一种局部放电信号检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及局放信号检测技术领域，具体涉及一种局部放电信号检测电路。


背景技术：

2.目前，在生产生活中，电力的使用已经是极其普遍的事，电力给人们带来方便的同时也相应地产生了各种电器及设备的供电及自身用电的安全问题，为保障供电及用电安全，需通过接收传感器信号对电力设备进行检测并定位。
3.原有的检测电路存在如下缺点：
4.1、带宽固定，检测的局部放电信号的能量有一定的限制，从而导致其灵敏度不高，无法很好的获取局部放电信号的波形信息；
5.2、局部放电信号先放大在进行衰减，这样导致检测的局部放电信号幅值区间有很大的局限性，其信号输入的动态范围不高。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种局部放电信号检测电路，解决了上述存在的问题。
7.本实用新型通过下述技术方案实现：
8.一种局部放电信号检测电路，包括信号衰减模块、下限频率选择模块、上限频率选择模块、信号放大模块、电源模块以及单片机控制模块，所述电源模块分别为所述信号衰减模块、信号放大模块、单片机控制模块供电，所述单片机控制模块分别控制所述信号衰减模块、下限频率选择模块、上限频率选择模块，所述信号衰减模块用于接收高频传感器采集到的局部放电信号，并将所述局部放电信号依次通过下限频率选择模块、上限频率选择模块、信号放大模块传输给示波器以显示放电信号的波形。
9.作为优化，所述电源模块包括hfct供电模块、芯片供电模块，所述hfct供电模块输入端分别与电源连接，所述hfct供电模块的输出端与所述信号衰减模块和信号放大模块供电输入端连接；所述芯片供电模块的输出端与单片机控制模块的供电输入端连接。
10.作为优化，所述芯片供电模块包括降压电路和芯片供电电路，所述降压电路包括第二芯片u2、第五电容c5、第六电容c6、第四十一电容c41和第四十二电容c42，所述第四十一电容c41和第四十二电容c42并联设置，且所述第四十一电容c41和第四十二电容c42的并联链路的一端接地，所述第四十一电容c41和第四十二电容c42的并联链路的另一端分别与电源和所述第二芯片u2的in引脚连接；所述第五电容c5和第六电容c6并联设置，且所述第五电容c5和第六电容c6的并联链路的一端接地，所述第五电容c5和第六电容c6的并联链路的另一端与所述第二芯片u2的out引脚、th引脚以及所述芯片供电电路的输入端连接。
11.作为优化，所述芯片供电电路包括第四芯片u4、第十三电容c13、第十四电容c14、第十七电容c17和第十八电容c18，所述第十七电容c17和第十八电容c18并联设置，且所述第十七电容c17和第十八电容c18的并联链路的一端接地，所述第十七电容c17和第十八电容c18的并联链路的另一端分别与第二芯片u2的out引脚和所述第四芯片u4的in引脚连接；
c36和第三十七电容c37的并联链路的另一端依次通过串联设置的第二电阻r2和第三电感l3 与所述第十芯片u10的out引脚连接，并且，所述第三十五电容c35、第三十六电容c36和第三十七电容c37的并联链路的另一端与所述第五芯片u5的out引脚连接。
17.作为优化，所述单片机控制模块包括第六正芯片u6a和第六副芯片u6b，所述第六副芯片u6b的vdd引脚组与所述第四芯片u4的out引脚连接，且所述第六副芯片u6b的vdd引脚组通过第二十三电容c23、第二十四电容c24、第二十五电容c25和第二十六c26的并联链路接地；所述第六副芯片u6b的vss引脚组接地；所述第六正芯片u6a的pa13、pa14引脚分别接端子p5的2端口和3端口，所述端子p5的1端口与所述第四芯片u4的out引脚连接，所述第六正芯片u6a的pd0-osc_in引脚和pd0-osc_out引脚连接振荡电路，所述第六正芯片 u6a的pb12、pb13、pb14、pa8、pa9、pa10引脚分别所述信号芯片lb1的v6-v1引脚连接；所述第六正芯片u6a的pb3引脚分别与所述第三芯片u3的a引脚和第七芯片u7的b引脚连接，所述第六正芯片u6a的pa11引脚分别与所述第三芯片u3的b引脚和第七芯片u7的a引脚连接；所述第六正芯片u6a的pb5引脚分别与所述第八芯片u8的a引脚以及第九芯片u9 的b引脚连接，所述第六正芯片u6a的pb4引脚分别与所述第八芯片u8的b引脚以及第九芯片u9的a引脚连接。
18.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
19.1.本发明通过调整信号衰减模块和信号放大模块的顺序，从而增大局部放电信号的动态范围；
20.2、通过增加下限频率选择模块、上限频率选择模块达到频率直通选择的目的，可以更好的获取局部放电信号的波形信息。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
22.图1为本发明所述的一种局部放电信号检测电路的模块结构示意图；
