[发明专利]一种差分式脉冲磁体绝缘故障探测装置

说明书

本发明公开了一种差分式脉冲磁体绝缘故障探测装置，包括第一探测线圈、第二探测线圈、电阻分压器、高通滤波器和高采样率的示波器；两个探测线圈均沿脉冲磁体中心轴线设置，一个设于脉冲磁体内，靠近脉冲磁体上端口，另一个设置在脉冲磁体外；电阻分压器的两个固定端分别与第一探测线圈的正负两端相连；第二探测线圈的负端与第一探测线圈信号的负端相连；高通滤波器的输入正端连接电阻分压器的可移动端，输入负端连接第二探测线圈的正端；两个探测线圈与电阻分压器形成差分结构，对两个探测信号进行差分处理，并对输出信号进行滤波和采样，获取局部放电信号，根据该局部放电信号，确定绝缘故障点；本发明提供的这种装置，实现对脉冲磁体绝缘故障的微弱局部信号的采集，具有探测灵敏度高的特点。

技术领域

本发明属于脉冲磁体绝缘故障探测技术领域，更具体地，涉及一种差分式脉冲磁体绝缘故障探测装置。

背景技术

强磁场为现代科学研究提供极端实验条件，是重要的科学实验平台。强磁场分为脉冲强磁场和稳态强磁场。脉冲强磁场可以提供更高强度的磁场，更能满足某些实验对高强度磁场的要求。但随着磁场强度不断提高，强磁场条件下产生的电、热、力极端条件有可能破坏磁体的绝缘；绝缘故障在萌芽初始往往较为比较微小，若不能及时发现，绝缘故障会逐渐扩大，最后破坏脉冲磁体甚至危及实验设备安全；因此需要对脉冲磁体绝缘状况进行实时监测，检测因绝缘破坏而产生的局部放电信号，以提前发现微小的绝缘故障，剔除故障磁体，保障脉冲强磁场装置的安全稳定运行。

脉冲磁体工作过程中，在刚开始发生绝缘破坏时，产生的局部放电信号比较微弱，电压值在毫伏级，频率达兆赫兹以上；而脉冲磁体本身的dB/dt信号达十几伏；要在脉冲磁体自身产生的背景信号中检测到混杂其中的局部放电信号比较困难；现有技术是利用示波器采集局部放电信号，可以做到较宽的带宽，较大的存储容量，而且示波器的采样率很高，可以达到500MHz甚至1GHz以上，但是示波器的采样位数不高，一般采样位数只有8位，无法从脉冲磁体的磁场变化所产生的电压信号(dB/dt)中分辨出局部放电信号。目前应用普遍的数据采集卡品种繁多、分辨率较高，但是采样速率中等，一般在几百千赫兹，少数能达到兆赫兹的采集卡较为昂贵，动辄成千上万元，成本太高；这两种方式都无法直接用于对脉冲磁体绝缘故障的微弱局部信号的采集。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种差分式脉冲磁体绝缘故障探测装置，其目的在于解决现有技术无法有效检测脉冲磁体绝缘故障初期的微弱局部放电信号的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出一种差分式脉冲磁体绝缘故障探测装置，包括第一探测线圈、第二探测线圈、电阻分压器和滤波器；

其中，第一探测线圈和第二探测线圈均沿脉冲磁体中心轴线设置，第一探测线圈设于脉冲磁体内，第二探测线圈设置在脉冲磁体外；

两个探测线圈如上所述设置，当脉冲磁体的任何部位发生绝缘故障，两个探测线圈均可以探测到局部放电信号，而且第一探测线圈探测到的信号强度大于第二探测线圈探测到的信号强度；

电阻分压器的两个固定端分别与第一探测线圈的正负两端相连；电阻分压器的可移动端作为输出正端；第二探测线圈的负端与第一探测线圈信号的负端相连，第二探测线圈的正端作为输出负端；滤波器的输入正端连接电阻分压器的可移动端，输入负端连接第二探测线圈的正端；

两个探测线圈与电阻分压器如上连接，使得第一探测线圈探测到的信号U₁经过电阻分压器分压后，与第二探测线圈探测到的信号U₂反向串联；两个探测线圈与电阻分压器形成差分结构，该差分结构输出信号U₃；其中，电阻分压器分压系数k≤1；