CN205142142U - 一种电力电容器前置检测放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电力设备局部放电检测技术，具体来涉及一种电力电容器前置检测放大电路，包括声发射传感器、电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路、第一过载指示电路、第二过载指示电路和稳压电源电路，所述声发射传感器与电荷转换电路连接，所述电荷转换电路通过适调放大电路与输出放大电路连接，所述电荷转换电路还与过载指示电路连接，所述稳压电源电路分别与电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路和过载指示电路连接。本实用新型检测电力电容器局部放电时产生的声脉冲信号，可以不受电磁干扰的限制，克服了传统电力电容器局放检测装置灵敏度低和信噪低的缺点。

Description

一种电力电容器前置检测放大电路

技术领域

本实用新型属于电力设备局部放电检测技术，具体来涉及一种电力电容器前置检测放大电路。

背景技术

在使用声测法对电力电容器进行局部放电检测时，需要使用声发射传感器来将局部放电的声信号转换成电信号。通常声发射传感器检测到的局部放电信号具有信号弱，频率高的特点。不宜直接用一般的检测电路进行检测。声发射传感器可以看作是一个能产生电荷的高内阻发电元件，并且产生的电荷量也很小,一般的检测电路的输入阻抗较小,声发射传感器的电荷通过检测电路时会被输入电阻迅速泄漏引入测量误差,直接影响到整个测量系统的测量效果。因此，声发射传感器产生的微弱信号需要经过配套的前置检测放大电路转换放大以后再进行处理。电力电容器进行局部放电产生的声信号非常的不稳定，幅值波动范围大，会导致声发射传感器产生的电信号幅值波动很大，电信号在经过前置检测放大电路容易导致放大器进入非线性工作区，导致放大电路放大的信号不精确。也同样会使最终检测的信号失真。

国内厂家生产的检测放大电路的频带范围大多为0.3Hz-100kHz,能完成归一化连续调节和数字显示，通常比较昂贵，性价比很低。更突出的是这些检测放大电路的宽带范围并不适用于电力电容器局部放电检测，电力电容器局部放电检测使用的频带范围0.03～1.5MHz。

实用新型内容

本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种结构简、干扰小的电力电容器前置检测放大电路，为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：包括声发射传感器、电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路、第一过载指示电路、第二过载指示电路和稳压电源电路，所述声发射传感器与电荷转换电路连接，所述电荷转换电路通过适调放大电路与输出放大电路连接，所述电荷转换电路还与过载指示电路连接，所述稳压电源电路分别与电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路和过载指示电路连接。

优选地，所述电荷转换电路包括轨到轨FET输入放大器A1、电容C1、电容C5、电容C4、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电容C5的一端与电容C1的一端连接后与声发传感器的输出端连接，所述电容C4与电阻R2并联连接后的一端分别与电容C5的另一端、电阻R1的一端连接，所述电容C4与电阻R2并联连接后的另一端与轨到轨FET输入放大器A1的正极输入端连接，所述轨到轨FET输入放大器A1的输出端分别与电容C1另一端、电阻R1的另一端、适调放大电路的输入端连接，所述轨到轨FET输入放大器A1的负极输入端与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与地连接。

优选地，所述第一过载指示电路包括第一比较放大器A2、第二比较放大器A3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、第一分压二极管D1、第二分压二极管D2和第一发光二极管D3，所述第二过载指示电路包括第三比较放大器A21、第四比较放大器A31、电阻R41、电阻R51、电阻R61、电阻R71、第三分压二极管D11、第四分压二极管D21和第二发光二极管D31，稳压电源电路输出的第一基准电压接入第一过载指示电路的电阻R4的一端，稳压电源电路输出的第一基准电压接入第二过载指示电路的电阻R41的一端，稳压电源电路输出的第二基准电压接入第一过载指示电路的电阻R6的一端，稳压电源电路输出的第二基准电压接入第二过载指示电路的电阻R61的一端，所述电荷转换电路输出的第一指示信号接入电阻第一过载指示电路的电阻R5的一端，所述输出放大电路输出的第二指示信号接入第一过载指示电路的电阻R51的一端，所述电阻R4的另一端与第一比较放大器A2的负极输入端连接，所述电阻R6的另一端与第二比较放大器A3的正极输入端连接，第一比较放大器A2的输出端与第一分压二极管D1的阳极连接，第二比较放大器A3的输出端与第二分压二极管D2的阳极连接，所述第一分压二极管D1的阴极与第二分压二极管D2的阴极连接后再与电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极与地连接，所述电阻R41的另一端与第三比较放大器A21的负极输入端连接，所述电阻R61的另一端与第四比较放大器A31的正极输入端连接，第三比较放大器A21的输出端与第三分压二极管D11的阳极连接，第四比较放大器A31的输出端与第二分压二极管D21的阳极连接，所述第三分压二极管D11的阴极与第四分压二极管D21的阴极连接后再与电阻R71的一端连接，所述电阻R71的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极与地连接。

