CN102053212A - 确定二次脉冲发送和接收时刻的方法 - Google Patents

Abstract

确定二次脉冲发送和接收时刻的方法，属于电缆故障测试领域。主要用于电力电缆高阻故障的测试。a.在高压冲闪测试电路中串联一个电阻Z，电阻Z两端分别与放电电容C和放电开关K相连；b.利用传感器和高速数据采集单元，采集放电电容C放电产生的放电电流信号i(t)；c.根据放电电流信号i(t)和电路结构计算放电期间电缆故障点的瞬时电阻；d.选择放电期间对应瞬时电阻的一段特定的时间段为“发射窗口”；e.在“发射窗口”内发送和接收二次脉冲信号波形。应用该方法，避免了设定二次脉冲发送延时的盲目性，显著提高了二次脉冲测试的成功率。

Description

确定二次脉冲发送和接收时刻的方法

技术领域

确定二次脉冲发送和接收时刻的方法，属于电缆故障测试领域。主要用于电力电缆高阻故障的测试。

背景技术

二次脉冲法是电力电缆高阻故障的一种测试方法，该方法的原理是先后两次向被测电缆发送低压脉冲信号，其中一次信号只包含电缆全长信息而不包含故障点信息，另一次信号包含电缆故障点信息，因发送的信号在故障点位置会呈现明显差异，将两次接收到的信号波形进行比较，从而可以判断和计算出故障点的距离。

应用二次脉冲法测试的一个基本条件是发送二次脉冲时电缆故障点已经被高压击穿并且稳定持续燃弧，随测试条件不同，电缆故障点击穿燃弧的起始时间、持续时间皆不固定且不可预知，但是只有选择在燃弧状态稳定并且持续的时间段内发送和接收二次脉冲，才能得到包含电缆故障点短路的信息。燃弧不稳定、燃弧之前或者燃弧结束之后发送和接收二次脉冲都无法测试成功。

目前的测试方法是在高压脉冲放电回路中串联一个阻尼电阻，同时在高压脉冲放电回路中并联低压脉冲耦合单元，也可采用阻尼电阻和低压脉冲耦合单元同时串联在高压脉冲放电回路中的方式。低压脉冲耦合单元由高压脉冲放电回路中的电压或者电流信号触发，触发后经过一段预先设定的延时时间后发送和接收二次低压脉冲信号，最后将两次接收到的信号比较，计算得出故障点的距离。

目前测试采用的这种预先设定延时时间的方法，一般凭测试者经验确定二次脉冲发射时间。因受测试条件影响较大，数值分散而不固定，所以不能准确获取故障波形信息，测试电力电缆高阻故障成功率不高。为了提高测试成功率，一般都在低压脉冲耦合单元中增加一个稳弧器，通过在故障点燃弧后注入更多的能量延长燃弧时间，但是由于预置二次脉冲发送时刻存在很大的盲目性，二次脉冲测试法的成功率仍然得不到保证。

所以如何确定二次脉冲发送的时刻，选择合适的“发射窗口”发送和接收二次脉冲信号，得到准确的测试结果，已成为提高电力电缆高阻故障测试成功率的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：给出确定二次脉冲发送的时间，即确定“发射窗口”，在此窗口时间内发送和接收低压脉冲以准确得到故障点信息，判断故障点的距离。

本发明要解决技术问题所采取的方案是：

a.在高压冲闪测试电路中串联一个电阻Z，电阻Z两端分别与放电电容C₀和放电开关K相连。

b.在t₀时刻，开关K合上，放电电容储存的能量释放到被测试电缆上。由CPU控制，利用传感器和高速数据采集单元，采集自t₀时刻开始电容放电产生的放电电流信号i(t)；

c.根据放电电流信号i(t)和电路结构计算放电期间电缆故障点的瞬时电阻；

d.放电期间电缆故障点的瞬时电阻特性可分为3个区段，t₀-t₁段瞬时电阻剧烈波动，t₁-t₂段瞬时电阻稳定，电阻值较小且随时间逐渐增大，t2-t3段电阻值较大且迅速趋向绝缘恢复。选择t₁-t₂时间段为“发射窗口”；

e.在“发射窗口”内由CPU控制，通过二次脉冲耦合单元发送二次脉冲信号。

本发明确定二次脉冲发送和接收时刻的方法，通过传感器采集放电电流信号i(t)，电缆测试端口的电压由以下公式求出：

$v\left(t\right)=\frac{(V_0\×C-{\∫}_0^{t}i\left(t\right)\mathrm{dt})}{C}-i\left(t\right)\×Z$

放电期间电缆故障点的瞬时电阻为：

上述方法中，串联电阻Z阻值为50至500欧姆，选择t₁-t₂时间段对应电缆故障点的瞬时电阻为3欧姆至200欧姆之间。

与现有方法相比，本发明确定二次脉冲发送和接收时刻的方法所具有的有益效果是：它给出了选择二次脉冲发送时间区段的依据，并且给出了明确的计算方法，应用该方法，避免了设定二次脉冲发送延时的盲目性，显著提高了二次脉冲测试的成功率。

