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1、说 明 书 摘 要本实用新型是一种适用于局部放电检测仪（以下简称局放仪）的多功能校准设备。局放仪是利用脉冲电流法、超高频电磁波法、声发射法等不同检测方法检测局部放电现象，并根据检测结果对电力设备运行状况进行诊断的设备。而局部放电校准器则是通过模拟局部放电活动，产生已知放电量的脉冲信号对局放仪进行标定，使局放仪能准确计量局部放电水平。传统的局部放电校准器存在重复频率、脉冲极性不可调及无工频同步等缺点。本实用新型公开了一种新型的多功能局部放电校准器，该设备由模拟部分和数字部分两部分电路组成，设计了具有重复频率可调、脉冲极性可调、放电量可调、液晶显示、工频同步、电源管理等功能的先进的标准局放信号校准
2、器，可满足不同局放仪的多样化校准工作。发明人： 权 利 要 求 书1、 一种新型的标准局部放电校准器：主要由多谐振荡器、工频同步模块、脉冲选择模块、系统控制模块、人机交互模块和电源模块等六部分电路组成，其中多谐振荡器用于产生频率可调的方波信号；工频同步模块通过产生标准 50Hz 工频信号控制多谐振荡器中电容的充放电使振荡器输出方波与工频同步；脉冲选择模块用于脉冲极性和脉冲幅值的选择；系统控制模块是系统的主控单元，负责发出脉冲选择指令及频率检测、液晶显示等；人机交互模块由 LCD 及按键组成，用于控制信号的输入及结果的显示；电源模块则负责整个系统的供电。系统将与工频同步的方波信号通过校准电容进行
3、微分后输出来模拟局部放电放电脉冲。 2、 根据权利要求 1 所述的标准局部放电校准器，其特征是输出脉冲重复频率可调范围广，具有三种不同极性的输出脉冲，并且具有工频同步特性及液晶显示功能。说 明 书多功能局部放电校准器技术领域本实用新型是一种通过模拟局部放电活动，产生已知放电量的脉冲信号对局放仪进行校准的设备。传统局部放电校准器都存在功能单一，适用面窄等缺点，而本套装置实现了各种局放仪校准所需要的功能，其各项参数可调范围广，可应用于多种局放仪的多样化校准工作。技术背景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手段，然而对于不同的待测设备，同样的放电量在局放仪中所表现出的测量结果会有很大差
4、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，传统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。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、脉冲极性及脉冲幅值等的不同。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，而传统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
5、测量中无法满足多样化的校准工作。其次，传统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试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具有较好的工频同步功能。然而传统的局部放电校准器不能很好地满足这一要求。再次，传统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，同时对于电池电量监控则采用电磁电压表等粗略方法实现。在实际应用中具有操作繁琐、准确性不高等缺点，因而有必要在设计局部放电校准器中引入数字电路技术。本实用新型针对传统局部放电校准器的上述缺陷，设计了一种新型的多功
6、能局部放电校准器，实现了多项创新功能：1、输出脉冲具有多种形式：系统能够产生正、负和正负交替脉冲，脉冲的重复频率可在 200Hz 到 1000Hz 之间连续可调，输出脉冲的对应视在放电量可在 1pC 到 500pC 之间多级可调。2、具有良好的工频同步功能：系统具有日光灯同步及单片机内部模拟自同步两种工频同步方式，并可根据日光灯光源质量在两种同步方式之间自动切换。3、具有功能完善的系统控制模块及人机交互模块：系统采用C8051F 系列单片机作为主控芯片，用户通过按键输入控制指令，脉冲输出结果及电池电量等信息则通过 LCD 直观准确地显示出来。发明内容本实用新型的目的是设计一款标准局部放电校准器
7、，避免传统局部放电校准器存在的功能单一等缺陷，同时实现了放电量可调、放电脉冲极性可调、重复频率可调、工频同步等功能，并引入单片机及 LCD 构建完整的软硬件系统，实现多功能的标准局部放电校准器，可满足不同局放仪的多样化校准工作。本实用新型主要由多谐振荡器、工频同步模块、脉冲选择模块、系统控制模块、人机交互模块和电源模块等六部分电路组成。本实用新型有以下一些特点：1、输出放电量多级可调；2、输出脉冲极性可调；3、输出脉冲重复频率可调；4、具有光学同步和模拟自同步功能；5、具有液晶显示功能。附图说明图 1 是多功能局部放电校准器中用于产生方波的多谐振荡器。图 2 是多功能局部放电校准器中多谐振荡器
8、各测试点的电压波形及输出的放电脉冲模型。图 3 是多功能局部放电校准器的实物图。具体实施办法本实用新型主要由多谐振荡器、工频同步模块、脉冲选择模块、系统控制模块、人机交互模块和电源模块等六部分电路组成，各部分的实现方法如下所述。1、多谐振荡器，通过 NPN 或 PNP 型晶体管和必要的电阻、电容等分立元件构成，如图 1 所示为负极性放电脉冲输出时对应的方波振荡电路。对应于、两点的电压及输出的模拟放电脉冲波形如图 2 所示。输出方波的周期满足如下关系式： 1221320.7.TRC由上式可知，通过调节 和 的值可调节输出方波的频率，并进而3调节输出放电脉冲的重复频率。图 2 中方波上升时间 可通
9、过调节 进rT4R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。将图 1 中 NPN 型晶体管替换为 PNP 型，并将电源正负极对调则可构成正极性放电脉冲输出时对应的方波振荡电路。2、工频同步模块，本实用新型采用了两种不同的工频同步信号产生方法：a、采用硅光电池加信号处理电路构成光学同步电路；b、采用单片机软件实现内部模拟自同步。3、脉冲选择模块，脉冲选择模块主要用于实现脉冲极性、脉冲幅值的选择，本实用新型采用单片机软件控制磁保持继电器的多路选通方式实现。磁保持继电器仅需保证线圈中的励磁电流保持 100ms 以上则可使继电器永久闭合或关断。4、系统控制模块，本实用新型采用
10、 C8051F 系列单片机作为系统主控芯片，运用 C 语言和汇编指令编写相应程序实现系统控制功能。5、人机交互模块，人机交互模块包括 LCD 显示及按键输入两部分组成，用于实现指令输入和结果的现实。本实用新型中 LCD 采用三位半段码液晶，可显示放电量、放电重复频率、放电极性及电池电量等信息；而按键则根据按键时间长短采用复用方式实现，因而减少了按键数量，简化了系统结构。6、电源模块，本实用新型采用 1.2AH 锂电池作为系统电源，并设计了完整的电源管理电路。说 明 书 附 图R 1 R 2R 3 R 4C 1C 2T 1 T 2O U T5 V图 1 多谐振荡器电路结构图T 1- 4 . 3 V0 . 7 VT r5 V0 点电压波形 点电压波形 ttT 2T t输出的放电脉冲0 V ou图 2 相应测试点电压波形 图 3 实物图
