CN203630331U - 多功能局部放电校准器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能局部放电校准器，其包括：电源模块；人机交互模块；与人机交互模块交互连接的控制模块，其将控制指令转换为控制信号后输出；与控制模块连接的工频同步模块，其接收控制信号以产生工频同步信号；与工频同步模块连接的多谐振荡模块，其包括正极性放电脉冲方波振荡电路和负极性放电脉冲方波振荡电路；与多谐振荡模块交互连接的脉冲选择开关，其选择输出正极性工频局部放电脉冲或负极性工频局部放电脉冲；人机交互模块显示输出的工频局部放电脉冲及其特征量。该多功能局部放电校准器能够同时实现放电脉冲极性可调、工频同步等功能，可满足不同局部放电仪的多样化校准工作。

Description

多功能局部放电校准器

技术领域

本实用新型涉及一种电子装置，尤其涉及一种局部放电校准装置。

背景技术

局部放电信号水平是衡量电气设备的绝缘状况不可缺少的参考参量，然而对于不同的待测设备，同样的放电量在局部放电仪中所表现出的测量结果会有很大差异，即使对于同一待测设备，不同的测试回路也会带来不同的测量结果。因而，采用局部放电校准器对局放仪进行校准对于准确测量局部放电水平至关重要。

然而，现有的局部放电校准器存在功能单一，操作繁琐等功能缺陷，在局放仪校准工作中表现出了多种不足。具体来说：

首先，传统的局部放电校准器功能单一。不同的局部放电过程中产生的放电脉冲的波形特性差异很大，表现为脉冲上升沿、脉冲下降沿、脉冲重复频率、脉冲极性等。这些波形特性上的差异对局部放电校准器的功能提出了多样化的要求，而现有的局部放电校准器通常只能模拟某些特定形式的放电脉冲，存在功能单一的缺点，例如脉冲极性固定、脉冲重复频率可调范围窄等，在实际的局部放电测量中无法满足多样化的校准工作。

其次，现有的局部放电校准器无法很好的实现工频同步。真实的局部放电信号的产生时间与被测样品所加电压的相位有关，局部放电信号表现出了很好的工频相关性。为了更好地模拟局部放电信号，局部放电校准器应当具有较好的工频同步功能。然而现有的局部放电校准器不能满足这一要求。

再次，现有的局部放电校准器通常采用纯模拟电路实现，同时采用机械方法实现系统控制或脉冲选择功能，在实际应用中具有操作繁琐、准确性不高等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多功能局部放电校准器，其避免了现有局部放电校准器功能单一的缺陷，能够同时实现放电脉冲极性可调、工频同步等功能，可满足不同局部放电仪的多样化校准工作。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种多功能局部放电校准器，其包括：

电源模块，其为所述多功能局部放电校准器供电；

人机交互模块，其包括输入装置和显示装置，所述输入装置设置为输入控制指令；

控制模块，其与所述人机交互模块交互连接，将控制指令转换为控制信号后输出；

工频同步模块，其与所述控制模块连接，所述工频同步模块接收控制信号以产生工频同步信号；

多谐振荡模块，其与所述工频同步模块连接，所述多谐振荡模块包括正极性放电脉冲方波振荡电路和负极性放电脉冲方波振荡电路；

脉冲选择开关，其与所述多谐振荡模块交互连接，选择输出与正极性放电脉冲方波振荡电路对应的正极性工频局部放电脉冲或与负极性放电脉冲方波振荡电路对应的负极性工频局部放电脉冲；其中

所述人机交互模块的显示装置显示输出的工频局部放电脉冲及其特征量。

本实用新型所述的多功能局部放电校准器由电源模块进行供电，例如提供5VDC的电压；人机交互模块可以通过显示装置（例如LCD液晶屏）显示当前电压及电量信息，输入装置可以输入设置的参数，系统控制模块根据设置的参数产生同步控制信号，并将同步控制信号传输至工频同步模块来产生工频同步信号，工频同步模块产生的脉冲信号输入多谐振荡器模块，会产生局部放电脉冲信号，通过脉冲选择开关可以选择产生正极性工频局部放电脉冲或负极性工频局部放电脉冲，并最终输出产生的标准局部放电脉冲信号。

