CN210894558U - 一种电缆状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆状态检测装置，通过直流高压发生器模块对待测电缆进行充电，IGBT高压开关模块接收下位机控制模块的指令从而进行电缆充电与放电状态的转换，下位机控制模块与上位机控制模块进行数据及控制命令的传递，控制直流高压发生器模块及IGBT高压开关模块的工作；上位机控制模块用于与下位机控制模块进行数据及控制命令的传递，采集并分析所述待测电缆的采样数据，从而完成对电缆状态的检测。本实用新型采用IGBT作为高压开关主器件，采用电磁触发的方式控制IGBT高压开关，使得本电缆状态检测装置的结构简单小巧，使用方便，同时加快了开关速度。

Description

一种电缆状态检测装置

技术领域

本实用新型涉及于电力设备的测试技术领域，尤其涉及一种电缆状态检测装置。

背景技术

电缆中间接头等附件属于绝缘薄弱环节，因电缆附件引发的故障约占电缆故障总数的27％，现有分别制作了具有人造缺陷的电缆附件并施加衰减振荡波电压进行电缆状态检测。

随着振荡波电网检测中应用规模的增长，国内也开展了衰减振荡波试验设备的研制，各设备的整体结构基本相同，但在高压开关等关键器件的设计方面有较大区别。虽然现有的晶闸管具有价格低、耐受电压高等优点，但开关速度慢，因此后续研究中部分技术采用IGBT作为高压开关主器件，其具有体积小、结构简单及调试方便的特点。因此采用新的高压开关主器件，是配网智能设备电缆状态检测装置发展的必然。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的电缆状态检测装置存在开关速度慢、体积较大等问题，提供了一种电缆状态检测装置。

为实现以上实用新型目的，而采用的技术手段是：

一种电缆状态检测装置，包括直流高压发生器模块、IGBT高压开关模块、欠阻尼振荡电路模块、下位机控制模块、上位机控制模块，所述直流高压发生器模块分别与IGBT高压开关模块、下位机控制模块连接，所述IGBT高压开关模块分别与欠阻尼振荡电路模块、下位机控制模块连接，所述欠阻尼振荡电路模块分别与上位机控制模块、待测电阻连接，所述下位机控制模块还与上位机控制模块连接。

上述方案中，所述直流高压发生器模块用于对待测电缆进行充电，所述IGBT 高压开关模块用于接收下位机控制模块的指令从而进行电缆充电与放电状态的转换，所述下位机控制模块用于与上位机控制模块进行数据及控制命令的传递，控制直流高压发生器模块及IGBT高压开关模块的工作；所述上位机控制模块用于与下位机控制模块进行数据及控制命令的传递，采集并分析所述待测电缆的采样数据，从而完成对电缆状态的检测。

优选的所述直流高压发生器模块包括整流电路、整流驱动电路、逆变电路、逆变驱动电路、倍压整流电路、信号采集电路；所述整流驱动电路分别与下位机控制模块以及整流电路连接，所述逆变驱动电路分别与下位机控制模块以及逆变电路连接，所述整流电路以及逆变电路与IGBT高压开关模块连接，所述整流电路、逆变电路、倍压整流电路、信号采集电路依次连接后与下位机控制模块连接。在本优选方案中，整流电路、整流驱动电路、逆变电路、逆变驱动电路、倍压整流电路共同连接产生高电压小电流信号供电缆检测使用。

优选的，所述直流高压发生器模块还包括中央处理器、无线通信电路，所述信号采集电路包括电压采集子电路、电流采集子电路，所述整流电路、逆变电路以及倍压整流电路串联后分别与所述电压采集子电路、电流采集子电路并联，所述电压采集子电路、电流采集子电路分别与中央处理器连接后通过无线通信电路与所述下位机控制模块信号连接。在本优选方案中，通过电压采集子电路、电流采集子电路与下位机控制模块的配合使得直流高压发生器模块为一个闭环系统。

优选的，所述整流驱动电路包括第一磁环变压器、第一开关MOS管、第一电阻、第一电容、第二电容、第一同步整流MOS管、第二同步整流MOS管、第一电感、第三电容；所述第一磁环变压器副边侧的两端分别与第一开关MOS 管的栅极和源极连接，所述第一开关MOS管的漏极与第一电阻的一端、第一电容、第二电容的一端以及第一同步整流MOS管的栅极依次连接后与第二同步整流MOS管的栅极连接；所述第一开关MOS管的源极与第一电阻的另一端、第二同步整流MOS管的漏极依次连接，第二同步整流MOS管的源极与第一同步整流MOS管的源极、第三电容的一端依次连接，所述第一开关MOS管的栅极与第二电容的另一端、第一同步整流MOS管的漏极、第一电感、第三电容的另一端依次连接；