优选地，所述适调放大电路包括第五比较放大器A4、电阻R8、电阻R9和电阻R10，所述电阻R8的一端与电荷转换电路的输出端连接，所述电阻R8的另一端分别与第五比较放大器A4的负极输入端、电阻R10的一端连接，所述第五比较放大器A4的输出端分别与电阻R10的另一端、输出放大电路的输入端连接，所述电阻R9的一端与第五比较放大器A4的正极输入端连接，所述电阻R9的另一端与地连接。

优选地，所述输出放大电路包括第六比较放大器A5、电阻R11、电阻R12、调节电位器R13、第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD1，所述电阻R11的一端与适调放大电路输入端连接，所述电阻R11的另一端分别与、调节电位器R13的一端、第六比较放大器A5的负极输入端连接，所述第六比较放大器A5的输出端分别与调节电位器R13的另一端、第二过载指示电路的指示信号输入端、信号预处理电路连接。

优选地，所述轨到轨FET输入放大器A1选用AD823芯片。

优选地，第一比较放大器A2和第二比较放大器A3以及第三比较放大器A21和第四比较放大器A31采用器件型号为LM392双限集成运算比较器芯片。

优选地，所述第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD1采用的型号为IN4740A稳压二极管。

综上所述，本实用新型由于采用了以上技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型检测电力电容器局部放电时产生的声脉冲信号，可以不受电磁干扰的限制，克服了传统电力电容器局放检测装置灵敏度低和信噪低的缺点。

(2)本实用新型可以将声发射传感器输出高阻电信号转换成低阻电压信号，并将其信号进行放大，以便进行检测，干扰小。

(3本实用新型在放大声发射传感器的电信号时，可以监视电荷转换电路和输出放大电路的工作的状态，防止放大器进入非线性工作更大的范围。

(4)本实用新型具有测量信号精确、结构简单、价格便宜的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种电力电容器前置检测放大电路的工作原理。

图2是本实用新型的电荷转换电路的原理图。

图3是本实用新型的过载指示电路原理图。

图4是本实用新型的适调放大电路原理图。

图5是本实用新型的输出放大电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种电力电容器前置检测放大电路，包括声发射传感器、电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路、第一过载指示电路、第二过载指示电路和稳压电源电路，所述声发射传感器与电荷转换电路连接，所述电荷转换电路依次通过适调放大电路与输出放大电路连接，所述电荷转换电路还与过载指示电路连接，所述稳压电源电路分别与电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路和过载指示电路连接。在本实用新型中，声发射传感器紧贴于被测电力电容器外壳，检测电力电容器局部放电产生的声发射信号，并通过紧贴于电容器外壁上的射传感器拾取并将其转化为电脉冲信号，依次经电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路输出局部放电有关的特征量在信号预处理电路进行再次滤波、电压跟随放大、衰减放大和缓冲驱动来提取处理各个频段的信号分量以及去除一些低频或高频的周期性干扰，同时判断判断故障类型，为了确定电力电容器不同模式局部放电所产生的声发射信号的频率特性，选用宽频带范围为0.03～1.5MHz的声发射传感器。电力电容器的放电信号通过声发射传感器输出的高阻电荷信号Q再经电荷转换电路变为低内阻电压信号，然后通过过载指示电路检测电荷转换电路的工作状态，以及同时将电荷放转换电路转换的低内阻电压信号通过适调放大电路，

如图2所示，在本实用新型中，所述电荷转换电路包括轨到轨FET输入放大器A1、电容C1、电容C5、电容C4、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电容C5的一端与电容C1的一端连接后与声发传感器的输出端连接，所述电容C4与电阻R2并联连接后的一端分别与电容C5的另一端、电阻R1的一端连接，所述电容C4与电阻R2并联连接后的另一端与轨到轨FET输入放大器A1的正极输入端连接，所述轨到轨FET输入放大器A1的输出端分别与电容C1另一端、电阻R1的另一端、适调放大电路的输入端连接，所述轨到轨FET输入放大器A1的负极输入端与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与地连接，其中，轨到轨FET输入放大器A1的正电源端V+还分别与电容C2和电容C3进行连接，实现正电源端的滤波，在轨到轨FET输入放大器A1的负电源端V-还分别电容C6和电容C7连接，实现负电源端的滤波。所述声发射传感器输出的高阻电荷信号Q经电荷转换电路变为低内阻电压信号，即经轨到轨FET输入放大器A1进行放大输出，所述轨到轨FET输入放大器A1选用AD823芯片，以减少微弱信号传输过程中干扰的影响。