硬件方面，由于有了二次脉冲发送时刻的计算方法，所以不再需要稳弧器，简化了系统结构，减轻了设备的重量，降低了成本。由于该方法仅仅需要采集电流信号，所以实现起来非常安全简便。

附图说明

图1信号发射电路框图

图2为信号发射电路结构图

图3实测的放电电流信号i(t)波形图

图4放电期间电缆故障点的瞬时电阻特性图。

图中：Z：串联电阻    C₀：放电电容    V₀：放电电容初始电压    C1：二次脉冲耦合电容    T1：脉冲变压器    K：放电开关。

具体实施方式

下结合附图1-4对本发明作详细说明。

如图1所示：信号发射电路由高压信号发生器放电电容C₀、高压脉冲放电回路中的串联电阻Z、放电开关K、传感器、二次脉冲耦合单元和高速数据采集单元组成，在电路中串联一个电阻Z，电阻Z两端分别与放电电容C₀和放电开关K相连，放电开关K利用导线通过传感器与被测电缆相连，传感器输出端与信号放大电路相连，高速数据采集单元与二次脉冲耦合单元相连。

在t₀时刻，放电开关K合上，放电电容C₀储存的能量释放到被测试电缆上，产生放电电流信号i(t)，放电电流信号i(t)流经电阻Z、放电开关K、被测电缆，通过电缆故障点后经由接地屏蔽层流回到放电电容C₀另一极。

如图2所示：

二次脉冲耦合单元由二次脉冲耦合电容C1、脉冲变压器T1、保护电路组成。二次脉冲耦合电容C1一端与放电开关K相连，另一端与保护电路相连，保护电路与脉冲变压器T1初级相连；高速数据采集单元由低压脉冲产生电路、信号放大、CPU、高速A/D组成，低压脉冲产生电路一端与脉冲变压器T1次级相连，另一端与CPU相连，CPU与高速A/D相连，高速A/D的另一端与信号放大模块连接，信号放大模块的另一端连接传感器。

从t₀时刻开始，传感器采集放电电流信号i(t)，信号由传感器输出后经过信号放大处理，传递到高速A/D转换器，A/D转换器输出对应i(t)的数字信号，交由CPU计算和处理，求取放电期间电缆故障点的瞬时电阻。放电期间电缆测试端口的实时电压由下式求出：

$v\left(t\right)=\frac{(V_0\×C-{\∫}_0^{t}i\left(t\right)\mathrm{dt})}{C}-i\left(t\right)\×Z$

放电期间电缆故障点的瞬时电阻由下式求出：

$r\left(t\right)=\frac{v\left(t\right)}{i\left(t\right)}$

如图3所示：

放电电流信号i(t)从t₀时刻开始，经过振荡后从最大值逐渐衰减到零。

如图4所示：

选择t₁-t₂时间段为“发射窗口”。此时间段电缆故障点燃弧稳定，瞬时电阻值较低，在3欧姆至200欧姆之间，CPU计算处理放电电流信号i(t)，发现电缆故障点的瞬时电阻处在t₁-t₂时间段之间时，即可控制二次脉冲耦合单元发送二次脉冲信号。

如图2所示：

CPU控制低压脉冲产生电路产生一个低压脉冲，低压脉冲经过脉冲变压器T1、保护电路，最后经由二次脉冲耦合电容C1发送到被测电缆上。

Claims (4)

1.确定二次脉冲发送和接收时刻的方法，通过两次向被测电缆发送低压脉冲信号，判断和计算故障点距离，其特征在于：

a.在高压冲闪测试电路中串联一个电阻Z，电阻Z两端分别与放电电容C和放电开关K相连；

b.利用传感器和高速数据采集单元，采集放电电容C放电产生的放电电流信号i(t)；

c.根据放电电流信号i(t)和电路结构计算放电期间电缆故障点的瞬时电阻；

d.选择放电期间对应瞬时电阻的一段特定的时间段为“发射窗口”；

e.在“发射窗口”内发送和接收二次脉冲信号波形。

2.根据权利要求1所述的确定二次脉冲发送和接收时刻的方法，其特征在于：通过传感器采集放电电流信号i(t)，电缆测试端口的电压由以下公式求出

$v\left(t\right)=\frac{(V_0\×C-{\∫}_0^{t}i\left(t\right)\mathrm{dt})}{C}-i\left(t\right)\×Z$

放电期间电缆故障点的瞬时电阻为：

3.根据权利要求1所述的确定二次脉冲发送和接收时刻的方法，其特征在于：选择瞬时电阻稳定且数值较低的发射窗口，得到二次脉冲比较波形。

4.根据权利要求3所述的确定二次脉冲发送和接收时刻的方法，其特征在于：瞬时电阻数值起止点为3-200欧姆，该时段为二次脉冲最佳发射窗口。

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