CN107181401B - 一种用于海底电缆参数检测的抗干扰电源 - Google Patents

一种用于海底电缆参数检测的抗干扰电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于海底电缆参数检测的抗干扰电源，所述电源的为异频信号电源，工作频率为40Hz‑60Hz，其包括整理回路、逆变回路以及连接于整理回路和逆变回路之间的滤波回路；其中，整理回路和三相交流电源相连接并将交流电压整流成直流电压，逆变回路将直流电压转变成交流电压输出，滤波回路用于提高输出电压波形的平滑度。本发明的抗干扰电源具有良好的抗干扰性能，能够满足海底电缆的检测诊断要求，从而可以提高检测结果以及故障诊断位置的精确性，进而可以提高海底电缆运行的可靠性和稳定性。

Description

一种用于海底电缆参数检测的抗干扰电源
技术领域
本发明涉及检测试验用的电源，具体涉及一种用于海底电缆参数检测的抗干扰电源。
背景技术
我国拥有300多万平方公里的海域和18000多公里长海岸线，沿海分布有6000多个岛屿。目前，我国对海洋资源的开发利用越来越重视，国防建设、海岛开发、海上风电场、海洋油气资源等的开发利用均需要电力的支撑。海底输电电缆工程建设是推动经济一体化，适应国家能源战略规划，优化能源配置、减少环境影响的重要组成部分。
南方主网与海南电网联网跨越琼州海峡500kV海底电力电缆是我国首条500kV海底电缆。电缆采用自容式充油电缆，其结构特点是用低粘度的绝缘油充入电缆绝缘内部，并由供油设备供给一定的压力，以消除绝缘内部产生气隙的可能性。交流500kV海底电缆发生故障时，主要依靠测量海底电缆的电气参数来计算海底电缆电气量的变化量来诊断故障位置，而对海底电缆的电气参数进行测量时则需要对被测的海底电缆进行通电，以检测出海底电缆在不同通电状态下的电气参数，从而来诊断故障的位置，但在对海底电缆进行检测的过程中，会有很多不同的信号源对海底电缆的通电电压以及电流信号进行干扰，从而会影响检测结果以及诊断故障位置的准确性，因此，对海底电缆进行通电的电源其抗干扰性能至关总要，然而，目前用于海底电缆参数检测的电源大多都是采用普通的三相交流电源，抗干扰性能很低，难以满足检测诊断的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于海底电缆参数检测的抗干扰电源，以满足海底电缆的检测诊断要求。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于海底电缆参数检测的抗干扰电源，所述电源的为异频信号电源，工作频率为40Hz-60Hz，其包括整理回路、逆变回路以及连接于整理回路和逆变回路之间的滤波回路；其中，整理回路和三相交流电源相连接并将三相交流电源所输出的交流电压整流成直流电压，滤波回路用于过滤整理回路所输出的直流电压中的附带谐波，逆变回路将经滤波回路过滤的直流电压转变成交流电压输出。
所述滤波回路由至少两个滤波子模块并联而成，所述滤波子模块由多个滤波半子模块串联而成，所述滤波半子模块由电阻以及并接在电阻上的电容所组成。
所述电阻为20K/10W的电阻。
所述整理回路包括变压器以及桥式整流回路，变压器的一次绕组接入三相交流电源，变压器的二次绕组和桥式整流回路相连接，桥式整流回路将交流电压整流成直流电压，逆变回路将直流电压转变成交流电压。
所述桥式整流回路由第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管组成，第一二极管和第三二极管相串联，第二二极管和第四二极管相串联，第二二极管的阴极和第一二极管的阴极相连接，第四二极管的阳极和第三二极管的阳极相连接，变压器二次绕组的一接线端连接在第一二极管和第三二极管之间，变压器二次绕组的另一接线端连接在第二二极管和第四二极管之间，滤波回路的输入端和第二二极管的阴极相连接，滤波回路的输出端和第四二极管的阳极相连接。
所述逆变回路由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一反向并联二极管、第二反向并联二极管、第三反向并联二极管、第四反向并联二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电感以及负载电容所组成；
第一开关管和第二开关管相串联，第三开关管和第四开关管相串联，第三开关管的集电极和第一开关管的集电极相连接，第四开关管的发射极和第一开关管的发射极相连接连接，第一开关管的基极和第二二极管的阴极相连接，第二开关管的发射极和第四二极管的阳极相连接，第一反向并联二极管的阳极和阴极分别第一开关管的发射极和集电极相连接，第二反向并联二极管的阳极和阴极分别第二开关管的发射极和集电极相连接，第三反向并联二极管的阳极和阴极分别第三开关管的发射极和集电极相连接，第四反向并联二极管的阳极和阴极分别第四开关管的发射极和集电极相连接；