还包括第二磁环变压器、第二开关MOS管、第二电阻、第四电容、第五电容、第三同步整流MOS管、第四同步整流MOS管、第二电感、第六电容；所述第二磁环变压器副边侧的两端分别与第二开关MOS管的栅极和源极连接，所述第二开关MOS管的漏极与第二电阻的一端、第四电容、第五电容的一端以及第三同步整流MOS管的栅极依次连接后与第四同步整流MOS管的栅极连接；所述第二开关MOS管的源极与第二电阻的另一端、第四同步整流MOS管的漏极依次连接，第四同步整流MOS管的源极与第三同步整流MOS管的源极、第六电容的一端依次连接，所述第二开关MOS管的栅极与第五电容的另一端、第三同步整流MOS管的漏极、第二电感、第六电容的另一端依次连接，所述第三电容的两端和第六电容的两端分别与供电电源的母线对应连接。

优选的，所述逆变驱动电路包括驱动光耦、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电容、第八电容、第一三极管、第二三极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三电感；

所述驱动光耦的第二引脚通过第三电阻与脉冲宽度调制信号连接，所述驱动光耦的第三引脚接地，所述驱动光耦的第八引脚与第四电阻的一端连接后接电源，所述驱动光耦的第七引脚与第六引脚、第七电容、第五电阻的一端连接，所述驱动光耦的第五引脚与第七电容的另一端连接后接地，所述第四电阻的另一端与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与供电电源连接，所述第一三极管的发射极与第二三极管的集电极、第三电感的一端连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第六电阻的一端与第五电阻的另一端连接，所述第六电阻的另一端与第三电感的一端连接，所述第一稳压二极管的负极和正极分别与第五电阻的一端和另一端对应连接，所述第二稳压二极管的负极与第四电阻的另一端、第八电容的一端连接，所述第二稳压二极管的正极与第七电容的另一端、第八电容的另一端连接。

优选的，所述IGBT高压开关模块包括高频逆变电源、多路光纤发射器、多个串接的单级IGBT开关，所述高频逆变电源的输入端与供电电源连接，所述高频逆变电源的输出端与所述单级IGBT开关的电源输入端对应连接，所述多路光纤发射器的输入端与下位机控制模块的输出端电连接，所述多路光纤发射器的输出端与所述单级IGBT开关的信号输入端对应电连接。

优选的，所述下位机控制模块、上位机控制模块均为单片机。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型中的电缆状态检测装置，通过直流高压发生器模块对待测电缆进行充电，IGBT高压开关模块接收下位机控制模块的指令从而进行电缆充电与放电状态的转换，下位机控制模块与上位机控制模块进行数据及控制命令的传递，控制直流高压发生器模块及IGBT高压开关模块的工作；上位机控制模块用于与下位机控制模块进行数据及控制命令的传递，采集并分析所述待测电缆的采样数据，从而完成对电缆状态的检测。本实用新型采用IGBT作为高压开关主器件，采用电磁触发的方式控制IGBT高压开关，使得本电缆状态检测装置的结构简单小巧，使用方便，同时加快了开关速度。

附图说明

图1为本实用新型的整体框图。

图2为本实用新型中整流驱动电路的示意图。

图3为本实用新型中逆变驱动电路的示意图。

图4为本实用新型中IGBT高压开关模块电路的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例

一种电缆状态检测装置，如图1所示，包括直流高压发生器模块、IGBT高压开关模块、欠阻尼振荡电路模块、下位机控制模块、上位机控制模块，所述直流高压发生器模块分别与IGBT高压开关模块、下位机控制模块连接，所述IGBT 高压开关模块分别与欠阻尼振荡电路模块、下位机控制模块连接，所述欠阻尼振荡电路模块分别与上位机控制模块、待测电阻连接，所述下位机控制模块还与上位机控制模块连接。

其中，所述直流高压发生器模块包括整流电路、整流驱动电路、逆变电路、逆变驱动电路、倍压整流电路、信号采集电路；所述整流驱动电路分别与下位机控制模块以及整流电路连接，所述逆变驱动电路分别与下位机控制模块以及逆变电路连接，所述整流电路以及逆变电路与IGBT高压开关模块连接，所述整流电路、逆变电路、倍压整流电路、信号采集电路依次连接后与下位机控制模块连接。所述直流高压发生器模块还包括中央处理器、无线通信电路，所述信号采集电路包括电压采集子电路、电流采集子电路，所述整流电路、逆变电路以及倍压整流电路串联后分别与所述电压采集子电路、电流采集子电路并联，所述电压采集子电路、电流采集子电路分别与中央处理器连接后通过无线通信电路与所述下位机控制模块信号连接。其中在本实施例中，电压采集子电路由运放跟随器子电路、分压子电路、二极管限压子电路、无源滤波子电路以及模拟量隔离子电路组成，中央处理器的型号为STM32。