进一步地，在本实用新型所述的多功能局部放电校准器中，所述控制模块包括主控芯片。

更进一步地，上述主控芯片为C8051F单片机。C8051F系列单片机作为系统主控芯片，可以运用C语言和汇编指令编写相应程序实现系统控制功能。

进一步地，在本实用新型所述的多功能局部放电校准器中，所述工频同步模块包括光同步电路，所述光同步电路包括自输入端至输出端依次连接的：硅光电池、放大器和负载电阻，其中硅光电池接收外部光信号后输出电信号，所述放大器将硅光电池输出的电信号放大，所述负载电阻输出工频同步信号。

也就是说，在上述这种实施方式中，本技术方案采用了光同步来实现工频同步。由硅光电池加负载阻抗的电路结构通过检测外部光信号来提供工频同步信号（例如50Hz的工频同步信号）。

或者，在本实用新型所述的多功能局部放电校准器中，所述工频同步模块也可以包括自同步电路，所述自同步电路包括自输入端至输出端依次连接的DA输出模块、高通滤波模块和负载电阻，其中所述DA输出模块与控制模块连接，接收控制模块输出的电信号，所述高通滤波模块将DA输出模块输出的信号进行滤波，所述负载电阻输出工频同步信号。

也就是说，在这种实施方式中，可以由控制模块逐点输出电压幅值的方式产生同步信号。

又或者，在本实用新型所述的多功能局部放电校准器中，所述工频同步模块包括光同步电路和自同步电路，所述控制模块控制选择产生所述工频同步信号的为所述光同步电路或所述自同步电路；其中所述光同步电路包括自输入端至输出端依次连接的：硅光电池、放大器和负载电阻，其中硅光电池接收外部光信号后输出电信号，所述放大器将硅光电池输出的电信号放大，所述负载电阻输出工频同步信号；所述自同步电路包括自输入端至输出端依次连接的DA输出模块、高通滤波模块和负载电阻，其中所述DA输出模块与控制模块连接，接收控制模块输出的电信号，所述高通滤波模块将DA输出模块输出的信号进行滤波，所述负载电阻输出工频同步信号。

在这种实施方式中，同步的方式是可以选择的，系统控制模块根据输入装置输入的同步方式来控制两种工频同步信号方法中的一种，即光同步（高选通）或自同步（低选通）来产生同步工频信号。

进一步地，在本实用新型所述的多功能局部放电校准器中，所述负极性放电脉冲方波振荡电路包括：第一NPN晶体管、第二NPN晶体管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；其中，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻一端均连接于电源正极，第一电阻和第二电阻的另一端之间连接有第一电容，第三电阻和第四电阻的另一端之间连接有第二电容，第一电阻的另一端还与第一NPN晶体管的集电极连接，第一NPN晶体管的发射极与电源负极连接，第一NPN晶体管的基极与第三电阻的另一端连接，第四电阻的另一端还与第二NPN晶体管的集电极连接，第二NPN晶体管的发射极与电源负极连接，第二NPN晶体管的基极与第二电阻的另一端连接。

在这种实施方式中，通过调节第二电阻和第三电阻的值可调节输出方波的频率，并进而调节输出放电脉冲的重复频率，此外，方波上升时间可通过调节第四电阻进行修改，将所产生的方波信号经电容微分后即可得到负极性的模拟放电脉冲。

进一步地，在本实用新型所述的多功能局部放电校准器中，所述正极性放电脉冲方波振荡电路包括：第一PNP晶体管、第二PNP晶体管、第三电容、第四电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；其中，所述第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻一端均连接于电源负极，第五电阻和第六电阻的另一端之间连接有第三电容，第七电阻和第八电阻的另一端之间连接有第四电容，第五电阻的另一端还与第一PNP晶体管的集电极连接，第一PNP晶体管的发射极与电源正极连接，第一PNP晶体管的基极与第七电阻的另一端连接，第八电阻的另一端还与第二PNP晶体管的集电极连接，第二PNP晶体管的发射极与电源正极连接，第二PNP晶体管的基极与第六电阻的另一端连接。

