【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)的電力工業(yè)取得了較大程度上的進(jìn)步。而在電力系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)電力電纜短路或短線(xiàn)的故障，影響了系統(tǒng)的安全而有效的運(yùn)行。本文主要針對(duì)基于單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器進(jìn)行了一定程度上的闡述。首先，對(duì)相關(guān)單片機(jī)的I/O口進(jìn)行利用，使其產(chǎn)生出具有一定寬度以及頻率的脈沖，以此脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于觸發(fā)電路的控制。這樣一來(lái)，又產(chǎn)生了相應(yīng)的觸發(fā)脈沖，而它又可以觸發(fā)MOSFET產(chǎn)生脈沖，最后運(yùn)用專(zhuān)門(mén)的脈沖變壓器對(duì)其進(jìn)行一定程度上的耦合，并將之輸入到相應(yīng)的電纜之上?？梢赃\(yùn)用編程對(duì)相關(guān)脈沖的寬度以及周期進(jìn)行一定程度上的調(diào)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】脈沖發(fā)生器；電纜故障測(cè)距；單片機(jī)；編程；低壓脈沖法

0.引言

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程之中，往往會(huì)出現(xiàn)一定程度上的電纜故障，對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電力電纜故障點(diǎn)準(zhǔn)確、及時(shí)而有效的確定十分重要，不僅可以對(duì)供電的可靠性進(jìn)行一定程度的提高，同時(shí)也可以降低損失。目前狀況下，低壓脈沖法是人們最常使用的一種故障測(cè)距方法，其操作的基本原理如下：首先，在相應(yīng)的電纜的初始段上施加一個(gè)發(fā)射脈沖，脈沖就會(huì)沿著電纜進(jìn)行傳播，當(dāng)遇到故障點(diǎn)時(shí)，就會(huì)進(jìn)行反射，脈沖又會(huì)發(fā)生反向的傳播。因此，只需要對(duì)發(fā)射脈沖以及反射脈沖所需時(shí)間的時(shí)間差進(jìn)行檢測(cè)，就能夠?qū)收宵c(diǎn)的具體位置進(jìn)行確定。

目前狀況之下，產(chǎn)生脈沖可以采用多種方法，比如運(yùn)用晶體振蕩器或者分頻器對(duì)電路進(jìn)行一定程度上的控制，以此來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖。但是，這種產(chǎn)生脈沖的方法存在較為明顯的弊端。一般情況下，它所產(chǎn)生的脈沖寬度較寬且在形狀上存在一定的缺陷，不僅如此，還有可能出現(xiàn)拖尾以及反沖的情況。這樣一來(lái)，在進(jìn)行實(shí)際測(cè)試的時(shí)候就會(huì)與反射脈沖發(fā)生一定程度上的重疊從而對(duì)探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。本文主要針對(duì)基于單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器進(jìn)行了一定程度上的闡述，相比于其他產(chǎn)生脈沖的方法具有較大的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樗梢詫?duì)脈沖的寬度以及頻率進(jìn)行方便而又有效的控制，并且運(yùn)用專(zhuān)門(mén)的脈沖變壓器進(jìn)行一定程度上的耦合，再加上對(duì)于阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及調(diào)壓裝置利用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于上述問(wèn)題的解決。

1.設(shè)計(jì)思想與原理

本文提出的設(shè)計(jì)思想是對(duì)相關(guān)單片機(jī)的I/O口進(jìn)行利用，使其產(chǎn)生出具有一定寬度以及頻率的脈沖，以此脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于電路的控制。它主要分為兩個(gè)部分，分別是控制電路以及脈沖產(chǎn)生電路。

1.1單片機(jī)控制的優(yōu)勢(shì)以及選型

通過(guò)對(duì)相應(yīng)的單片機(jī)I/O口進(jìn)行利用，可以有效而又簡(jiǎn)便的產(chǎn)生出一定的脈沖，不僅如此，對(duì)于相應(yīng)的寬度以及頻率可以進(jìn)行一定程度上的調(diào)整，且其形狀相對(duì)較好。對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，要求其足夠多的I/O口進(jìn)行相應(yīng)的操作，比如進(jìn)行對(duì)于相關(guān)命令的接收、對(duì)于狀態(tài)指示的發(fā)送以及產(chǎn)生相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)。同時(shí)，還要求其操作保持一定的速度，只有這樣，才能夠產(chǎn)生出寬度適宜的脈沖。最后，還要求相應(yīng)的單片機(jī)擁有較強(qiáng)的I/O驅(qū)動(dòng)的能力，這樣一來(lái)，就能夠在一定程度上對(duì)脈沖信號(hào)的穩(wěn)定性進(jìn)行保證。一般情況下，只有單片機(jī)的I/O操作速度達(dá)到了10MHz，才能保證達(dá)到0.1us級(jí)別的脈沖。經(jīng)過(guò)我們的分析與研究，決定選擇精簡(jiǎn)指令集的單片機(jī)，因?yàn)檫@種類(lèi)型的單片機(jī)無(wú)論是在時(shí)鐘的周期方面還是在指令周期方面都較短，存在一定的優(yōu)勢(shì)。

