CN105223528A - 一种可调式电缆局部放电模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式电缆局部放电模拟装置，包括中心控制单元、典型缺陷模拟信号平台、标准局放信号源、信号调理模块、同轴电缆、可调电缆模拟平台和局放检测仪，中心控制单元分别与典型缺陷模拟信号平台、标准局放信号源相连，典型缺陷模拟信号平台、标准局放信号源分别和信号调理模块的输入端相连，信号调理模块的输出端和同轴电缆、可调电缆模拟平台、局放检测仪依次相连。本发明能够完整实现可调式电缆局部放电模拟，解决现有电缆局放检测无法模拟典型放电类型和电缆长度可调的问题，保证能够真实的模拟110kV和220kV电缆线路在实际运行过程中，放电类型和电缆线路长度对局放检测仪准确度的影响，同时便于直观地开展电缆带电检测技术培训。

Description

一种可调式电缆局部放电模拟装置

技术领域

本发明涉及电力工程技术领域，具体涉及一种可调式电缆局部放电模拟装置，用于模拟不同长度电缆的气隙、尖端、沿面和悬浮四种典型放电模型，适用于电缆高频局部放电检测仪器的检定、技术研究和技术培训。

背景技术

随着我国经济的快速发展和城市规模的不断扩大，电缆线路因其占地面积少、维护次数少和可靠性高等优点，在城市供电系统中的应用越来越多，但随着投运年限的增长，电缆不可避免的存在老化，产生局部放电，为及时掌握电缆线路的运行状态，高频局部放电带电检测就成为获取电缆线路运行状态的重要手段。

为准确获取电缆线路的运行状态，高频局放带电检测仪的测试精度就至关重要，因此，有必要对高频局放带电检测仪器进行检定。但现有高频局放仪器检定方法，仅考虑单一局放信号源，未考虑电缆现场实际运行状况，如不同类型的局部放电典型模型和不同长度电缆对局放信号传输的影响等，导致高频局放带电检测仪在使用过程中和检定时未能模拟真实的电缆运行环境，仪器性能和测试精度均无法得到有效保障，造成现场应用不同仪器测试的结果差别较大，可信度不高，测试结果无法有效、真实的反映电缆线路的健康状况；此外，目前电缆局放检测都注重于现场应用，而未开展实验室模拟试验，不便于对电力技术人员开展较为直观的技术交流和技术培训，不利于电缆带电局放检测技术水平的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够完整实现可调式电缆局部放电模拟，解决现有电缆局放检测无法模拟典型放电类型和电缆长度可调的问题，保证能够真实的模拟110kV和220kV电缆线路在实际运行过程中，放电类型和电缆线路长度对局放检测仪准确度的影响，同时便于直观地开展电缆带电检测技术培训的可调式电缆局部放电模拟装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种可调式电缆局部放电模拟装置，包括中心控制单元、典型缺陷模拟信号平台、标准局放信号源、信号调理模块、同轴电缆、可调电缆模拟平台和局放检测仪，所述中心控制单元分别与典型缺陷模拟信号平台、标准局放信号源相连，所述典型缺陷模拟信号平台的输出端、标准局放信号源的输出端分别和信号调理模块的输入端相连，所述信号调理模块的输出端和同轴电缆、可调电缆模拟平台、局放检测仪依次相连。

优选地，所述可调电缆模拟平台包括第一极板和第二极板，所述第一极板和第二极板之间并联布置有多个电容支路，所述可调电缆模拟平台的第二极板接地，所述电容支路包括串联的电容C1和电子开关器件K1，所述同轴电缆通过可调电缆模拟平台的第一极板和局放检测仪相连，所述电容支路的电子开关器件K1的控制端和中心控制单元相连。

优选地，所述典型缺陷模拟信号平台包括调压升压变压器、电容分压器、典型放电模拟机构，所述调压升压变压器的控制端和中心控制单元相连，所述调压升压变压器的输出端和典型放电模拟机构的输入端相连，且所述调压升压变压器的输出端通过电容分压器接地，所述电容分压器的分压输出端和中心控制单元相连，所述典型放电模拟机构的输出端和信号调理模块的输入端相连。

优选地，所述典型放电模拟机构包括带有输入端子、输出端子的高压套管，所述高压套管内设导体及多个典型放电模型，所述导体分别和输入端子、输出端子电连接，所述典型放电模型包括调节螺杆和相对布置的两个放电电极，所述调节螺杆和高压套管螺纹连接配合，所述两个放电电极通过绝缘支撑件固定于调节螺杆上，且所述两个放电电极中一个放电电极与导体电接触导通或者间隙布置。