如图3所示，在本实用新型中，所述第一过载指示电路包括第一比较放大器A2、第二比较放大器A3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、第一分压二极管D1、第二分压二极管D2和第一发光二极管D3，所述第二过载指示电路包括第三比较放大器A21、第四比较放大器A31、电阻R41、电阻R51、电阻R61、电阻R71、第三分压二极管D11、第四分压二极管D21和第二发光二极管D31，稳压电源电路输出的第一基准电压接入第一过载指示电路的电阻R4的一端，稳压电源电路输出的第一基准电压接入第二过载指示电路的电阻R41的一端，稳压电源电路输出的第二基准电压接入第一过载指示电路的电阻R6的一端，稳压电源电路输出的第二基准电压接入第二过载指示电路的电阻R61的一端，所述电荷转换电路输出的第一指示信号接入电阻第一过载指示电路的电阻R5的一端，所述输出放大电路输出的第二指示信号接入第一过载指示电路的电阻R51的一端，所述电阻R4的另一端与第一比较放大器A2的负极输入端连接，所述电阻R6的另一端与第二比较放大器A3的正极输入端连接，第一比较放大器A2的输出端与第一分压二极管D1的阳极连接，第二比较放大器A3的输出端与第二分压二极管D2的阳极连接，所述第一分压二极管D1的阴极与第二分压二极管D2的阴极连接后再与电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极与地连接，所述电阻R41的另一端与第三比较放大器A21的负极输入端连接，所述电阻R61的另一端与第四比较放大器A31的正极输入端连接，第三比较放大器A21的输出端与第三分压二极管D11的阳极连接，第四比较放大器A31的输出端与第二分压二极管D21的阳极连接，所述第三分压二极管D11的阴极与第四分压二极管D21的阴极连接后再与电阻R71的一端连接，所述电阻R71的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极与地连接。在本实用新型中，所述第一比较放大器A2和第二比较放大器A3以及第三比较放大器A21和第四比较放大器A31采用器件型号为LM392双限集成运算比较器芯片。

如图3所示，正常工作状态下，集成运算比较器LM392处于开环状态,工作在饱和区，第一基准电压U1、第二基准电压U2是来自稳压电源电路的基准电压，且U1>U2，U1是电路工作电压上限值10V，U2是电路工作电压下限值-10V，U1分别通过电阻R4、电阻R41输入到第一比较放大器A2和第三比较放大器A21，U2分别通过电阻R6、电阻61输入到第二比较放大器A3和第四比较放大器A31。被检测电压Ui1(第一指示信号)是电荷转换电路输出的电压，被检测Ui2(第二指示信号)是输出放大电路末端输出的电压，其中Ui1和Ui2的电压范围为+10V～-10V，当Ui1>U1或Ui2<U2时，输出为高电位，使指示灯(发光二极管D3或发光二极管D31)导通发亮，说明此时输入信号超出电荷放大电路的测量范围。因此，可以更好地防止轨到轨FET输入放大器A1进入非线性工作更大的范围，以提示操作者选择相应更宽泛的检测量程。

如图4所示，在本实用新型中，所述适调放大电路包括第五比较放大器A4、电阻R8、电阻R9和电阻R10，所述电阻R8的一端与电荷转换电路的输出端连接，所述电阻R8的另一端分别与第五比较放大器A4的负极输入端、电阻R10的一端连接，所述第五比较放大器A4的输出端分别与电阻R10的另一端、输出放大电路的输入端连接，所述电阻R9的一端与第五比较放大器A4的正极输入端连接，所述电阻R9的另一端与地连接，同时，第五比较放大器A4的正电源端V+还分别与电容C10和电容C11进行连接，实现正电源端的滤波，第五比较放大器A4的负电源端V-还分别电容C8和电容C9连接，实现负电源端的滤波。通过调节电阻R9的阻值大小使输出电压在合适的范围之内，适调放大电路可以适应不同灵敏度的声发传感器对各个范围加速度的测试，测试更加准确,能提高测试精度，适调放大电路是电荷放大器的后端放大级,它的作用除了电压放大之外,还兼有归一化处理的作用，即是将被测非电量(加速度或压力)一定时,用不同灵敏度的传感器去测量时,有相同的输出,以便处理记录下来的图形和数据。所述第五比较放大器A4选用反相比例运算放大器作为适调放大电路,采用的器件型号为AD829。

