一种局部放电检测用暂态地电压信号前端滤波电路的制作方法

本实用新型属于局部放电检测领域，涉及一种局部放电检测用暂态地电压信号前端滤波电路。

背景技术：

电力设备的绝缘性能在强电场作用下局部范围内发生的放电称为局部放电，以绝缘局部短接不形成导电通道为限。局部放电将导致电力设备绝缘性能下降，绝缘老化速度加快，若不及时处理，将导致设备故障，引发严重后果。因此，对运行中的设备要加强监测，当局部放电超过一定程度时，需要及时对设备进行检修或更换。

为减小设备尺寸，使结构更加紧凑，高压开关柜厂家在制造中采用环氧浇注CT、PT、静触头盒、穿墙套管、相间隔板等技术与工艺。如果绝缘材料内部存在局部放电，放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分，形成电流脉冲并向各个方向传播。这些电压脉冲是由Dr John Reeves首先发现并命名为暂态对地电压(Transient Earth Voltage)，简称TEV，该信号频率范围在1-100MHz之间。

地电波局部放电检测基于正常电力设备很少发生暂态电波信号的基本事实，通过检测是否存在暂态对地电压来判断绝缘缺陷。检测时，不需要考虑脉冲信号与电压相位的关系，可用于对电网大量设备进行例行状态检测。由于电站的辅助设备，如具有电子镇流器的照明系统、采用半导体开关元件调压的充电系统、载波通讯设备和主电路带电显示的放电管可能会产生上述频段的信号，因此，现场检测时如何排除和区分干扰信号是当前面临的难题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种便于滤除干扰信号，提高信噪比，增强系统抗干扰性能，满足所需截止频率与阻带衰减，能够使滤波器具有良好端口匹配效果的局部放电检测用暂态地电压信号前端滤波电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种局部放电检测用暂态地电压信号前端滤波电路，包括LC高通滤波电路、LC低通滤波电路、对数放大电路、输入端口和输出端口；所述的LC高通滤波电路主要由二极管D、电容C1、电容C2、电感L1和电感L2组成；所述的LC低通滤波电路主要由电容C3、电容C4、电容C5、电感L3和电感L4组成；所述的对数放大电路主要由电阻R1、电阻R2、电容C6、电容C7和对数放大器Q组成；所述的二极管D的正极接地，二极管D的负极与输入端口、电容C1的一端相连，电容C1的另一端与电感L1的一端、电容C2的一端相连，电感L1的另一端接地，电容C2的另一端与电感L2的一端、电感L3的一端、电容C3的一端相连，电感L2的另一端和电容C3的另一端均接地，电感L3的另一端与电容C4的一端、电感L4的一端相连，电容C4的另一端接地，电感L4的另一端与电容C5的一端、电阻R1的一端、电容C6的一端相连，电阻R1的另一端接地，电容C6的另一端与对数放大器Q的引脚1相连，对数放大器Q的引脚2与电容C7的一端相连，电容C7的另一端接地，对数放大器Q的引脚3与引脚4、电阻R2的一端、输出端口相连，电阻R2的另一端接地。

作为本实用新型的进一步说明，所述的二极管D为采用ESD放电二极管。ESD放电二极管用于静电保护。

作为本实用新型的进一步说明，所述的输入端口和输出端口均采用BNC接口。

作为本实用新型的进一步说明，所述的对数放大器采用AD8318型号的对数放大器。

本实用新型的工作原理：

电容C1、电容C2与电感L1、电感L2组成四阶无源LC高通滤波电路；

电感L3、电感L4与电容C3、电容C4、电容C5组成五阶无源LC低通滤波电路；

电阻R1与对数放大器Q的内部输入阻抗结合，给出对数放大器Q所需的宽带输入阻抗，电容C6、电容C7为直流阻断电容，电阻R2与对数放大器Q的输出阻抗结合，以根据后续输出需要匹配阻抗；

使用时将上一级输出信号的接口插入输入端口中，将下一级输入信号的接口插入输出端口中，输入信号从输入端口中进入，并依次流经LC高通滤波电路、LC低通滤波电路和对数放大电路，最后从输出端口输出；