1.2 MOSFET觸發(fā)電路

MOSFET主要指的是電壓控制型的電力電子元件，在相應(yīng)的柵極以及漏極之間進(jìn)行對(duì)于電壓的施加，這樣一來(lái)，就可以在一定程度上促使源級(jí)與漏極之間相互導(dǎo)通，當(dāng)電壓逐漸降低并達(dá)到一定的程度之后，就可以將其關(guān)閉。目前狀況下，MOSFET是市場(chǎng)上導(dǎo)通以及關(guān)聯(lián)速度最快的一種電力電子元件，它最大的特點(diǎn)就是具有快速通斷性，因此對(duì)其特性進(jìn)行有效的利用，就能夠產(chǎn)生出較窄的脈沖。然而，在其柵極之處，存在著一定量的吸收電容，因此，在將其開(kāi)通之時(shí)，需要對(duì)相應(yīng)的電荷進(jìn)行一定程度上的吸收，而在關(guān)斷時(shí)則要進(jìn)行放電。這就給觸發(fā)脈沖提出了更高的要求，主要要求其具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)，還能在一定程度上進(jìn)行電荷的吸收。一般情況下，陡升陡降的MOSFET觸發(fā)脈沖較為理想。

1.3脈沖變壓器

在運(yùn)用相應(yīng)的低壓脈沖法進(jìn)行對(duì)于電纜故障的測(cè)距之中，一般情況下以負(fù)脈沖作為測(cè)試信號(hào)。在操作的過(guò)程之中，需要將測(cè)試電路以及電纜進(jìn)行一定程度上的隔離，同時(shí)還需要與相應(yīng)的阻抗有較好的匹配，只有這樣，才能夠?qū)y(cè)試的效果進(jìn)行保證。在整個(gè)的流程之中，最主要的部分就是脈沖方式。而脈沖變壓器在其中有著十分重要的作用，它可以對(duì)脈沖的電壓以及電流進(jìn)行簡(jiǎn)便而又有效的變換。這樣一來(lái)，就可以對(duì)相關(guān)脈沖的極性以及阻抗進(jìn)行一定程度上的改變，并能夠?qū)崿F(xiàn)電氣隔離。

2.實(shí)際測(cè)試

在進(jìn)行對(duì)于基于單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器的研究制作之后，我們還進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)際測(cè)試。首先，主要運(yùn)用泰克TDS3032B示波器實(shí)現(xiàn)對(duì)于波形的觀(guān)察以及采集。當(dāng)相應(yīng)的電纜故障主要是由于斷路而引起時(shí)，反射脈沖以及發(fā)射脈沖表現(xiàn)出同極性。在這種情況之下，其脈沖的寬度主要置于0.14us檔，脈沖較尖，且波形呈現(xiàn)出良好的形狀。當(dāng)電纜故障主要是由于斷路而引起時(shí)，反射脈沖以及發(fā)射脈沖表現(xiàn)出反極性。在這種情況下，相關(guān)脈沖的寬度主要置于0.5us檔，發(fā)射脈沖主要表現(xiàn)為方波。

3.結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)基于單片機(jī)的低壓脈沖發(fā)生器進(jìn)行了一定程度上的闡述。從單片機(jī)控制的優(yōu)勢(shì)以及選型、MOSFET觸發(fā)電路以及脈沖變壓器這三個(gè)方面闡述了設(shè)計(jì)思想與原理。并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)際測(cè)試。希望我們的介紹與研究能為讀者提供參考并帶來(lái)幫助。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］徐丙垠，李勝祥，陳宗軍.電力電纜故障探測(cè)技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［２］朱云華，艾芊，陸鋒.電力電纜故障測(cè)距綜述[J].繼電器，2006，34(14):81-87.

［３］邢海瀛，陳柏超，張亞迪等.基于倒置電橋法的電力電纜故障定位[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2008，28(3):18-21.

［４］陳炯，李喆，尹毅等.脈寬和幅值可調(diào)的新型超窄脈沖發(fā)生器的研制[J].高電壓技術(shù)，2005，31(5):39-40，49.

［５］呂亮，方亮，劉蕾等.小型納秒級(jí)電壓脈沖發(fā)生器的研制[J].高電壓技術(shù)，2003，29(3:42-43，45.