专利摘要

一种用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源包括脉冲控制模块、光耦隔离模块、驱动模块、脉冲信号产生模块以及电源模块；脉冲控制模块、光耦隔离模块、驱动模块以及脉冲信号产生模块均与电源模块连接；脉冲控制模块生成脉宽可调的原始纳秒高频脉冲信号，且与光耦隔离模块连接；光耦隔离模块与驱动模块连接；驱动模块与脉冲信号产生模块的输入端连接；脉冲信号产生模块的输出端与叶片引下线连接；脉冲控制模块包括脉宽档位按钮；脉冲信号产生模块包括电压输出可调单元。本发明为利用行波定位原理检测与定位风机叶片引下线的断裂故障，提供了一种便携式的纳秒高频脉冲源，可满足当前风电场现场检测的需求。

权利要求

1.一种用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源，用于检测和定位风机叶片引下线断裂的故障，所述脉冲源包括脉冲控制模块(1)、光耦隔离模块(2)、驱动模块(3)、脉冲信号产生模块(4)以及电源模块(5)，其特征在于：

所述脉冲控制模块(1)、光耦隔离模块(2)、驱动模块(3)以及脉冲信号产生模块(4)均与所述电源模块(5)连接；

所述脉冲控制模块(1)生成脉宽可调的原始纳秒高频脉冲信号，且与用于隔离脉冲信号的所述光耦隔离模块(2)连接；

所述光耦隔离模块(2)与用于放大脉冲信号的所述驱动模块(3)连接；

所述驱动模块(3)与生成幅值可调的纳秒高频脉冲的所述脉冲信号产生模块(4)的输入端连接；

所述脉冲信号产生模块(4)的输出端与待测叶片引下线(6)连接；

所述脉冲控制模块(1)包括能够调节脉冲信号的脉宽的脉宽档位按钮(11)；

所述脉冲信号产生模块(4)包括能够调节脉冲信号的幅值的电压输出可调单元(41)。

2.根据权利要求1所述的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源，其特征在于：

所述光耦隔离模块(2)包括将电信号转换为光信号的光纤发射头(21)以及将光信号转换为电信号的光纤接收头(22)。

3.根据权利要求2所述的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源，其特征在于：

所述光纤发射头(21)与所述脉冲控制模块(1)连接；

所述光纤接收头(22)与所述驱动模块(3)连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源，其特征在于：

所述驱动模块(3)设有用于放大脉冲信号的射频MOSFET驱动芯片(31)。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源，其特征在于：

所述脉冲信号产生模块(4)还包括射频MOSFET芯片(42)以及RC电路(43)；

所述射频MOSFET芯片(42)与驱动模块(3)的射频MOSFET驱动芯片(31)连接，接收放大后的脉冲信号。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源，其特征在于：

所述电源模块(5)包括可充电电池(54)、第一电压转换单元(51)、第二电压转换单元(52)以及第三电压转换单元(53)，

所述可充电电池(54)直接与所述脉冲信号产生模块(4)的电压输出可调单元(41)连接；

所述可充电电池(54)通过所述第一电压转换单元(51)与所述脉冲控制模块(1)连接；

所述可充电电池(54)通过所述第二电压转换单元(52)与所述光耦隔离模块(2)连接；

所述可充电电池(54)通过所述第三电压转换单元(53)与所述驱动模块(3)连接。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源，其特征在于：

所述脉冲控制模块(1)为单片机、数字信号处理器或者现场可编程逻辑门阵列。

说明书

技术领域

本实用新型属于风力发电机防雷通道故障检测领域，具体涉及一种用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源。

背景技术

随着新能源发电的大力推广，风力发电具有清洁环保、取之不尽用之不竭等优点，无论是在当下还是在未来，风力发电都有很强的开发潜力和商业前景。随着风力发电的不断发展，风机装机容量呈逐渐上升趋势，同时发电成本不断降低，因此，在大力推进能源革命的背景之下，进一步发展风力发电将成为解决环境问题的重要举措。然而，由于风机尺寸的不断增大，风机在运行过程中，叶片总处于较高位置，导致风机的雷击问题成为制约风力发电发展的重要因素。风机遭受雷击后，不仅会产生较高的维修费用，还会使风机处于停运状态，降低风机使用率。为了减少雷击事故的发生，必须保证风机防雷通道的良好，风机防雷通道由叶尖接闪器、引下线和接地网构成。随着风机叶片尺寸的增大，叶片往往采用叶尖接闪器与叶身接闪器相结合的方式增大接闪范围，从而减少雷击事故的发生。通常来讲，叶尖装设叶尖接闪器，根据叶片长度的不同在叶身等距装设若干个叶身接闪器，并经引下线分支连接至主引下线。当雷击击中风机并成功接闪后，雷电流首先经过叶片防雷通道，雷电流的多次冲击不可避免地会对引下线造成损伤，另外，引下线也受到老化问题的影响。上述原因均可导致叶片主引下线及其分支发生断裂故障，使叶片的防雷通道出现问题，导致严重雷击事故的发生，因此定期对风机叶片引下线进行故障检测是非常必要的。