同样，在这种实施方式中，通过调节第六电阻和第七电阻的值可调节输出方波的频率，并进而调节输出放电脉冲的重复频率，此外，方波上升时间可通过调节第八电阻进行修改，将所产生的方波信号经电容微分后即可得到正极性的模拟放电脉冲。

进一步地，在本实用新型所述的多功能局部放电校准器中，所述脉冲选择开关包括磁保持继电器。本实用新型采用的脉冲选择开关用于实现控制多谐振荡模块选择脉冲极性，其通过磁保持继电器进行多通道选通方式实现。磁保持继电器仅需保证线圈中的励磁电流保持一定值（例如100ms以上）则可使继电器永久闭合或关断。当极性选择正向脉冲时，输出的工频局放脉冲为正极性。当极性选择负向脉冲时，则输出的工频局放脉冲为负极性。

本实用新型所述的多功能局部放电校准器较之现有的局部放电校准器具有以下优点：

1、输出的局部放电脉冲具有多种形式，系统能够产生正、负和正负交替脉冲；在优选的技术方案中，局部放电脉冲的重复频率可实现连续可调，输出脉冲的对应视在放电量也可以实现多级可调。

2、具有良好的工频同步功能；在优选的技术方案中，系统可在光同步及单片机内部模拟自同步两种工频同步方式之间进行选择。

3、具有功能完善的系统控制模块及人机交互模块，用户通过人机交互模块的输入装置输入控制指令，同时局部放电脉冲输出结果也可以通过人机交互模块的显示装置直观准确地显示出来。

附图说明

图1为本实用新型所述的多功能局部放电校准器在一种实施方式下的结构框图。

图2为本实用新型所述的多功能局部放电校准器在一种实施方式下的工频同步模块中光同步电路的结构示意框图。

图3为本实用新型所述的多功能局部放电校准器在一种实施方式下的工频同步模块中自同步电路的结构示意框图。

图4为本实用新型所述的多功能局部放电校准器在一种实施方式下的多谐振荡模块中负极性放电脉冲方波振荡电路的电路图。

图5显示了图4中相应测试点的电压波形。

图6为本实用新型所述的多功能局部放电校准器在一种实施方式下的多谐振荡模块中正极性放电脉冲方波振荡电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本实用新型所述的多功能局部放电校准器做出进一步的解释和说明。

