局部放电检测设备校验仪

1.一种局部放电检测设备校验仪，其特征是，它由单片机（U1）、校准脉冲信号发生器、测试网络、正弦波信号发生器和冲击电压发生器组成，所述校准脉冲信号发生器的控制信号输入端接单片机（U1），脉冲信号输出端经测试网络接局放检测设备；所述正弦波信号发生器和冲击电压发生器的控制信号输入端接单片机（U1），输出端接局放检测设备。
2.根据权利要求1所述局部放电检测设备校验仪，其特征是，所述校准脉冲信号发生器由第一运算放大器（F1）、第一水银继电器（J1）、第二水银继电器（J2）、第一电容（C1）和两个电阻组成，所述第一运算放大器（F1）的同相输入端接单片机（U1）的DAC1端口，输出端依次经第一水银继电器（J1）和第二水银继电器（J2）的常开触点接测试网络，反相输入端经第一电阻（R1）接输出端并经第二电阻（R2）接地，所述第一电容（C1）一端接地，一端接第一水银继电器（J1）与第二水银继电器（J2）的常开触点的串接点，第一水银继电器（J1）和第二水银继电器（J2）的控制线圈分别接单片机（U1）的P0.1和P0.0端口。
3.根据权利要求1或2所述局部放电检测设备校验仪，其特征是，所述正弦波信号发生器由DDS芯片（U2）、滤波器（LB）、第二运算放大器（F2）、数字电位器（U3）和两个电阻组成，所述DDS芯片（U2）的D7端接单片机（U1）的P0.4端口，Iout端输出的正弦波信号依次经滤波器（LB）和第三电阻（R3）接至第二运算放大器（F2）的同相输入端，所述第二运算放大器（F2）的输出端接局放检测设备，反相输入端经第四电阻（R4）接地，所述数字电位器（U3）的WB端接滤波器（LB）的输出端，HB端接第二运算放大器（F2）的输出端，DIN端接单片机（U1）的P3.1端口。
4.根据权利要求3所述局部放电检测设备校验仪，其特征是，所述冲击电压发生器由继电器（J5）、电感（L）、两个晶闸管、两个电容和两个电位器组成，第二电容（C2）一端接地，一端经继电器（J5）的常开触点与电源正极连接，继电器（J5）的控制线圈接单片机（U1）的P3.6端口，第一晶闸管（VT1）的阳极接第二电容（C2）的非接地端，阴极经第一电位器（W1）接地并依次经第二电位器（W2）、电感（L）和第三电容（C3）接地，控制极接单片机（U1）的P3.5端口，第三电容（C3）两端输出的冲击电压信号接局放检测设备，第二晶闸管（VT2）并接在第三电容（C3）上，其控制极接单片机（U1）的P3.3端口。
5.根据权利要求4所述局部放电检测设备校验仪，其特征是，所述测试网络由八个电容、两个转换开关和局放检测输入变压器（Z）组成，第一转换开关（S1）的主触头接校准脉冲信号发生器的输出端，四个分触头分别经四个电容接地，第二转换开关（S2）的主触头经局放检测输入变压器（Z）接局放检测设备，四个分触头分别经四个电容接脉冲发生器的输出端。
6.根据权利要求5所述局部放电检测设备校验仪，其特征是，所述校准脉冲信号发生器的构成中还包括第三水银继电器（J3）、第四水银继电器（J4）和第四电容（C4），第三水银继电器（J3）与第四水银继电器（J4）的常开触点串联连接后接于第一运算放大器（F1）的输出端与测试网络之间，它们的控制线圈分别接单片机（U1）的P0.2和P0.3端口，所述第四电容（C4）一端接地，一端接第三水银继电器（J3）与第四水银继电器（J4）的常开触点的串接点。
7.根据权利要求6所述局部放电检测设备校验仪，其特征是，构成中还包括输出脉冲信号采集电路，所述输出脉冲信号采集电路由第五电阻（R5）和两个二极管构成，所述两个二极管反并联连接后一端接地，一端接单片机（U1）的AIN0端口并经第五电阻（R5）接第二转换开关（S2）的主触头。