但目前，风电场对叶片防雷通道的故障检测多采用测量通道电阻的方法，该方法操作复杂，耗费人力物力，且效率低下，无法实现故障定位。此外，有国外学者提出采用半波偶极天线理论和静电电容的方法检测叶片引下线的断裂位置，但其忽略了引下线分支，无法检测分支断裂问题，且该方法在实际运用中仍存在较大困难；另有学者提出一种利用X射线仪确定叶片引下线断开位置的方法，但该方法成本较高，不利于广泛推行。

配电网拥有比叶片引下线更复杂的拓扑分支结构，基于行波定位原理的故障检测与定位方法在复杂配电网中得到了广泛应用，该方法可成功检测与定位配电网各分支线路的故障。为了将该方法成功应用于风机叶片引下线的故障检测与定位中，必须在考虑风电场现场供电条件的基础上，根据叶片引下线特点研制出一款合适的脉冲源。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服当前风电场现有检测技术不足，研制一种可用于当前风电场检测与定位叶片主引下线及其分支断裂故障的便携式脉冲源。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源，用于检测和定位风机叶片引下线断裂的故障，所述脉冲源包括脉冲控制模块1、光耦隔离模块2、驱动模块3、脉冲信号产生模块4以及电源模块5，其特征在于：

所述脉冲控制模块1、光耦隔离模块2、驱动模块3以及脉冲信号产生模块4均与所述电源模块5连接；

所述脉冲控制模块1生成脉宽可调的原始纳秒高频脉冲信号，且与用于隔离脉冲信号的所述光耦隔离模块2连接；

所述光耦隔离模块2与用于放大脉冲信号的所述驱动模块3连接；

所述驱动模块3与生成幅值可调的纳秒高频脉冲的所述脉冲信号产生模块4的输入端连接；

所述脉冲信号产生模块4的输出端与叶片引下线6连接；

所述脉冲控制模块1包括能够调节脉冲信号的脉宽的脉冲信号脉宽档位按钮11；

所述脉冲信号产生模块4包括能够调节脉冲信号的幅值的电压输出可调单元41。

本实用新型还进一步采用以下优选技术方案：

所述光耦隔离模块2包括用于将电信号转换为光信号的光纤发射头21以及用于将光信号转换为电信号的光纤接收头22。

所述光纤发射头21与所述脉冲控制模块1连接；

所述光纤接收头22与所述驱动模块3连接。

所述驱动模块3设有用于放大脉冲信号的射频MOSFET驱动芯片31。

所述脉冲信号产生模块4包括射频MOSFET芯片42以及RC电路43；

所述射频MOSFET芯片42与驱动模块3的射频MOSFET驱动芯片31连接，接收放大后的脉冲信号。

所述电源模块5包括可充电电池54、第一电压转换单元51、第二电压转换单元52以及第三电压转换单元53，

所述可充电电池54与所述脉冲信号产生模块4的电压输出可调单元41直接连接；

所述可充电电池54通过第一电压转换单元51与所述脉冲控制模块1连接；

所述可充电电池54通过第二电压转换单元52与所述光耦隔离模块2连接；

所述可充电电池54通过第三电压转换单元53与所述驱动3连接。

所述脉冲控制模块1为单片机、数字信号处理器或者现场可编程逻辑门阵列。

本实用新型的有益效果在于：

该脉冲源可满足检测与定位叶片主引下线及其分支的断裂故障时对脉冲宽度的苛刻需要，产生10-100ns脉宽可调的高频脉冲信号，同时可根据不同型号风机的叶片引下线长度，在12-100V的范围内调节脉冲信号的幅值，以应对信号衰减问题。另外，该脉冲源有专门的供电电源，不受风电场现场供电条件的限制。本发明受风机型号的影响较小，针对不同型号风机的叶片引下线，均可用于检测与定位其主引下线以及分支的断裂故障，满足当前风电场现场检测的需求。

附图说明

图1是本实用新型的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源的结构示意图。

图中标号：

1—脉冲控制模块；2—光耦隔离模块；3—驱动模块；4—脉冲信号产生模块；5—电源模块；11—脉宽档位按钮；21—光纤发射头；22—光纤接收头；31—射频MOSFET驱动芯片；41—电压输出可调单元；42—射频MOSFET芯片；43—RC电路；51—第一电压转换单元；52—第二电压转换单元；53—第三电压转换单元；54—12V输出的可充电电池；6-叶片引下线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图1是本实用新型的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源的结构示意图。如图1所示，本实用新型的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源包括脉冲控制模块1、光耦隔离模块2、驱动模块3、脉冲信号产生模块4以及电源模块5。