其中，如图2所示，所述整流驱动电路包括第一磁环变压器、第一开关MOS 管VSW1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第一同步整流VSR1、第二同步整流MOS管VSR2、第一电感L1、第三电容C3；所述第一磁环变压器副边侧的两端分别与第一开关MOS管VSW1的栅极和源极连接，所述第一开关 MOS管VSW1的漏极与第一电阻R1的一端、第一电容C1、第二电容C2的一端以及第一同步整流VSR1的栅极依次连接后与第二同步整流MOS管VSR2的栅极连接；所述第一开关MOS管VSW1的源极与第一电阻R1的另一端、第二同步整流MOS管VSR2的漏极依次连接，第二同步整流MOS管VSR2的源极与第一同步整流VSR1的源极、第三电容C3的一端依次连接，所述第一开关 MOS管VSW1的栅极与第二电容C2的另一端、第一同步整流VSR1的漏极、第一电感L1、第三电容C3的另一端依次连接；

还包括第二磁环变压器、第一开关MOS管VSW2、第二电阻R2、第四电容 C4、第五电容C5、第三同步整流MOS管VSR3、第四同步整流MOS管VSR4、第二电感L2、第六电容C6；所述第二磁环变压器副边侧的两端分别与第一开关 MOS管VSW2的栅极和源极连接，所述第一开关MOS管VSW2的漏极与第二电阻R2的一端、第四电容C4、第五电容C5的一端以及第三同步整流MOS管 VSR3的栅极依次连接后与第四同步整流MOS管VSR4的栅极连接；所述第一开关MOS管VSW2的源极与第二电阻R2的另一端、第四同步整流MOS管VSR4 的漏极依次连接，第四同步整流MOS管VSR4的源极与第三同步整流MOS管 VSR3的源极、第六电容C6的一端依次连接，所述第一开关MOS管VSW2的栅极与第五电容C5的另一端、第三同步整流MOS管VSR3的漏极、第二电感 L2、第六电容C6的另一端依次连接，所述第三电容C3的两端和第六电容C6 的两端分别与供电电源的母线对应连接。

其中，如图3所示，所述逆变驱动电路包括驱动光耦U1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻、第七电容C7、第八电容C8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第三电感L3；

所述驱动光耦U1的第二引脚通过第三电阻R3与脉冲宽度调制信号连接，所述驱动光耦U1的第三引脚接地，所述驱动光耦U1的第八引脚与第四电阻R4 的一端连接后接电源，所述驱动光耦U1的第七引脚与第六引脚、第七电容C7、第五电阻R5的一端连接，所述驱动光耦U1的第五引脚与第七电容C7的另一端连接后接地，所述第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与第一三极管Q1的基极连接，所述第一三极管Q1的集电极与供电电源连接，所述第一三极管Q1的发射极与第二三极管Q2的集电极、第三电感L3的一端连接，所述第二三极管Q2的发射极接地，所述第六电阻的一端与第五电阻R5的另一端连接，所述第六电阻的另一端与第三电感L3的一端连接，所述第一稳压二极管D1的负极和正极分别与第五电阻R5的一端和另一端对应连接，所述第二稳压二极管D2的负极与第四电阻R4的另一端、第八电容 C8的一端连接，所述第二稳压二极管D2的正极与第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端连接。其中在本实施例中驱动光耦U1的型号为TLP-250。

其中，如图4所示，所述IGBT高压开关模块包括高频逆变电源、多路光纤发射器、多个串接的单级IGBT开关，所述高频逆变电源的输入端与供电电源连接，所述高频逆变电源的输出端与所述单级IGBT开关的电源输入端对应连接，所述多路光纤发射器的输入端与下位机控制模块的输出端电连接，所述多路光纤发射器的输出端与所述单级IGBT开关的信号输入端对应电连接。