局部放电检测设备校验仪\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种用于对局部放电检测设备的测量精度、线性度、可靠性等性能进行校验的装置，属检测技术领域。\n背景技术\n[0002] 局部放电检测设备使用广泛，在局部放电检测设备的生产和使用过程中，需要对其测量精度、线性度、可靠性等性能进行校正。但由于目前尚无专门的局部放电检测设备校验装置，只能采用信号发生器、示波器等多种常规仪器相配合的方法对检测设备进行校验，操作十分繁琐，校验难度大，在一定程度上影响了校验的准确性。因此设计和研制一种多功能的局部放电检测设备校验装置是有关技术人员目前所面临的课题。\n实用新型内容\n[0003] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种功能齐全的局部放电检测设备校验仪。\n[0004] 本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：\n[0005] 一种局部放电检测设备校验仪，由单片机、校准脉冲信号发生器、测试网络、正弦波信号发生器和冲击电压发生器组成，所述校准脉冲信号发生器的控制信号输入端接单片机，脉冲信号输出端经测试网络接局放检测设备；所述正弦波信号发生器和冲击电压发生器的控制信号输入端接单片机，输出端接局放检测设备。\n[0006] 上述局部放电检测设备校验仪，所述校准脉冲信号发生器由第一运算放大器、第一水银继电器、第二水银继电器、第一电容和两个电阻组成，所述第一运算放大器的同相输入端接单片机的DAC1端口，输出端依次经第一水银继电器和第二水银继电器的常开触点接测试网络，反相输入端经第一电阻接输出端并经第二电阻接地，所述第一电容一端接地，一端接第一水银继电器与第二水银继电器的常开触点的串接点，第一水银继电器和第二水银继电器的控制线圈分别接单片机的P0.1和P0.0端口。\n[0007] 上述局部放电检测设备校验仪，所述正弦波信号发生器由DDS芯片、滤波器、第二运算放大器、数字电位器和两个电阻组成，所述DDS芯片的D7端接单片机的P0.4端口，Iout端输出的正弦波信号依次经滤波器和第三电阻接至第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的输出端接局放检测设备，反相输入端经第四电阻接地，所述数字电位器的WB端接滤波器的输出端，HB端接第二运算放大器的输出端，DIN端接单片机的P3.1端口。\n[0008] 上述局部放电检测设备校验仪，所述冲击电压发生器由继电器、电感、两个晶闸管、两个电容和两个电位器组成，第二电容一端接地，一端经继电器的常开触点与电源正极连接，继电器的控制线圈接单片机的P3.6端口，第一晶闸管的阳极接第二电容的非接地端，阴极经第一电位器接地并依次经第二电位器、电感和第三电容接地，控制极接单片机的P3.5端口，第三电容两端输出的冲击电压信号接局放检测设备，第二晶闸管并接在第三电容上，其控制极接单片机的P3.3端口。\n[0009] 上述局部放电检测设备校验仪，所述测试网络由八个电容、两个转换开关和局放检测输入变压器组成，第一转换开关的主触头接校准脉冲信号发生器的输出端，四个分触头分别经四个电容接地，第二转换开关的主触头经局放检测输入变压器接局放检测设备，四个分触头分别经四个电容接脉冲发生器的输出端。\n[0010] 上述局部放电检测设备校验仪，所述校准脉冲信号发生器的构成中还包括第三水银继电器、第四水银继电器和第四电容，第三水银继电器与第四水银继电器的常开触点串联连接后接于第一运算放大器的输出端与测试网络之间，它们的控制线圈分别接单片机的P0.2和P0.3端口，所述第四电容一端接地，一端接第三水银继电器与第四水银继电器的常开触点的串接点。\n[0011] 上述局部放电检测设备校验仪，构成中还包括输出脉冲信号采集电路，所述输出脉冲信号采集电路由第五电阻和两个二极管构成，所述两个二极管反并联连接后一端接地，一端接单片机的AIN0端口并经第五电阻接第二转换开关的主触头。