优选地，所述多个典型放电模型包括尖端放电模型，所述尖端放电模型的两个放电电极中一个放电电极为针状电极。

优选地，所述多个典型放电模型包括悬浮放电模型，所述悬浮放电模型的两个放电电极均为板状电极。

优选地，所述多个典型放电模型包括气隙放电模型，所述气隙放电模型的两个放电电极之间设有采用环氧树脂制成的气泡。

优选地，所述多个典型放电模型包括微粒放电模型，所述微粒放电模型的两个放电电极之间设有采用环氧树脂制成的容器，且所述容器中设有微粒。

优选地，所述导体的下侧设有至少一个支撑绝缘子，所述导体通过支撑绝缘子支承固定于高压套管内。

优选地，所述信号调理模块包括通道切换电路、阻抗变换电路、信号放大电路、去噪滤波电路和增益调节电路，所述典型缺陷模拟信号平台的输出端、标准局放信号源的输出端分别与通道切换电路的输入端相连，所述通道切换电路的输出端依次和阻抗变换电路、信号放大电路、去噪滤波电路以及增益调节电路的输入端相连，所述增益调节电路的输出端和同轴电缆相连。

本发明可调式电缆局部放电模拟装置具有下述优点：本发明包括中心控制单元、典型缺陷模拟信号平台、标准局放信号源、信号调理模块、同轴电缆、可调电缆模拟平台和局放检测仪，所述中心控制单元分别与典型缺陷模拟信号平台、标准局放信号源相连，所述典型缺陷模拟信号平台的输出端、标准局放信号源的输出端分别和信号调理模块的输入端相连，所述信号调理模块的输出端和同轴电缆、可调电缆模拟平台、局放检测仪依次相连，本发明能够解决电缆高频局放无法准确模拟的问题且易于实现，不仅可模拟尖端放电、悬浮放电、气隙放电和微粒放电四种典型局放模型，而且通过调节电容量可模拟不同长度的110kV和220kV电缆线路，以解决现有电缆局放检测无法模拟典型放电类型和电缆长度的问题，从而保证能够真实的模拟110kV和220kV电缆线路发生局放时的状态。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中可调电缆模拟平台的结构示意图。

图3为本发明实施例中典型放电模拟机构的结构示意图。

图例说明：1、中心控制单元；2、人机接口；3、显示单元；4、典型缺陷模拟信号平台；41、调压升压变压器；42、电容分压器；43、典型放电模拟机构；431、输入端子；432、输出端子；433、高压套管；434、导体；435、尖端放电模型；436、悬浮放电模型；437、气隙放电模型；438、微粒放电模型；439、支撑绝缘子；5、标准局放信号源；6、信号调理模块；7、同轴电缆；8、可调电缆模拟平台；81、第一极板；82、第二极板；83、电容支路；9、局放检测仪。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的可调式电缆局部放电模拟装置包括中心控制单元1、典型缺陷模拟信号平台4、标准局放信号源5、信号调理模块6、同轴电缆7、可调电缆模拟平台8和局放检测仪9，中心控制单元1分别与典型缺陷模拟信号平台4、标准局放信号源5相连，典型缺陷模拟信号平台4的输出端、标准局放信号源5的输出端分别和信号调理模块6的输入端相连，信号调理模块6的输出端和同轴电缆7、可调电缆模拟平台8、局放检测仪9依次相连。本实施例能够解决电缆高频局放无法准确模拟的问题且易于实现，不仅可模拟尖端放电、悬浮放电、气隙放电和微粒放电四种典型局放模型，而且通过调节电容量可模拟不同长度的110kV和220kV电缆线路，以解决现有电缆局放检测无法模拟典型放电类型和电缆长度的问题，从而保证能够真实的模拟110kV和220kV电缆线路发生局放时的状态。

本实施例中，中心控制单元1用于控制典型缺陷模拟信号平台4、标准局放信号源5、可调电缆模拟平台8的电缆长度调节等各项功能，本实施例中中心控制单元1为计算机平台，采用MATLAB或LABVIEW编程实现控制。如图1所示，本实施例还包括人机接口2和显示单元3，人机接口2和显示单元3分别与中心控制单元1相连，用于实现人机交互及信息显示，例如人机接口2用于操作本实施例的可调式电缆局部放电模拟装置，显示单元3可显示电压幅值等信息。