其中，所述下位机控制模块、上位机控制模块均为单片机。在本实施例中，单片机的型号为STM32。

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电缆状态检测装置，其特征在于，包括直流高压发生器模块、IGBT高压开关模块、欠阻尼振荡电路模块、下位机控制模块、上位机控制模块，所述直流高压发生器模块分别与IGBT高压开关模块、下位机控制模块连接，所述IGBT高压开关模块分别与欠阻尼振荡电路模块、下位机控制模块连接，所述欠阻尼振荡电路模块分别与上位机控制模块、待测电阻连接，所述下位机控制模块还与上位机控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的电缆状态检测装置，其特征在于，所述直流高压发生器模块包括整流电路、整流驱动电路、逆变电路、逆变驱动电路、倍压整流电路、信号采集电路；所述整流驱动电路分别与下位机控制模块以及整流电路连接，所述逆变驱动电路分别与下位机控制模块以及逆变电路连接，所述整流电路以及逆变电路与IGBT高压开关模块连接，所述整流电路、逆变电路、倍压整流电路、信号采集电路依次连接后与下位机控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的电缆状态检测装置，其特征在于，所述直流高压发生器模块还包括中央处理器、无线通信电路，所述信号采集电路包括电压采集子电路、电流采集子电路，所述整流电路、逆变电路以及倍压整流电路串联后分别与所述电压采集子电路、电流采集子电路并联，所述电压采集子电路、电流采集子电路分别与中央处理器连接后通过无线通信电路与所述下位机控制模块信号连接。

4.根据权利要求3所述的电缆状态检测装置，其特征在于，所述整流驱动电路包括第一磁环变压器、第一开关MOS管、第一电阻、第一电容、第二电容、第一同步整流MOS管、第二同步整流MOS管、第一电感、第三电容；所述第一磁环变压器副边侧的两端分别与第一开关MOS管的栅极和源极连接，所述第一开关MOS管的漏极与第一电阻的一端、第一电容、第二电容的一端以及第一同步整流MOS管的栅极依次连接后与第二同步整流MOS管的栅极连接；所述第一开关MOS管的源极与第一电阻的另一端、第二同步整流MOS管的漏极依次连接，第二同步整流MOS管的源极与第一同步整流MOS管的源极、第三电容的一端依次连接，所述第一开关MOS管的栅极与第二电容的另一端、第一同步整流MOS管的漏极、第一电感、第三电容的另一端依次连接；

还包括第二磁环变压器、第二开关MOS管、第二电阻、第四电容、第五电容、第三同步整流MOS管、第四同步整流MOS管、第二电感、第六电容；所述第二磁环变压器副边侧的两端分别与第二开关MOS管的栅极和源极连接，所述第二开关MOS管的漏极与第二电阻的一端、第四电容、第五电容的一端以及第三同步整流MOS管的栅极依次连接后与第四同步整流MOS管的栅极连接；所述第二开关MOS管的源极与第二电阻的另一端、第四同步整流MOS管的漏极依次连接，第四同步整流MOS管的源极与第三同步整流MOS管的源极、第六电容的一端依次连接，所述第二开关MOS管的栅极与第五电容的另一端、第三同步整流MOS管的漏极、第二电感、第六电容的另一端依次连接，所述第三电容的两端和第六电容的两端分别与供电电源的母线对应连接。

5.根据权利要求3所述的电缆状态检测装置，其特征在于，所述逆变驱动电路包括驱动光耦、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电容、第八电容、第一三极管、第二三极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三电感；

所述驱动光耦的第二引脚通过第三电阻与脉冲宽度调制信号连接，所述驱动光耦的第三引脚接地，所述驱动光耦的第八引脚与第四电阻的一端连接后接电源，所述驱动光耦的第七引脚与第六引脚、第七电容、第五电阻的一端连接，所述驱动光耦的第五引脚与第七电容的另一端连接后接地，所述第四电阻的另一端与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与供电电源连接，所述第一三极管的发射极与第二三极管的集电极、第三电感的一端连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第六电阻的一端与第五电阻的另一端连接，所述第六电阻的另一端与第三电感的一端连接，所述第一稳压二极管的负极和正极分别与第五电阻的一端和另一端对应连接，所述第二稳压二极管的负极与第四电阻的另一端、第八电容的一端连接，所述第二稳压二极管的正极与第七电容的另一端、第八电容的另一端连接。

6.根据权利要求1所述的电缆状态检测装置，其特征在于，所述IGBT高压开关模块包括高频逆变电源、多路光纤发射器、多个串接的单级IGBT开关，所述高频逆变电源的输入端与供电电源连接，所述高频逆变电源的输出端与所述单级IGBT开关的电源输入端对应连接，所述多路光纤发射器的输入端与下位机控制模块的输出端电连接，所述多路光纤发射器的输出端与所述单级IGBT开关的信号输入端对应电连接。

7.根据权利要求1～6任一项所述的电缆状态检测装置，其特征在于，所述下位机控制模块、上位机控制模块均为单片机。

Images