一种局部放电信号模拟装置的制作方法

1.本实用新型属于高压电气设备局部放电监测领域，具体为一种局部放电信号模拟装置。


背景技术：

2.局部放电是造成高压电气设备发生绝缘击穿的重要原因，一旦出现绝缘击穿事故，会造成停电事故乃至重大的人员、财产损失。因此、很多科研院所及相关单位投入到局部放电在线监测技术及产品的研发中。但局放产品的研发过程中及后期产品技术验证均需要搭建局放仿真平台，平台的搭建根据监测对象不同需要用到相应的一次设备（变压器、gis、电缆等），资金投入较大且安全性较差（需使用10kv以上高压电），同时局放缺陷模型的制作也会因人为原因造成输出结果偏差。


技术实现要素：

3.针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种局部放电信号模拟装置，该装置可模拟局放测试平台经传感器输出的局放信号，该模拟信号可直接输入局放在线监测产品，用于产品前期开发或后期性能测试。相比于仿真平台，该装置兼顾经济性及安全性，同时可缩减平台建设时间。
4.为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种局部放电信号模拟装置，包括主控制器、人机交互模块、数模转换模块和电源模块，人机交互模块、主控制器和数模转换模块依次相连，人机交互模块用于向主控制器输入局放模拟信号类型，主控制器根据输入的局放模拟信号类型生成相应的局部放电信号，数模转换模块将生成的数字局部放电信号转换成模拟信号，并将转换后的模拟信号传递至局部放电在线监测装置，电源模块为主控制器和人机交互模块供电。
5.进一步的，所述数模转换模块包括多个数模转换通道，每个数模转换通道均包括锁存器、数模转换芯片和运算放大器，锁存器的输入端与主控器的输出端相连，锁存器的片选端口与主控器的片选信号输出端相连，锁存器的输出端连接数模转换芯片的输入端相连，数模转换芯片的输出端与运算放大器的两个输入端相连，运算放大器的两个输入端分别连接有将数模转换芯片输出的电流信号转换成电压信号的电阻r7、r8，运算放大器的输出端连接至局部放电在线监测装置；主控制器的时钟信号输出端分别与锁存器、数模转换芯片的时钟端口相连。
6.进一步的，数模转换模块包括4个数模转换通道，前3个通道传输模拟放电信号，对应局部放电在线监测装置所监测的a、b、c三相信号，第4个通道传输模拟工频信号，用于放电相位标定。
7.进一步的，局放模拟信号包括gis局放、变压器局放、电缆局放三种类型，每种类型下包括尖刺放电、悬浮放电、气隙放电三组局放模型，每种模型具有相应的标号，选择确定的模型后通过串口命令将该模型内部编号传输至主控制器，由主控制器分析并输出相应的
局放模型数据。
8.进一步的，通过人机交互模块设定放电幅值、局放频次、放电相位，从而增加新的放电模型。
9.进一步的，主控制器选用stm32f103芯片，人机交互模块选用昆仑通泰触屏tpc7062，锁存器选用74ls374芯片，数模转换芯片选用ad9708芯片。
10.本实用新型的有益效果：本实用新型可模拟局放测试平台经传感器输出的局放信号，该模拟信号可直接输入局放在线监测产品，用于产品前期开发或后期性能测试。相比于仿真平台，该装置兼顾经济性及安全性，同时可缩减平台建设时间。
附图说明
11.图1为实施例1的原理框图；
12.图2数模转换通道电路原理图；
13.图3为gis悬浮放电示意图，图3a是二维示意图，图3b是三维示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
15.实施例1
16.本实施例公开一种局部放电信号模拟装置，如图1所示，包括主控制器、人机交互模块、数模转换模块和电源模块，人机交互模块、主控制器和数模转换模块依次相连，人机交互模块用于向主控制器输入局放模拟信号类型，主控制器根据输入的局放模拟信号类型生成相应的局部放电信号，数模转换模块将生成的数字局部放电信号转换成模拟信号，并将转换后的模拟信号传递至局部放电在线监测装置，电源模块为主控制器和人机交互模块供电。