本实施例中，典型缺陷模拟信号平台4主要用于模拟尖端放电、悬浮放电、气隙放电和微粒放电四种典型放电模型。如图2所示，典型缺陷模拟信号平台4包括调压升压变压器41、电容分压器42、典型放电模拟机构43，调压升压变压器41的控制端和中心控制单元1相连，调压升压变压器41的输出端和典型放电模拟机构43的输入端相连，且调压升压变压器41的输出端通过电容分压器42接地，电容分压器42的分压输出端和中心控制单元1相连，典型放电模拟机构43的输出端和信号调理模块6的输入端相连。典型缺陷模拟信号平台4的中心控制单元1用于控制调压升压变压器41输出的激励电压，电容分压器42测得激励电压的电压幅值并通过分压输出端输出给中心控制单元1，同时调压升压变压器41向典型放电模拟机构43的某一种放电模型施加激励电压激发其产生典型局放信号并输出给信号调理模块6。

如图2所示，典型放电模拟机构43包括带有输入端子431、输出端子432的高压套管433，高压套管433内设导体434及多个典型放电模型，导体434分别和输入端子431、输出端子432电连接，典型放电模型包括调节螺杆和相对布置的两个放电电极，调节螺杆和高压套管433螺纹连接配合，两个放电电极通过绝缘支撑件固定于调节螺杆上，且两个放电电极中一个放电电极与导体电接触导通或者间隙布置，通过调节螺杆可选择各种典型放电模型的投入状态，而且还可以调节各种典型放电模型的两个放电电极之间的间隙；当需要使用某一个典型放电模型进行模拟时，可以将其他典型放电模型的调节螺杆调节到最上端，使得其他典型放电模型失去作用不会放电，而只有被选择的典型放电模型的调节螺杆调节到最下端，使得两个放电电极中一个放电电极与导体电接触导通以进行放电试验。

如图2所示，本实施例的多个典型放电模型包括尖端放电模型435，尖端放电模型435的两个放电电极中一个放电电极为针状电极，向尖端放电模型435的两个放电电极施加高压激励，则尖端放电模型435的两个放电电极会发生尖端放电。本实施例的多个典型放电模型包括悬浮放电模型436，悬浮放电模型436的两个放电电极均为板状电极，向悬浮放电模型436的两个放电电极施加高压激励，则悬浮放电模型436的两个放电电极会发生悬浮放电。本实施例的多个典型放电模型包括气隙放电模型437，气隙放电模型437的两个放电电极之间设有采用环氧树脂制成的气泡，向气隙放电模型437的两个放电电极施加高压激励，则气隙放电模型437的两个放电电极会发生气隙放电。本实施例的多个典型放电模型包括微粒放电模型438，微粒放电模型438的两个放电电极之间设有采用环氧树脂制成的容器，且容器中设有微粒，向微粒放电模型438的两个放电电极施加高压激励，则微粒放电模型438的两个放电电极会发生微粒放电。需要说明的是，除了尖端放电模型435、悬浮放电模型436、气隙放电模型437、微粒放电模型438四种典型放电模型以外，还可以根据需要在典型放电模拟机构43中布置其他各种典型或者非典型的放电模型，以满足电缆局部放电模拟的需求。

如图2所示，导体434的下侧设有至少一个支撑绝缘子439，导体434通过支撑绝缘子439支承固定于高压套管433内，通过支撑绝缘子439能够确保导体434的结构更加牢固可靠，防止由于典型放电模型及调节螺杆的试压导致导体434和高压套管433发生接触，而且还能够提高典型放电模型模拟的准确度。

本实施例中，标准局放信号源5采用HD-5000型标准局放脉冲源，可提供10pC、50pC、100pC、200pC、500pC、1000pC、5000pC的局放信号，可提供频率0～50MHz可调节的局放信号。

本实施例中，信号调理模块6包括通道切换电路、阻抗变换电路、信号放大电路、去噪滤波电路和增益调节电路，典型缺陷模拟信号平台4的输出端、标准局放信号源5的输出端分别与通道切换电路的输入端相连，通道切换电路的输出端依次和阻抗变换电路、信号放大电路、去噪滤波电路以及增益调节电路的输入端相连，增益调节电路的输出端和同轴电缆7相连，信号调理模块6具体采用重庆海吉科技有限公司ST型信号处理单元。

如图3所示，可调电缆模拟平台8包括第一极板81和第二极板82，第一极板81和第二极板82之间并联布置有多个电容支路83，可调电缆模拟平台8的第二极板82接地，电容支路83包括串联的电容C1和电子开关器件K1，同轴电缆7通过可调电缆模拟平台8的第一极板81和局放检测仪9相连，电容支路83的电子开关器件K1的控制端和中心控制单元1相连。本实施例中电容支路83的数量为200个，且每一个电容支路83的电容值大小为0.01μF，从而能够模拟110kV和220kV电压等级不同长度的电缆线路，电容量调节范围为0.01～2μF，调节步长为0.01μF。可调电缆模拟平台8的工作原理为：200个电容支路83并联布置，且通过中心控制单元1控制每一个电容支路83中电子开关器件K1的状态，从而实现并联接入电容C1的数量，从而实现模拟不同长度的电缆。

