS局部放电的超高频脉冲发生器采用脉冲信号源加入开关 三极管的基极,直流电源通过第一电阻加入开关三极管的集电极,第二电容和第二电阻构 成保护电路以保证系统的稳定性,第一电容和第三电阻串联后连至开关三极管的集电极和 发射极之间以构成输出负载;
[0018] 如图2所示,本发生器能够产生的最小脉冲上升沿为398ps,峰-峰值1. 5V,满足 小于500ps的脉冲要求。

Claims (7)

  1. 一种超高频脉冲发生器,其特征在于,包括:脉冲信号源Vt、直流电源Vcc、开关三极管Q、两个电容C1、C2以及三个电阻R1、R2和R3,其中:脉冲信号源Vt与第二电容C2串联至开关三极管Q的基极,开关三极管Q的发射极接地,第二电阻R2的两端分别与开关三极管Q的基极和发射极相连接,直流电源Vcc与第一电阻R1串联至开关三极管Q的集电极,第一电容C1和第三电阻R3串联于开关三极管Q的发射极和集电极之间,开关三极管Q的发射极接地。
  2. 2.根据权利要求1所述的超高频脉冲发生器,其特征是,所述的开关三极管Q采用 BTO541型雪崩三极管。
  3. 3.根据权利要求1所述的超高频脉冲发生器,其特征是,所述的第一电容Cl = 3. 9PF。
  4. 4.根据权利要求1所述的超高频脉冲发生器,其特征是,所述的第二电容C2 = 51PF。
  5. 5.根据权利要求1所述的超高频脉冲发生器,其特征是,所述的第一电阻Rl = 1ΚΩ。
  6. 6.根据权利要求1所述的超高频脉冲发生器,其特征是,所述的第二电阻R2 = 200Ω。
  7. 7.根据权利要求1所述的超高频脉冲发生器,其特征是,所述的第三电阻R3 = 51 Ω。
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