脉冲控制模块1、光耦隔离模块2、驱动模块3以及脉冲信号产生模块4均与电源模块5连接。

电源模块5包括可充电电池54、第一电压转换单元51、第二电压转换单元52以及第三电压转换单元53。优选地，在本实用新型中，可充电电池54采用12V输出的可充电电池。

脉冲控制模块1能够生成脉宽可调的原始纳秒高频脉冲信号，且与光耦隔离模块2连接。

脉冲控制模块1具有脉宽档位按钮11，通过选择不同的档位改变占空比，从而输出不同脉宽的脉冲信号。并且，脉冲控制模块1通过第一电压转换单元51与可充电电池54连接，可充电电池54通过第一电压转换单元51为脉冲控制模块1提供5V的电压。

具体地，针对不同型号风机的叶片引下线6，通过选择所述脉宽档位按钮11，选择合适脉宽的原始纳秒高频脉冲信号。脉冲控制模块1可由单片机结合逻辑器件实现，也可由DSP开发板(数字信号处理器)或FPGA开发板(现场可编程逻辑门阵列)实现。通常，若引下线较短，则需选择脉宽较小的脉冲信号；若引下线较长，则选择脉宽较大的脉冲信号。脉冲控制模块1生成的原始纳秒高频脉冲信号被送入光耦隔离模块2。

优选地，在本实用新型中，脉冲控制模块1通过脉宽档位按钮11可产生脉宽为10-100ns的脉宽可调的原始纳秒级高频脉冲信号。

光耦隔离模块2起到隔离信号的作用，且与驱动模块3连接。并且，光耦隔离模块2通过第二电压转换单元52与可充电电池54连接，可充电电池54通过第二电压转换单元52为光耦隔离模块2提供5V的电压。

具体地，光耦隔离模块2具有光纤发射头21和光纤接收头22，光纤发射头21与脉冲控制模块的输出端连接，将电信号转换为光信号，并将光信号传输至光纤接收头22；光纤接收头22接收该光信号并将再转换为电信号，从而起到信号隔离的作用。经过电信号-光信号-电信号转换的原始纳秒高频脉冲信号被送入驱动模块3。

驱动模块3起到放大信号的作用，且与脉冲信号产生模块4的输入端连接。并且，驱动模块3通过第三电压转换单元53与可充电电池54连接，可充电电池54通过第三电压转换单元53为驱动模块3提供15V的电压。

具体地，驱动模块3具有射频MOSFET驱动芯片31，原始纳秒高频脉冲信号进入到驱动模块3中后，通过射频MOSFET驱动芯片31进行放大，并送入脉冲信号产生模块4。优选地，在本实用新型中，射频MOSFET驱动芯片31采用IXYS公司的DEIC420芯片。

所述脉冲信号产生模块4具有电压输出可调单元41、射频MOSFET芯片42以及RC电路43，其中电压输出可调单元41直接与可充电电池54连接。

具体地经驱动模块3放大的原始纳秒高频脉冲信号能够驱动射频MOSFET芯片42。通过调节电压输出可调单元41的输出电压幅值，基于射频MOSFET芯片42的纳秒级快速开断功能和RC电路43的充放电过程，将原始纳秒高频脉冲信号调节输出为幅值可调的纳秒高频脉冲信号。通常，若叶片引下线6较长，则需选择幅值较大的脉冲信号；若叶片引下线6较短，则选择幅值较小的脉冲信号即可。优选地，在本实用新型中，纳秒高频信号的幅值调节范围为12-100V；射频MOSFET芯片42采用IXYS公司的IXZR16N60芯片。

脉冲信号产生模块4的输出端与叶片引下线6相连，可在叶片引下线6与机舱的连接处将纳秒高频脉冲信号注入引下线，针对不同型号风机的叶片引下线6，可选择合适脉宽和幅值的纳秒高频脉冲信号。

本实用新型的用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源可满足检测与定位叶片主引下线及其分支的断裂故障时对脉冲宽度的苛刻需要，能够产生10-100ns脉宽可调的高频脉冲信号，同时可根据不同型号风机的叶片引下线长度，在12-100V的范围内调节脉冲信号的幅值，以应对信号衰减问题。另外，该脉冲源有专门的供电电源，不受风电场现场供电条件的限制。本实用新型受风机型号的影响较小，针对不同型号风机的叶片引下线6，均可用于检测与定位其主引下线以及分支的断裂故障。

申请人结合说明书附图对本实用新型的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本实用新型的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本实用新型精神，而并非对本实用新型保护范围的限制，相反，任何基于本实用新型的精神所作的任何改进或修饰都应当落在本实用新型的保护范围之内。

一种用于诊断风机叶片引下线断裂故障的纳秒高频脉冲源专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。