本实施例中，局放检测仪9采用PDS-T90型检测仪，用于检测局放信号。

综上所述，本实施例的可调式电缆局部放电模拟装置可模拟不同长度电缆的气隙、尖端、沿面和悬浮四种典型放电模型，适用于电缆高频局部放电检测仪器的检定，以解决高频局放带电检测仪的校验问题，方法简便且易于实施，且频率可调，能够模拟110～220kV电压等级电缆，且电缆长度可在0.01～2μF范围内连续可调。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：包括中心控制单元（1）、典型缺陷模拟信号平台（4）、标准局放信号源（5）、信号调理模块（6）、同轴电缆（7）、可调电缆模拟平台（8）和局放检测仪（9），所述中心控制单元（1）分别与典型缺陷模拟信号平台（4）、标准局放信号源（5）相连，所述典型缺陷模拟信号平台（4）的输出端、标准局放信号源（5）的输出端分别和信号调理模块（6）的输入端相连，所述信号调理模块（6）的输出端和同轴电缆（7）、可调电缆模拟平台（8）、局放检测仪（9）依次相连。

2.根据权利要求1所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述可调电缆模拟平台（8）包括第一极板（81）和第二极板（82），所述第一极板（81）和第二极板（82）之间并联布置有多个电容支路（83），所述可调电缆模拟平台（8）的第二极板（82）接地，所述电容支路（83）包括串联的电容C1和电子开关器件K1，所述同轴电缆（7）通过可调电缆模拟平台（8）的第一极板（81）和局放检测仪（9）相连，所述电容支路（83）的电子开关器件K1的控制端和中心控制单元（1）相连。

3.根据权利要求2所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述典型缺陷模拟信号平台（4）包括调压升压变压器（41）、电容分压器（42）、典型放电模拟机构（43），所述调压升压变压器（41）的控制端和中心控制单元（1）相连，所述调压升压变压器（41）的输出端和典型放电模拟机构（43）的输入端相连，且所述调压升压变压器（41）的输出端通过电容分压器（42）接地，所述电容分压器（42）的分压输出端和中心控制单元（1）相连，所述典型放电模拟机构（43）的输出端和信号调理模块（6）的输入端相连。

4.根据权利要求3所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述典型放电模拟机构（43）包括带有输入端子（431）、输出端子（432）的高压套管（433），所述高压套管（433）内设导体（434）及多个典型放电模型，所述导体（434）分别和输入端子（431）、输出端子（432）电连接，所述典型放电模型包括调节螺杆和相对布置的两个放电电极，所述调节螺杆和高压套管（433）螺纹连接配合，所述两个放电电极通过绝缘支撑件固定于调节螺杆上，且所述两个放电电极中一个放电电极与导体（434）电接触导通或者间隙布置。

5.根据权利要求4所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述多个典型放电模型包括尖端放电模型（435），所述尖端放电模型（435）的两个放电电极中一个放电电极为针状电极。

6.根据权利要求4所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述多个典型放电模型包括悬浮放电模型（436），所述悬浮放电模型（436）的两个放电电极均为板状电极。

7.根据权利要求4所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述多个典型放电模型包括气隙放电模型（437），所述气隙放电模型（437）的两个放电电极之间设有采用环氧树脂制成的气泡。

8.根据权利要求4所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述多个典型放电模型包括微粒放电模型（438），所述微粒放电模型（438）的两个放电电极之间设有采用环氧树脂制成的容器，且所述容器中设有微粒。

9.根据权利要求4所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述导体（434）的下侧设有至少一个支撑绝缘子（439），所述导体（434）通过支撑绝缘子（439）支承固定于高压套管（433）内。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的可调式电缆局部放电模拟装置，其特征在于：所述信号调理模块（6）包括通道切换电路、阻抗变换电路、信号放大电路、去噪滤波电路和增益调节电路，所述典型缺陷模拟信号平台（4）的输出端、标准局放信号源（5）的输出端分别与通道切换电路的输入端相连，所述通道切换电路的输出端依次和阻抗变换电路、信号放大电路、去噪滤波电路以及增益调节电路的输入端相连，所述增益调节电路的输出端和同轴电缆（7）相连。