23.图2为图1中hfct供电模块的电路连接示意图；
24.图3为图1中芯片供电模块的电路连接示意图；
25.图4为图1中单片机控制模块的其中一部分电路示意图；
26.图5为图1中单片机控制模块的另一部分电路示意图；
27.图6为图1中信号衰减模块的电路示意图；
28.图7为图1中下限频率选择模块的电路示意图；
29.图8为图1中上限频率选择模块的电路示意图；
30.图9为图1中信号放大模块的电路示意图。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
32.实施例1
33.如图1-图9所示，一种局部放电信号检测电路，包括信号衰减模块、下限频率选择
模块、上限频率选择模块、信号放大模块、电源模块以及单片机控制模块，所述电源模块分别为所述信号衰减模块、信号放大模块、单片机控制模块供电，所述单片机控制模块分别控制所述信号衰减模块、下限频率选择模块、上限频率选择模块，所述信号衰减模块用于接收高频传感器采集到的局部放电信号，并将所述局部放电信号依次通过下限频率选择模块、上限频率选择模块、信号放大模块传输给示波器以显示放电信号的波形。检测时高频传感器将电力设备上产生局部放电信号经过检测电路获得局部放电信号的波形信息。
34.本实施例中，所述电源模块包括hfct供电模块、芯片供电模块，所述hfct供电模块输入端分别与电源连接，所述hfct供电模块的输出端与所述信号衰减模块和信号放大模块供电输入端连接；所述芯片供电模块的输出端与单片机控制模块的供电输入端连接。
35.本实施例中，所述芯片供电模块包括降压电路和芯片供电电路，所述降压电路包括第二芯片u2、第五电容c5、第六电容c6、第四十一电容c41和第四十二电容c42，所述第四十一电容c41和第四十二电容c42并联设置，且所述第四十一电容c41和第四十二电容c42的并联链路的一端接地，所述第四十一电容c41和第四十二电容c42的并联链路的另一端分别与电源和所述第二芯片u2的in引脚连接；所述第五电容c5和第六电容c6并联设置，且所述第五电容c5和第六电容c6的并联链路的一端接地，所述第五电容c5和第六电容c6的并联链路的另一端与所述第二芯片u2的out引脚、th引脚以及所述芯片供电电路的输入端连接。
36.本实施例中，所述芯片供电电路包括第四芯片u4、第十三电容c13、第十四电容c14、第十七电容c17和第十八电容c18，所述第十七电容c17和第十八电容c18并联设置，且所述第十七电容c17和第十八电容c18的并联链路的一端接地，所述第十七电容c17和第十八电容c18的并联链路的另一端分别与第二芯片u2的out引脚和所述第四芯片u4的in引脚连接；所述第十三电容c13、第十四电容c14并联设置，且所述第十三电容c13、第十四电容 c14的并联链路的一端接地，所述第十三电容c13、第十四电容c14的并联链路的另一端与所述第四芯片u4的out引脚、th引脚以及所述单片机控制模块的供电输入端连接。
37.本实施例中，所述hfct供电模块包括第五芯片u5、第十五电容c15、第十六电容c16、第十九电容c19和第二十电容c20，所述第十九电容c19和第二十电容c20并联设置，且所述第十九电容c19和第二十电容c20的并联链路的一端接地，所述第十九电容c19和第二十电容c20的并联链路的另一端分别与电源和所述第五芯片u5的in引脚连接；所述第十五电容c15和第十六电容c16并联设置，且所述第十五电容c15和第十六电容c16的并联链路的一端接地，所述第十五电容c15和第十六电容c16的并联链路的另一端与所述第五芯片u5的 out引脚、th引脚以及所述信号衰减模块、信号放大模块的供电输入端连接。
38.第二芯片u2、第五芯片u5型号为：ams1117-5，第四芯片u4型号为ams1117-3.3。芯片供电模块中的降压电路将电池或充电器输出的8.4v电压降压为5v，再通过芯片供电电路降压为3.3v电压，为单片机控制模块的芯片(型号为stm32f103c8t6)供电。hfct供电模块将电池或充电器输出的8.4v电压降压为5v，为信号衰减模块的信号芯片lb1(型号为 hmc472alp4e)、信号放大模块的第十芯片u10(型号为mar-8asm+)供电。
39.本实施例中，所述信号衰减模块包括信号芯片lb1、第一电阻r1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、滤波电容组(c7-c10)、第一二极管d1以及用于采集高频传感器的局部放电信号的bnc接头，所述信号芯片lb1的vdd引脚通过第一电阻r1与所述第五芯片u5的 out引脚连接，同时，所述第一电阻r1远离所述信号芯片lb1的vdd引脚的一端通过第一电容
c1接地；所述信号芯片lb1的rf1引脚通过第三电容c3与所述bnc接头连接，且所述bnc 接头的另一端接地，所述bnc接头与所述第一二极管d1并联设置，且所述第一二极管d1的阴极与所述第三电容c3连接，所述第一二极管d1的阳极接地，所述信号芯片lb1的acg引脚组(acg1-acg7)通过所述滤波电容组接地。通过单片机控制模块来调节衰减增益，从而改变局部放电信号的幅值大小。