在本实用新型实施例中，适调放大电路的调节信号输入至输出放大电路，如图5所示，所述输出放大电路包括第六比较放大器A5、电阻R11、电阻R12、调节电位器R13、第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD1，所述电阻R11的一端与适调放大电路输入端连接，所述电阻R11的另一端分别与、调节电位器R13的一端、第六比较放大器A5的负极输入端连接，所述第六比较放大器A5的输出端分别与调节电位器R13的另一端、第二过载指示电路的指示信号输入端、信号预处理电路连接，在本实施例中，输出放大电路是实现输出电压信号与电荷信号相位同步和二级放大，由于电荷转换级本身是一个积分器电路，输入输出端的电压相位会反向，保持电荷转换电路输出的电压和输入电荷成比例放大，因此，电路中电阻会出现不完全匹配等问题，电路放大倍数并不十分准确，通过调节该电路对电压进行两级放大和补偿校准，调节电位器R13可以使输出电压在增益0～10倍之间任意变化，同时通过输出端的双限10V的第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD2，防止输出电压超出后续接入端的输入电压上下限。所述第六比较放大器A5选用的器件型号为AD648B；所述两个稳压二极管的型号选用IN4740A。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：包括声发射传感器、电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路、第一过载指示电路、第二过载指示电路和稳压电源电路，所述声发射传感器与电荷转换电路连接，所述电荷转换电路通过适调放大电路与输出放大电路连接，所述电荷转换电路还与过载指示电路连接，所述稳压电源电路分别与电荷转换电路、适调放大电路、输出放大电路和过载指示电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：所述电荷转换电路包括轨到轨FET输入放大器A1、电容C1、电容C5、电容C4、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电容C5的一端与电容C1的一端连接后与声发传感器的输出端连接，所述电容C4与电阻R2并联连接后的一端分别与电容C5的另一端、电阻R1的一端连接，所述电容C4与电阻R2并联连接后的另一端与轨到轨FET输入放大器A1的正极输入端连接，所述轨到轨FET输入放大器A1的输出端分别与电容C1另一端、电阻R1的另一端、适调放大电路的输入端连接，所述轨到轨FET输入放大器A1的负极输入端与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与地连接。

3.根据权利要求1所述的一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：所述第一过载指示电路包括第一比较放大器A2、第二比较放大器A3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、第一分压二极管D1、第二分压二极管D2和第一发光二极管D3，所述第二过载指示电路包括第三比较放大器A21、第四比较放大器A31、电阻R41、电阻R51、电阻R61、电阻R71、第三分压二极管D11、第四分压二极管D21和第二发光二极管D31，稳压电源电路输出的第一基准电压接入第一过载指示电路的电阻R4的一端，稳压电源电路输出的第一基准电压接入第二过载指示电路的电阻R41的一端，稳压电源电路输出的第二基准电压接入第一过载指示电路的电阻R6的一端，稳压电源电路输出的第二基准电压接入第二过载指示电路的电阻R61的一端，所述电荷转换电路输出的第一指示信号接入电阻第一过载指示电路的电阻R5的一端，所述输出放大电路输出的第二指示信号接入第一过载指示电路的电阻R51的一端，所述电阻R4的另一端与第一比较放大器A2的负极输入端连接，所述电阻R6的另一端与第二比较放大器A3的正极输入端连接，第一比较放大器A2的输出端与第一分压二极管D1的阳极连接，第二比较放大器A3的输出端与第二分压二极管D2的阳极连接，所述第一分压二极管D1的阴极与第二分压二极管D2的阴极连接后再与电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极与地连接，所述电阻R41的另一端与第三比较放大器A21的负极输入端连接，所述电阻R61的另一端与第四比较放大器A31的正极输入端连接，第三比较放大器A21的输出端与第三分压二极管D11的阳极连接，第四比较放大器A31的输出端与第二分压二极管D21的阳极连接，所述第三分压二极管D11的阴极与第四分压二极管D21的阴极连接后再与电阻R71的一端连接，所述电阻R71的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极与地连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：所述适调放大电路包括第五比较放大器A4、电阻R8、电阻R9和电阻R10，所述电阻R8的一端与电荷转换电路的输出端连接，所述电阻R8的另一端分别与第五比较放大器A4的负极输入端、电阻R10的一端连接，所述第五比较放大器A4的输出端分别与电阻R10的另一端、输出放大电路的输入端连接，所述电阻R9的一端与第五比较放大器A4的正极输入端连接，所述电阻R9的另一端与地连接。

5.根据权利要求1或3所述的一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：所述输出放大电路包括第六比较放大器A5、电阻R11、电阻R12、调节电位器R13、第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD1，所述电阻R11的一端与适调放大电路输入端连接，所述电阻R11的另一端分别与、调节电位器R13的一端、第六比较放大器A5的负极输入端连接，所述第六比较放大器A5的输出端分别与调节电位器R13的另一端、第二过载指示电路的指示信号输入端、信号预处理电路连接。

6.根据权利要求2所述的一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：所述轨到轨FET输入放大器A1选用AD823芯片。

7.根据权利要求3所述的一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：第一比较放大器A2和第二比较放大器A3以及第三比较放大器A21和第四比较放大器A31采用器件型号为LM392双限集成运算比较器芯片。

8.根据权利要求5所述的一种电力电容器前置检测放大电路，其特征在于：所述第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD1采用的型号为IN4740A稳压二极管。