图1示意了本实用新型所述的多功能局部放电校准器在一种实施方式下的结构。

如图1所示，在本实施例中，多功能局部放电校准器包括：提供5VDC电压的电源模块；人机交互模块，其包括LCD液晶屏和输入按键，LCD液晶屏可以显示当前电压及电量信息，本实施例中LCD液晶屏可以采用三位半段码液晶，用以显示放电量、放电重复频率、放电极性及电池电量等信息；而输入按键则可以设置为根据按键时间长短的复用结构，从而减少按键设置数量，简化系统结构；控制模块，其与人机交互模块交互连接，将输入的控制指令转换为控制信号后输出，本实施例中采用C8051F系列单片机作为控制模块的系统主控芯片，运用C语言和汇编指令编写相应程序实现系统控制功能；工频同步模块，其与控制模块连接，工频同步模块包括光同步电路和自同步电路，控制模块控制选择产生工频同步信号的为光同步电路或自同步电路；其中光同步电路如图2所示，其包括自输入端至输出端依次连接的：硅光电池、放大器和负载电阻，其中硅光电池接收外部光信号后输出电信号，放大器将硅光电池输出的电信号放大，负载电阻输出工频同步信号；自同步电路如图3所示，其包括自输入端至输出端依次连接的DA输出模块、高通滤波模块和负载电阻，其中DA输出模块与控制模块连接，接收控制模块输出的电信号，高通滤波模块将DA输出模块输出的信号进行滤波，负载电阻输出工频同步信号；多谐振荡模块，其与工频同步模块连接，多谐振荡模块包括正极性放电脉冲方波振荡电路和负极性放电脉冲方波振荡电路；其中负极性放电脉冲方波振荡电路如图4所示，其包括：第一NPN晶体管T1、第二NPN晶体管T2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的一端均连接于电源正极，第一电阻R1和第二电阻R2的另一端之间连接有第一电容C1，第三电阻R3和第四电阻R4的另一端之间连接有第二电容C2，第一电阻R1的另一端还与第一NPN晶体管T1的集电极连接，第一NPN晶体管T1的发射极与电源负极连接，第一NPN晶体管T1的基极与第三电阻R3的另一端连接，第四电阻R4的另一端还与第二NPN晶体管T2的集电极连接，第二NPN晶体管T2的发射极与电源负极连接，第二NPN晶体管T2的基极与第二电阻R2的另一端连接；正极性放电脉冲方波振荡电路如图6所示，其包括：第一PNP晶体管T3、第二PNP晶体管T4、第三电容C3、第四电容C4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；其中，所述第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8一端均连接于电源负极，第五电阻R5和第六电阻R6的另一端之间连接有第三电容C3，第七电阻R7和第八电阻R8的另一端之间连接有第四电容C4，第五电阻R5的另一端还与第一PNP晶体管T3的集电极连接，第一PNP晶体管T3的发射极与电源正极连接，第一PNP晶体管T3的基极与第七电阻R7的另一端连接，第八电阻R8的另一端还与第二PNP晶体管T4的集电极连接，第二PNP晶体管T4的发射极与电源正极连接，第二PNP晶体管T4的基极与第六电阻R6的另一端连接；脉冲选择开关，其与多谐振荡模块交互连接，选择输出与正极性放电脉冲方波振荡电路对应的正极性工频局部放电脉冲或与负极性放电脉冲方波振荡电路对应的负极性工频局部放电脉冲，本实施例中的脉冲选择开关采用了磁保持继电器进行多通道选通方式实现，在本实施例中磁保持继电器仅需保证线圈中的励磁电流保持100ms以上则可使继电器永久闭合或关断，当极性选择正向脉冲时，输出的工频局放脉冲为正极性，当极性选择负向脉冲时，则输出的工频局放脉冲为负极性。

另外，图5显示了对应于图4中的①、②两点的电压及输出的模拟放电脉冲波形。输出方波的周期满足如下关系式：

T＝T₁+T₂≈0.7R₂C₁+0.7R₃C₂

由上式可知，通过调节第二电阻R2和第三电阻R3的值可调节输出方波的频率，并进而调节输出放电脉冲的重复频率。图5中方波上升时间T_r可通过调节第四电阻R4进行修改，将所产生的方波信号经电容微分后即可得到负极性的模拟放电脉冲。

由此可见，本实用新型所述的多功能局部放电校准器可以同时实现放电脉冲极性可调、工频同步等功能，可满足不同局部放电仪的多样化校准工作。

要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种多功能局部放电校准器，其特征在于，包括：

电源模块，其为所述多功能局部放电校准器供电；

人机交互模块，其包括输入装置和显示装置，所述输入装置设置为输入控制指令；

控制模块，其与所述人机交互模块交互连接，将控制指令转换为控制信号后输出；

工频同步模块，其与所述控制模块连接，所述工频同步模块接收控制信号以产生工频同步信号；

多谐振荡模块，其与所述工频同步模块连接，所述多谐振荡模块包括正极性放电脉冲方波振荡电路和负极性放电脉冲方波振荡电路；

脉冲选择开关，其与所述多谐振荡模块交互连接，选择输出与正极性放电脉冲方波振荡电路对应的正极性工频局部放电脉冲或与负极性放电脉冲方波振荡电路对应的负极性工频局部放电脉冲；其中

