CN201903619U - 一种局部放电射频信号的定位检测装置 - Google Patents

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张宇
杜成刚
包海龙
陆如
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刘隽
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Abstract

本实用新型涉及一种局部放电射频信号的定位检测装置,包含若干组传感器阵列、与传感器阵列连接的信号调理器,以及与信号调理器连接的示波器。本实用新型在局放仪检测到有局部放电发生时,由所述传感器开始检测局部放电源的射频信号,根据射频信号到达各传感器的时延(也叫时间差)来计算故障位置。本实用新型在检测频带为2~6GHz时,其时延测量精度为0.05ns;由于对高通滤波器及高增益放大器的带宽等参数进行了设计,进一步提高了定位检测装置的抗干扰能力和灵敏度。

Description

一种局部放电射频信号的定位检测装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种局部放电射频信号的定位检测装置,特别涉及一种基于超宽 带射频技术的变压器局部放电的定位检测装置。
背景技术
[0002] 电力变压器是电力系统输变电的枢纽性设备,绝缘故障是影响变压器正常运行的 主要原因。目前的大型电力变压器多为油浸式电力变压器,在制造其固体-油绝缘结构过 程中,往往会因为如电极毛刺等先天性局部缺陷,造成绝缘体内部或表面出现某些区域电 场强度高于平均电场强度。当这些区域的击穿场强低于平均击穿场强时,将会首先发生放 电、而其他区域仍保持绝缘特性,从而形成局部放电。
[0003] 现有基于最短光程原理的UHF (特高频)检测装置,在屏蔽室内以人工脉冲信号源, 对变压器局部放电进行定位。然而,实际运用的变压器结构十分复杂,存在绕组、铁芯、复合 绝缘以及各种夹件、引线等障碍物,这些因素都大大增加了变压器局部放电定位问题的复 杂度和不确定性。该现有的检测装置中,人工脉冲信号源的强度与真实局部放电之间存在 着很大的差别,无法简单地实现实际变压器局部放电的定位。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种局部放电射频信号的定位检测装置,基于超宽带射 频技术,对2飞GHz检测频带内的变压器局部放电的射频信号进行定位检测,时延测量精度 和灵敏度高,抗干扰能力强。
[0005] 为了达到上述目的,本实用新型的技术方案是一种局部放电射频信号的定位检测 装置,包含若干组传感器阵列、与传感器阵列连接的信号调理器,以及与信号调理器连接的 示波器。
[0006] 每一组传感器阵列包含四支传感器,其分别设置在变压器上,接收来自局部放电 源的射频信号;所述射频信号在2GHz到6GHz的检测频带内。
[0007] 每组传感器阵列中的一支传感器设置在所述变压器的铁芯上;另外三支传感器分 别设置在变压器的A相、B相、C相的绕组上。
[0008] 四支所述信号调理器,对应连接所述四支传感器;每支所述信号调理器进一步包 含与所述传感器连接的高通滤波器、以及与所述高通滤波器连接的高增益放大器。
[0009] 所述传感器通过高频低损同轴电缆,与所述信号调理器对应连接,来传输传感器 的检测信号;所述电缆的传输频带10GHz,电压驻波比VSWR<1. 35。
[0010] 所述高通滤波器,其带宽为1. 89GHz到18GHz,且其直流1. 4GHz时的带外抑制为 50dB,带内差耗为1. 5dB,驻波<2. 2。
[0011 ] 所述高增益放大器,其带宽为IGHz到18GHz,且其增益为MdB,噪声系数< 4. 5dB, 输出功率为14 dBm,增益平坦度为士 2dB,驻波<2. 2。
[0012] 所述示波器具有四通道的输入端,分别与所述四支高增益放大器连接,对应显示射频信号到达各所述传感器的时延。
[0013] 所述局部放电射频信号的定位检测装置,还设置有与所述示波器连接的脉冲标定 源,对所述传感器的固有时延误差进行标定。
[0014] 与现有技术相比,本实用新型所述局部放电射频信号的定位检测装置,其优点在 于:本实用新型在局放仪检测到有局部放电发生时,由所述传感器开始检测局部放电源的 射频信号,根据射频信号到达各传感器的时延(也叫时间差)来计算故障位置。本实用新型 在检测频带为2飞GHz时,其时延测量精度为0. 05ns ;由于对高通滤波器及高增益放大器的 带宽等参数进行了设计,进一步提高了定位检测装置的抗干扰能力和灵敏度。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型所述局部放电射频信号的定位检测装置的总体结构示意图。 具体实施方式
[0016] 以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
[0017] 如图1所示,本实用新型所述局部放电射频信号的定位检测装置,包含若干组传 感器阵列、与传感器阵列连接的信号调理器,以及与信号调理器连接的示波器30。
[0018] 每一组传感器阵列包含四支传感器10,分别设置在变压器上,用于接收来自局部 放电源的射频信号。每组中的一支传感器10设置在所述变压器的铁芯51上,另外三支传 感器10分别设置在变压器上A相、B相、C相的绕组52上。所述变压器的绕组52上还分别 设置A相、B相、C相的高压引线53。
[0019] 四支所述信号调理器,对应连接所述四支传感器10。每支所述信号调理器进一步 包含与所述传感器10连接的高通滤波器21、以及与所述高通滤波器21连接的高增益放大
22 ο
[0020] 所述信号调理器的高通滤波器21,与所述传感器10之间以高频低损同轴电缆连 接,来传输前端传感器10的检测信号。该电缆的传输频带10GHz,电压驻波比VSWR<1. 35。 可使用RG402U型高频电缆实现。
[0021] 所述高通滤波器21,其带宽为1.89〜18GHz,带外(DC〜1. 4GHz)抑制50dB,带内 (1. 89〜18GHz),差耗1. 5dB,驻波<2. 2,电压电流:+12V/280mA。因此,在1. 89〜18GHz内可以 保证超宽带射频信号的检测而抑制低频信号的干扰。
[0022] 所述高增益放大器22,其带宽设计为Ι-lSGHz,设计增益为MdB,噪声系数(dB) < 4. 5,输出功率(dBm) 14,增益平坦度(dB) 士2,驻波<2. 2,电压电流:+12V/^80mA。该高 增益放大器22在IG-ISGHz频带内增益特性平坦,匹配性能良好,电压驻波比小于2,且受温 度稳定性好,因此采用该放大器22在设计频带内可有效放大信号。可使用XKLA1060N3515 型放大器22实现。
[0023] 所述示波器30是一四通道输入的数字采集示波器30,可采用泰克DP070000系列 实现,其最高实时取样速率为25GS/s,模拟带宽为D(T6GHz,8位分辨率,单次采样间隔可达 40pS,满足局部放电定位对于采样间隔的要求。
[0024] 另外。还设置有脉冲标定源40与所述述示波器30连接,对所述传感器10的固 有时延误差进行标定,其脉冲上升沿不大于0. 3ns,输出端口峰值电平180V,信号发生频率50-300Hz 可调。
[0025] 本实用新型在局放仪(图中未示出)检测到有局部放电发生时,由所述传感器10开 始检测局部放电源的射频信号,根据射频信号到达各传感器10的时延(也叫时间差)来计算 故障位置的。本实用新型在检测频带为2飞GHz时,其时延测量精度为0. 05ns ;由于对高通 滤波器21及高增益放大器22的带宽等参数进行了设计,进一步提高了定位检测装置的抗 干扰能力和灵敏度。
[0026] 尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。

