一种用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器
技术领域
1.本发明涉及电力设备的局部放电监测领域的技术，尤其涉及一种用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器。
背景技术：2.电力电缆在城市电网建设中扮演重要角色，设备运行状态直接影响城市电网供电的可靠性，由于电缆制作及安装工艺的限制以及电缆长期运行导致的电缆绝缘性能下降，直接威胁电力电缆的安全稳定运行。
3.局部放电检测是判断电力电缆绝缘性能的重要手段，一般分为停电耐压局放检测和在线局放检测两类，目前电缆局放在线检测传感器主要以高频电流传感器为主。在电力电缆局放在线检测应用中，高频电流传感器性能指标的好坏直接影响电力电缆局放在线检测的结果。然而，现有的高频电流传感器在设计上仍存在灵敏度不足，抗干扰能力差等问题。
技术实现要素：4.本发明目的是提供一种用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，用于解决高频电流传感器灵敏度不足和抗干扰能力差的问题。
5.本发明解决技术问题采用如下技术方案：
6.一种用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，包括感应模块、电源模块、增益控制及放大模块及bnc输出模块；所述感应模块感应高频电流信号产生磁场，并感应出电压传递至所述增益控制及放大模块，所述增益控制及放大模块采集电压信号，进行模数电转换并对根据电压大小控制增益，输出至bnc输出模块，所述电源模块分别与所述增益控制及放大模块和bnc输出模块连接，对所述增益控制及放大模块进行供电、信号滤波，并传递信号至bnc输出模块，所述bnc输出模块接收滤波及增益后的信号。
7.优选的，所述电源模块包括：输入接口、低通滤波器、过压保护器、线性稳压器、电荷泵负压转换器；所述输入接口与所述低通滤波器串联连接，所述过电压保护单元与所述低通滤波器串联连接，所述线性稳压器与所述低通滤波器串联连接，所述电荷泵负压转换器转换电压用于增益控制。
8.优选的，所述电源模块供电范围为6～12v。
9.优选的，所述增益控制及放大模块包括依次串联连接的高通滤波器、第一增益单元、第二增益单元及第三增益单元及bnc接口。
10.优选的，所述感应模块包括铁氧体磁芯和感应线圈。
11.优选的，所述铁氧体磁芯的磁芯材料为镍锌铁氧体磁芯，工作频段为100khz～30mhz。
12.优选的，所述线圈匝数为1匝，由紫铜皮绕制。
13.优选的，所述铁氧体磁芯上设置有锁扣。
14.优选的，所述过电压保护器选择门限为12v。
15.优选的，所述线性稳压器将供电电压稳压至5v。
16.优选的，所述电荷泵负压转换器将+5v转换为-5v。
17.本发明通过设置增益控制及放大模块，将多档增益引入于高频电流传感器中，将感应模块产生的微弱信号在增益控制及放大模块内部进行放大，并且电源模块采用兼容原bnc接口不增加引线的情况下实现信号即供电又传输信号，提高了高频电流传感器的抗干扰能力，并可动态调整增益提供传感器的灵敏度。
附图说明
18.图1为本发明整体结构示意图；
19.图2为本发明电源模块结构示意图；
20.图3为本发明增益控制及放大模块结构示意图；
21.图中标记示意为：1-感应模块；2-电源模块；3-增益控制及放大模块；4-bnc输出模块；5-输入接口；6-低通滤波器；7-过压保护器；8-线性稳压器；9-电荷泵负压转换器；10-铁氧体磁芯；11-感应线圈；12-bnc接口；13-高通滤波器；14-第一增益单元；15-第二增益单元；16-第三增益单元。
具体实施方式
22.下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
23.实施例1
24.本实施例提供了一种用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，包括感应模块1、电源模块2、增益控制及放大模块3及bnc输出模块4；感应模块1感应高频电流信号产生磁场，并感应出电压传递至增益控制及放大模块3，增益控制及放大模块3采集电压信号，进行模数电转换并对电压信号增益，输出至bnc输出模块4，电源模块2分别与增益控制及放大模块3和bnc输出模块4连接，对增益控制及放大模块3进行供电、信号滤波，并传递信号至bnc输出模块4，bnc输出模块4接收滤波及增益后的信号。
25.本实施例进一步的实施方式，电源模块2包括：输入接口5、低通滤波器6、过压保护器7、线性稳压器8、电荷泵负压转换器9；输入接口5与低通滤波器6串联连接，既可以用于供电，也可以用来传输信号，d1二极管整流隔离及l1、c1组成低通滤波，滤除高频信号；d2过电压保护单元与低通滤波器串联连接，用于过电压保护；u1线性稳压器8与低通滤波器6串联连接，电荷泵负压转换器9转换电压用于增益控制。
26.本实施例进一步的实施方式，电源模块2供电范围为6～9v。
27.本实施例进一步的实施方式，增益控制及放大模块3包括依次串联连接的高通滤波器13、第一增益单元14、第二增益单元15及第三增益单元16及bnc接口12。
28.增益控制及放大模块3利用供电电压的大小来实现,传感器内置adc实现对电压信号的采集并根据预先设置好的电压判断区间来控制增益，如电压为5.5～6.4v，则增益设置为0db，6.5～7.4v增益设置为10db，7.5～8.4v增益设置为20db，8.5～9.4v增益设置为30db,9.5v及以上增益设置为40db。