\n[0012] 本实用新型将校准脉冲信号发生器、测试网络、正弦波信号发生器和冲击电压发生器有机地组合在一起，由单片机统一控制，能输出多种校准信号，可对局部放电检测设备的多种性能进行校验，大大简化了校验操作过程，提高了校验的准确性和工作效率。\n[0013] 本实用新型的校准脉冲信号发生器以水银继电器作为开关元件，由于水银继电器的开关动作速度快，触点闭合稳定，而且耐压高，因而该校准脉冲信号发生器可输出幅值高、上升沿平滑的高压脉冲信号。\n[0014] 所述局部放电测试网络，内置耦合电容网络、试品电容网络，电容组合可任意切换。内置局放检测输入单元，也可选择外接局放检测输入单元。\n附图说明\n[0015] 下面结合附图对本实用新型进一步说明。\n[0016] 图1是本实用新型的电原理框图；\n[0017] 图2是电原理图。\n[0018] 图中各标号为：U1、单片机；U2、DDS芯片；U3、数字电位器；LB、滤波器；VT1、VT2、晶闸管；W1、W2、电位器；J1～J4、水银继电器；J5、继电器；F1、F2、运算放大器；S1、S2、转换开关；Z、局放检测输入变压器；D1、D2、二极管；C1～C12、电容；R1、R5、电阻；P1、P2、P3、BNC头。\n具体实施方式\n[0019] 本实用新型采用一体化设计，一台仪器就可对局部放电检测设备的测量精度、线性度、可靠性等性能进行全面校验。\n[0020] 参看图2，整机工作原理：单片机U1采用带有A/D和D/A功能的C8051F060，同时具有控制和采集两种功能,用来设置校准脉冲信号发生器及正弦波信号发生器的频率、幅值、脉冲时延等参数；单片机U1的DAC1（应为DAC1）端口输出的电压经高压运放F1放大后可达到100V，为校准脉冲信号发生器提供充电电源。正弦波信号发生器由DDS芯片U2生成正弦波信号，该信号经滤波、放大后输出，运放F2的反馈电阻采用数字电位器U5，可由单片机U1设置阻值，从而达到控制输出电压幅值的目的。冲击脉冲发生器主要由电容器和晶闸管组成，可输出100V的冲击电压信号，单片机U1可设置冲击电压信号的峰值、波前时间、截断时间等参数，冲击电压信号直接输出至被检设备。局部放电测试网络内置耦合电容网络（C5～C8）、试品电容网络（C9～C12），局部放电检测输入变压器Z，校准脉冲信号通过局部放电测试网络，经BNC头P3输出至被检设备。\n[0021] 校准脉冲信号发生器工作原理\n[0022] J1、J2、J3、J4为水银继电器，其中J1与J2为一路；J3与J4为一路。J1、J3闭合，J2、J4断开时，直流电源DC为电容C1、C4充电；J1、J3断开，J2、J3闭合时，电容C1、C4放电，输出脉冲信号。单片机U1通过控制第一运算放大器F1同相输入端的电压，可控制脉冲极性和幅值。对局放检测设备进行校正时可选择两路输出中的一路工作，输出正负极性的脉冲信号。两路同时工作时可输出双脉冲信号，两路脉冲信号叠加后输出。通过调节水银继电器的断开与闭合时间可控制脉冲信号的频率和时延。校准脉冲信号发生器可输出频率\n50Hz～200Hz、幅值1～100V的正极性脉冲和负极性脉冲信号，上升沿小于25nS。双脉冲时延连续可调，频率可调。\n[0023] 冲击信号发生器工作原理\n[0024] 单片机U1控制继电器J5产生周期为20ms、电压可调的直流脉冲，该电压向电容C2充电，然后经过一定时延再由单片机U1产生一触发脉冲至晶闸管VT1的控制极使晶闸管VT1导通。这样C2上电压通过VT1作用在W1、W2、L、C3组成的调波网络上，根据试品的具体情况调节W1、W2，得到相应的波形。当需要产生截波时由单片机产生控制晶闸管VT2的信号，使输出端接地，得到想要的截波波形。\n[0025] 局部放电测试网络内的电容可通过转换开关S1、S2任意切换。局放检测输入变压器Z也可由外接局放检测输入单元替代。