Claims (9)

1. 一种局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,包含若干组传感器阵列、与传 感器阵列连接的信号调理器,以及与信号调理器连接的示波器(30)。
2.如权利要求1所述局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,每一组传感器 阵列包含四支传感器(10),其分别设置在变压器上,接收来自局部放电源的射频信号;所 述射频信号在2GHz到6GHz的检测频带内。
3.如权利要求2所述局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,每组传感器阵 列中的一支传感器(10)设置在所述变压器的铁芯(51)上;另外三支传感器(10)分别设置 在变压器的A相、B相、C相的绕组(52)上。
4.如权利要求3所述局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,四支所述信 号调理器,对应连接所述四支传感器(10);每支所述信号调理器进一步包含与所述传感器 (10)连接的高通滤波器(21)、以及与所述高通滤波器(21)连接的高增益放大器(22)。
5.如权利要求4所述局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,所述传感器 (10)通过高频低损同轴电缆,与所述信号调理器对应连接,来传输传感器(10)的检测信号; 所述电缆的传输频带10GHz,电压驻波比VSWR<1. 35。
6.如权利要求4所述局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,所述高通滤波 器(21),其带宽为1. 89GHz到18GHz,且其直流1.4GHz时的带外抑制为50dB,带内差耗为 1. 5dB,驻波 <2. 2。
7.如权利要求4所述局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,所述高增益放 大器(22),其带宽为IGHz到18GHz,且其增益为MdB,噪声系数< 4. 5dB,输出功率为14 dBm,增益平坦度为士 2dB,驻波<2. 2。
8.如权利要求4所述局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,所述示波器 (30)具有四通道的输入端,分别与所述四支高增益放大器(22)连接,对应显示射频信号到 达各所述传感器(10)的时延。
9.如权利要求8所述局部放电射频信号的定位检测装置,其特征在于,还设置有与所 述示波器(30 )连接的脉冲标定源(40 ),对所述传感器(10 )的固有时延误差进行标定。
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