29.如图3所示，选用stc8g1k08a单片机为控制主芯片，其内置10位adc实现对输入电
压的采集，输入电压由r21和r22分压输入到p5.5口，增益控制由p3.0-p3.3口输出控制。
30.高通滤波器13由c10、r10组成，用于滤除低频信号，只使100khz以上的信号通过；第一增益单元14包括：u3、u4.1、r11和r12，用于实现0db及10db两档增益；第二增益单元15包括u5、u4.2、r14和r15，用于实现0db及10db两档增益；第三增益单元16包括u6、u4.3、r17、r18，用于实现0db及20db两档增益，增益组成如下：
31.表1
32.总增益第一级增益第二级增益第三级增益00001010002010100301002040101020
33.实施例进一步的实施方式，感应模块1包括铁氧体磁芯10和感应线圈11。
34.本实施例进一步的实施方式，铁氧体磁芯10的磁芯材料为镍锌铁氧体磁芯10，工作频段为100khz～30mhz，磁芯为两个半圆结构组成。
35.本实施例进一步的实施方式，线圈匝数为1匝，由紫铜皮绕制。
36.本实施例进一步的实施方式，铁氧体磁芯10上设置有锁扣，在现场测试使用时，可以打开直接套于被试电缆或者接地线上，电缆中微弱的高频电流信号在磁芯中感应生成变化的磁场，该变化的磁场在线圈中感应出相应的电压，最后由增益控制电路调节放大输出到bnc接头上。
37.本实施例进一步的实施方式，过电压保护器选择门限为12v。
38.本实施例进一步的实施方式，线性稳压器8将供电电压稳压至5v。
39.本实施例进一步的实施方式，电荷泵负压转换器9将+5v转换为-5v。
40.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.一种用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，包括感应模块、电源模块、增益控制及放大模块及bnc输出模块；所述感应模块感应高频电流信号产生磁场，并感应出电压传递至所述增益控制及放大模块，所述增益控制及放大模块采集电压信号，进行模数电转换并根据电压大小来控制增益，输出至bnc输出模块，所述电源模块分别与所述增益控制及放大模块和bnc输出模块连接，对所述增益控制及放大模块进行供电、信号滤波，并传递信号至bnc输出模块，所述bnc输出模块接收滤波及增益后的信号。2.根据权利要求1所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述电源模块包括：输入接口、低通滤波器、过压保护器、线性稳压器、电荷泵负压转换器；所述输入接口与所述低通滤波器串联连接，所述过电压保护单元与所述低通滤波器串联连接，所述线性稳压器与所述低通滤波器串联连接，所述电荷泵负压转换器转换电压用于增益控制。3.根据权利要求2所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述电源模块供电范围为6～12v。4.根据权利要求1所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述增益控制及放大模块包括依次串联连接的高通滤波器、第一增益单元、第二增益单元及第三增益单元及bnc接口。5.根据权利要求1所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述感应模块包括铁氧体磁芯和感应线圈。6.根据权利要求4所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述铁氧体磁芯的磁芯材料为镍锌铁氧体磁芯，工作频段为100khz～30mhz。7.根据权利要求4所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述线圈匝数为1匝，由紫铜皮绕制。8.根据权利要求4所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述铁氧体磁芯上设置有锁扣。9.根据权利要求2所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述过电压保护器选择门限为12v。10.根据权利要求2所述的用于局部放电检测用bnc接口及多增益高频电流传感器，其特征在于，所述线性稳压器将供电电压稳压至5v。
技术总结本发明公开了一种用于局部放电检测用BNC接口及多增益高频电流传感器，包括感应模块、电源模块、增益控制及放大模块及BNC输出模块；感应模块感应高频电流信号产生磁场，并感应出电压传递至增益控制及放大模块，增益控制及放大模块采集电压信号，进行模数电转换并对电压信号增益，输出至BNC输出模块，电源模块分别与增益控制及放大模块和BNC输出模块连接，对增益控制及放大模块进行供电、信号滤波，并传递信号至BNC输出模块，BNC输出模块接收滤波及增益后的信号。本发明通过设置增益控制及放大模块，将感应模块产生的微弱信号在增益控制及放大模块内部进行放大，实现信号即供电又传输信号，提高了抗干扰能力，并可动态调整增益提高传感器的灵敏度。传感器的灵敏度。传感器的灵敏度。
技术研发人员：赵洪义 沈道义 胡勇 干元锋 高鹏 刘嘉良 栾军
受保护的技术使用者：上海格鲁布科技有限公司
技术研发日：2022.04.11
技术公布日：2022/7/5