40.本实施例中，所述下限频率选择模块包括第三芯片u3和第七芯片u7，所述第三芯片u3 的a引脚和b引脚与所述单片机控制模块连接，所述第三芯片u3的rfc引脚与所述信号芯片 lb1的rf2引脚通过第二电容c2连接，所述第三芯片u3的rf2引脚与所述第七芯片u7的rf1 引脚连接，所述第三芯片u3的rf1引脚通过串联的第三十一电容c31、第三十二电容c3、第三十三电容c33与所述第七芯片u7的rf2引脚连接，且所述第三十一电容c31、第三十二电容c32之间以及第三十二电容c3、第三十三电容c33之间分别连接有第一电感l1的其中一端、第二电感l2的其中一端，所述第一电感l1的另一端和第二电感l2的另一端接地，所述第七芯片u7的a引脚、b引脚与单片机控制模块连接，所述第七芯片u7的rfc引脚连接所述上限频率选择模块的输入端。通过单片机控制模块控制开关芯片(第三芯片u3和第七芯片 u7)来选择局部放电信号的下限截止频率是直通还是3mhz。选择直通时，所有频率的局部放电信号都能通过；选择3mhz时，低于此频率的局部放电信号不能通过。
41.本实施例中，所述上限频率选择模块包括第八芯片u8、第九芯片u9，所述第八芯片u8 的a引脚、b引脚与所述单片机控制模块连接，所述第八芯片u8的rfc引脚和与所述第七芯片u7的rfc引脚连接，所述第八芯片u8的rf1引脚与所述第九芯片u9的rf2引脚连接，所述第八芯片u8的rf2引脚通过滤波模块lb2与第九芯片u9的rf1引脚连接，所述第九芯片 u9的b引脚、a引脚与所述单片机控制模块连接，所述第九芯片u9的rfc引脚与所述信号放大模块的输入端连接。通过单片机控制模块控制开关芯片(第八芯片u8、第九芯片u9)来选择局部放电信号的上限截止频率是直通还是100mhz。选择直通时，所有频率的局部放电信号都能通过；选择100mhz时，高于此频率的局部放电信号不能通过。
42.本实施例中，所述信号放大模块包括第十芯片u10、第二电阻r2、第三十四电容c34、第三十五电容c35、第三十六电容c36、第三十七电容c37、第三十八电容c38以及第三电感 l3，所述第九芯片u9的rfc引脚通过第三十四电容c34与所述第十芯片u10的in引脚连接，所述第十芯片u10的out引脚通过第三十八电容c38与输出端口连接，所述第三十五电容c35、第三十六电容c36和第三十七电容c37并联设置，且所述第三十五电容c35、第三十六电容 c36和第三十七电容c37的并联链路的其中一端接地，所述第三十五电容c35、第三十六电容 c36和第三十七电容c37的并联链路的另一端依次通过串联设置的第二电阻r2和第三电感l3 与所述第十芯片u10的out引脚连接，并且，所述第三十五电容c35、第三十六电容c36和第三十七电容c37的并联链路的另一端与所述第五芯片u5的out引脚连接。输出端口为与示波器连接的端口。由于局部放电信号幅值较小，不便于观察其波形，通过信号放大模块对信号进行放大。
43.本实施例中，所述单片机控制模块包括第六正芯片u6a和第六副芯片u6b，所述第六副芯片u6b的vdd引脚组与所述第四芯片u4的out引脚连接，且所述第六副芯片u6b的vdd引脚组通过第二十三电容c23、第二十四电容c24、第二十五电容c25和第二十六c26的并联链路接地；所述第六副芯片u6b的vss引脚组接地；所述第六正芯片u6a的pa13、pa14引脚分
别接端子p5的2端口和3端口，所述端子p5的1端口与所述第四芯片u4的out引脚连接，所述第六正芯片u6a的pd0-osc_in引脚和pd0-osc_out引脚连接振荡电路，所述第六正芯片 u6a的pb12、pb13、pb14、pa8、pa9、pa10引脚分别所述信号芯片lb1的v6-v1引脚连接；所述第六正芯片u6a的pb3引脚分别与所述第三芯片u3的a引脚和第七芯片u7的b引脚连接，所述第六正芯片u6a的pa11引脚分别与所述第三芯片u3的b引脚和第七芯片u7的a引脚连接；所述第六正芯片u6a的pb5引脚分别与所述第八芯片u8的a引脚以及第九芯片u9 的b引脚连接，所述第六正芯片u6a的pb4引脚分别与所述第八芯片u8的b引脚以及第九芯片u9的a引脚连接；所述第六芯片u6a的pd0-osc_in引脚和pd1-osc_out引脚连接振荡电路，所述振荡电路由电容c21、c22以及晶体振荡器y1构成。定位仪上的功能按钮连接第六正芯片u6a的输入控制端。操作按钮可控制衰减芯片的增益，衰减局部放电信号；可控制开关芯片的通路选择。
44.本实施例中，传感器为高频传感器，高频传感器采集到的局部放电信号经由rf射频同轴连接器传输到信号衰减模块，接下来将衰减后的信号依次输送给下限频率选择模块、上限频率选择模块进行局部放电信号的筛选，再将局部放电信号进行放大，最后通过rf射频同轴连接器传输到示波器上，从而得到局部放电信号的波形。
45.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。