所述人机交互模块的显示装置显示输出的工频局部放电脉冲及其特征量。

2.如权利要求1所述的多功能局部放电校准器，其特征在于，所述控制模块包括主控芯片。

3.如权利要求2所述的多功能局部放电校准器，其特征在于，所述主控芯片为C8051F单片机。

4.如权利要求1所述的多功能局部放电校准器，其特征在于，所述工频同步模块包括光同步电路，所述光同步电路包括自输入端至输出端依次连接的：硅光电池、放大器和负载电阻，其中硅光电池接收外部光信号后输出电信号，所述放大器将硅光电池输出的电信号放大，所述负载电阻输出工频同步信号。

5.如权利要求1所述的多功能局部放电校准器，其特征在于，所述工频同步模块包括自同步电路，所述自同步电路包括自输入端至输出端依次连接的DA输出模块、高通滤波模块和负载电阻，其中所述DA输出模块与控制模块连接，接收控制模块输出的电信号，所述高通滤波模块将DA输出模块输出的信号进行滤波，所述负载电阻输出工频同步信号。

6.如权利要求1所述的多功能局部放电校准器，其特征在于，所述工频同步模块包括光同步电路和自同步电路，所述控制模块控制选择产生所述工频同步信号的为所述光同步电路或所述自同步电路；其中所述光同步电路包括自输入端至输出端依次连接的：硅光电池、放大器和负载电阻，其中硅光电池接收外部光信号后输出电信号，所述放大器将硅光电池输出的电信号放大，所述负载电阻输出工频同步信号；所述自同步电路包括自输入端至输出端依次连接的DA输出模块、高通滤波模块和负载电阻，其中所述DA输出模块与控制模块连接，接收控制模块输出的电信号，所述高通滤波模块将DA输出模块输出的信号进行滤波，所述负载电阻输出工频同步信号。

7.如权利要求1所述的多功能局部放电校准器，其特征在于，所述负极性放电脉冲方波振荡电路包括：第一NPN晶体管（T1）、第二NPN晶体管（T2）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）和第四电阻（R4）；其中，所述第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）和第四电阻（R4）一端均连接于电源正极，第一电阻（R1）和第二电阻（R2）的另一端之间连接有第一电容（C1），第三电阻（R3）和第四电阻（R4）的另一端之间连接有第二电容（C2），第一电阻（R1）的另一端还与第一NPN晶体管（T1）的集电极连接，第一NPN晶体管（T1）的发射极与电源负极连接，第一NPN晶体管（T1）的基极与第三电阻（R3）的另一端连接，第四电阻（R4）的另一端还与第二NPN晶体管（T2）的集电极连接，第二NPN晶体管（T2）的发射极与电源负极连接，第二NPN晶体管（T2）的基极与第二电阻（R2）的另一端连接。

8.如权利要求1所述的多功能局部放电校准器，其特征在于，所述正极性放电脉冲方波振荡电路包括：第一PNP晶体管（T3）、第二PNP晶体管（T4）、第三电容（C3）、第四电容（C4）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）和第八电阻（R8）；其中，所述第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）和第八电阻（R8）一端均连接于电源负极，第五电阻（R5）和第六电阻（R6）的另一端之间连接有第三电容（C3），第七电阻（R7）和第八电阻（R8）的另一端之间连接有第四电容（C4），第五电阻（R5）的另一端还与第一PNP晶体管（T3）的集电极连接，第一PNP晶体管（T3）的发射极与电源正极连接，第一PNP晶体管（T3）的基极与第七电阻（R7）的另一端连接，第八电阻（R8）的另一端还与第二PNP晶体管（T4）的集电极连接，第二PNP晶体管（T4）的发射极与电源正极连接，第二PNP晶体管（T4）的基极与第六电阻（R6）的另一端连接。

9.如权利要求1所述的多功能局部放电校准器，其特征在于，所述脉冲选择开关包括磁保持继电器。

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