17.本实施例中，所述数模转换模块包括4个数模转换通道。如图2所示，每个数模转换通道均包括锁存器、数模转换芯片和运算放大器，锁存器的输入端与主控器的输出端相连，锁存器的片选端口与主控器的片选信号输出端相连，锁存器的输出端连接数模转换芯片的输入端相连，数模转换芯片的输出端与运算放大器的两个输入端相连，运算放大器的两个输入端分别连接有将数模转换芯片输出的电流信号转换成电压信号的电阻r7、r8，运算放大器的输出端连接至局部放电在线监测装置；主控制器的时钟信号输出端分别与锁存器、数模转换芯片的时钟端口相连。
18.上述电路中，锁存器为4个通道共用的，主控制器通过锁存器选择某路da通道。数模转换芯片和运算放大器有4组，分别对应4个通道。
19.本实施例中，主控制器通过4个数模转换通道输出人机交互模块输入命令对应的局放模拟信号，前3个通道传输模拟放电信号，对应局部放电在线监测装置所监测的a、b、c三相信号，第4个通道传输模拟工频信号，用于放电相位标定。模拟放电信号输出频率2m、幅值0-3v、脉宽1us，模拟工频信号输出50hz正弦波信号。
20.本实施例通过人机交互模块实现局放模拟信号输出类型选择，可以输入预设号的局放模拟信号，也可以增加新的放电类型。具体为：
21.局放模拟信号包括gis局放、变压器局放、电缆局放三种类型，每种类型下包括尖
刺放电、悬浮放电、气隙放电三组局放模型，每种模型具有相应的标号，选择确定的模型后通过串口命令将该模型内部编号传输至主控制器，由主控制器分析并输出相应的局放模型数据。
22.通过人机交互模块设定放电幅值、局放频次、放电相位，从而增加新的放电模型。
23.本实施例中，主控制器选用stm32f103芯片，人机交互模块选用昆仑通泰触屏tpc7062，锁存器选用74ls374芯片，数模转换芯片选用ad9708芯片。
24.主控制器通过串口与人机交互模块通信，所述主控制器通过8位数据线及相应的控制管脚实现4路数模转换功能。具体的，主控制器通过8位数据总线输出数字信号，通过与每路da通道74ls374锁存器相连的oe片选端口和clock时钟端口控制每路通道选择和信号输出；模数转换芯片ad9708将数字信号转换成模拟信号以电流形式输出，并通过负载电阻r7、r8将电流值转换为电压信号，ad9708两输出端iouta和ioutb为差模输出模式，差模信号经运算放大器op07及匹配电阻放大后输出局放模拟信号。
25.本实施例中，运算放大器op07的匹配电阻包括连接在数模转换芯片输出端与运算放大器输入端之间的r1、r2以及连接在运算放大器输出端及两个输入端之间的r3和r5、r4和r6。
26.图3为为gis悬浮放电示意图，图3a是二维示意图，图3b是三维示意图。gis悬浮放电特点是放电脉冲幅值稳定，且相邻放电时间间隔基本一致，当悬浮金属体不对称时，正负半波检测信号有极性差异。在输出信号时，以上穿零点的过零点触发为起点，放电幅值出现在2-4ms处及12-14ms处。以悬浮放电为例，装置上电后首先进行端口初始化，为da通道8位数据线赋值，并通过人机交互模块选择触发相位（即放电幅值出现在2-4ms处及12-14ms处），并选择放电幅值（约2v）、2-4ms处及12-14ms处放电脉冲频次（约100次/ms），根据测试效果动态调整放电时间区间及幅值分布，满足要求后保存并使用悬浮放电模拟类型。主控制器接收放电模型类型后，生成相应的放电信号，并经过数模转换模块发送至局部放电在线监测装置，实现局部放电信号模拟。
27.以上描述的仅是本实用新型的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和替换，属于本实用新型的保护范围。