LC高通滤波电路和LC低通滤波电路：是利用电感、电容和电阻组合构成的滤波电路，可滤除与局部放电无关的干扰信号，提高信噪比，增强系统抗干扰性能。

无源滤波电路的重要参数有：端口阻抗、截止频率和阻带衰减；

本实用新型中LC高通滤波电路、LC低通滤波电路和对数放大电路可以集成在一个电路板上，并且设置在壳体内，可以将输入端口和输出端口安装在壳体表面。

与现有技术相比较，本实用新型具备的有益效果：

1.本实用新型采用四阶高通滤波与五阶低通滤波电路组成无源带通滤波器，频带外的信号衰减速度快，带通滤波器矩形系数低，并且将π型低通网络加入输出端口，在不增加滤波器带宽的条件下，保证带内反射特性，便于滤除干扰信号，提高信噪比，增强系统抗干扰性能，在满足所需截止频率与阻带衰减的同时，使滤波器具有良好的端口匹配效果。

2.本实用新型通过LC高通滤波电路和LC低通滤波电路进行滤波，再由对数放大电路放大，可确定端口阻抗、通频带与元件参数值，并可通过电路的传递函数，分析电路的响应特性。在电路需求变更时，通过传递函数可方便地改变电容、电感与电阻参数值，避免了因需求变更而导致不必要的重新设计。

3.本实用新型通过输入端口、输出端口便于连接信号发生设备和检测点，降低了操作的难度。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

图3为本实用新型安装壳体中的结构示意图。

附图标记：1-输入端口，2-壳体，3-输出端口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例：

一种局部放电检测用暂态地电压信号前端滤波电路，包括LC高通滤波电路、LC低通滤波电路、对数放大电路、输入端口1和输出端口3；所述的LC高通滤波电路主要由二极管D、电容C1、电容C2、电感L1和电感L2组成；所述的LC低通滤波电路主要由电容C3、电容C4、电容C5、电感L3和电感L4组成；所述的对数放大电路主要由电阻R1、电阻R2、电容C6、电容C7和对数放大器Q组成；所述的二极管D的正极接地，二极管D的负极与输入端口1、电容C1的一端相连，电容C1的另一端与电感L1的一端、电容C2的一端相连，电感L1的另一端接地，电容C2的另一端与电感L2的一端、电感L3的一端、电容C3的一端相连，电感L2的另一端和电容C3的另一端均接地，电感L3的另一端与电容C4的一端、电感L4的一端相连，电容C4的另一端接地，电感L4的另一端与电容C5的一端、电阻R1的一端、电容C6的一端相连，电阻R1的另一端接地，电容C6的另一端与对数放大器Q的引脚1相连，对数放大器Q的引脚2与电容C7的一端相连，电容C7的另一端接地，对数放大器Q的引脚3与引脚4、电阻R2的一端、输出端口3相连，电阻R2的另一端接地。

所述的二极管D为采用ESD放电二极管。

所述的对数放大器采用AD8318型号的对数放大器。

所述的输入端口1和输出端口3均采用BNC接口。

该实施例的工作原理：

电容C1、电容C2与电感L1、电感L2组成四阶无源LC高通滤波电路；

电感L3、电感L4与电容C3、电容C4、电容C5组成五阶无源LC低通滤波电路；

电阻R1与对数放大器Q的内部输入阻抗结合，给出对数放大器Q所需的宽带输入阻抗，电容C6、电容C7为直流阻断电容，电阻R2与对数放大器Q的输出阻抗结合，以根据后续输出需要匹配阻抗；

使用时将上一级输出信号的接口插入输入端口1中，将下一级输入信号的接口插入输出端口3中，输入信号从输入端口1中进入，并依次流经LC高通滤波电路、LC低通滤波电路和对数放大电路，最后从输出端口3输出；ESD放电二极管用于静电保护；

本实施例中LC高通滤波电路、LC低通滤波电路和对数放大电路可以集成在一个电路板上，并且设置在壳体2内，可以将输入端口1和输出端口3安装在壳体表面。

显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本实用新型所作的举例，而并非对实施的限定。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，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。