第一电阻和第一电容相串联，第一电阻的输入端和第一反向并联二极管管的阴极相连接，第一电容的一端和第一反向并联二极管的阳极相连接；第二电阻和第二电容相串联，第二电阻的输入端和第二反向并联二极管的阴极相连接，第二电容的一端和第二反向并联二极管的阳极相连接；第三电阻和第三电容相串联，第三电阻的输入端和第三反向并联二极管的阴极相连接，第三电容的一端和第三反向并联二极管的阳极相连接；第四电阻和第四电容相串联，第四电阻的输入端和第四反向并联二极管的阴极相连接，第四电容的一端和第四反向并联二极管的阳极相连接；
电感的一端连接在第一开关管和第二开关管之间的节点位置处，另一端连接在第三开关管和第四开关管之间的节点位置处；负载电容的一端连接至第三开关管和第四开关管之间的节点位置处，另一端和第四开关管的集电极相连接，负载电容的两端并引出有接线处。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明的抗干扰电源具有良好的抗干扰性能，能够满足海底电缆的检测诊断要求，从而可以提高检测结果以及故障诊断位置的精确性，进而可以提高海底电缆运行的可靠性和稳定性。
附图说明
图1为本发明用于海底电缆参数检测的抗干扰电源的原理图；
图2为本发明用于海底电缆参数检测的抗干扰电源的电路图；
图中：100、整理回路；200、滤波回路；300、逆变回路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
本实施例所提供额用于海底电缆参数检测的抗干扰电源为异频信号电源，工作频率为40Hz-60Hz，以克服对海底电缆电气参数进行检测的过程中所存在的工频干扰问题，以提高检测结果以及故障诊断位置的精确性，从而可提高海底电缆运行的可靠性和稳定性。
具体地，如图1-2所示，本抗干扰电源括整理回路100、逆变回路300以及连接于整理回路100和逆变回路300之间的滤波回路200；其中，整理回路100和三相交流电源相连接并将三相交流电源所输出的交流电压整流成直流电压，滤波回路200用于过滤整理回路所输出的直流电压中的附带谐波，逆变回路300将经滤波回路200过滤的直流电压转变成交流电压输出。
该整理回路100包括变压器以及桥式整流回路，变压器的一次绕组接入三相交流电源，变压器的二次绕组和桥式整流回路相连接，桥式整流回路将交流电压整流成直流电压，具体地，该桥式整流回路由第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3以及第四二极管组成VD4，第一二极管VD1和第三二极管VD3相串联，第二二极管VD2和第四二极管VD4相串联，第二二极管VD2的阴极和第一二极管VD2的阴极相连接，第四二极管VD4的阳极和第三二极管VD3的阳极相连接，变压器二次绕组的一接线端连接在第一二极管VD1和第三二极管VD3之间，变压器二次绕组的另一接线端连接在第二二极管VD2和第四二极管VD4之间，滤波回路的输入端和第二二极管VD2的阴极相连接，滤波回路的输出端和第四二极管VD4的阳极相连接。而桥式整流回路输出的直流电压则经逆变回路300后则从直流转变成交流电压输出。
其中，该滤波回路200由两个滤波子模块并联而成，滤波子模块由多个滤波半子模块串联而成，滤波半子模块则由20K/10W的电阻以及并接在电阻上的电容所组成，在滤波回路的作用下，以滤去整理回路100所输出直流电压中的附带谐波(滤出主次谐波)，提高输出电压波形的平滑度。
而该逆变回路300则由第一开关管D1、第二开关管D2、第三开关管D3、第四开关D4管、第一反向并联二极管Z1、第二反向并联二极管Z2、第三反向并联二极管Z3、第四反向并联二极管Z4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、电感Lf以及负载电容Cf所组成；其中，第一开关管Z1和第二开关管Z2相串联，第三开关管Z3和第四开关管Z4相串联，第三开关管Z3的集电极和第一开关管Z1的集电极相连接，第四开关管Z4的发射极和第一开关管Z1的发射极相连接连接，第一开关管Z1的基极和第二二极管VD2的阴极相连接，第二开关管Z2的发射极和第四二极管VD4的阳极相连接，第一反向并联二极管D1的阳极和阴极分别第一开关管Z1的发射极和集电极相连接，第二反向并联二极管D2的阳极和阴极分别第二开关管Z2的发射极和集电极相连接，第三反向并联二极管D3的阳极和阴极分别第三开关管Z3的发射极和集电极相连接，第四反向并联二极管D4的阳极和阴极分别第四开关管Z4的发射极和集电极相连接，第一开关管Z1、第二开关管Z2、第三开关管Z3、第四开关管Z4组成的桥式逆变回路实现将直流电压变成交流电压；
而第一电阻R1和第一电容C1相串联，第一电阻R1的输入端和第一反向并联二极管D1的阴极相连接，第一电容C1的一端和第一反向并联二极管D2的阳极相连接；第二电阻R2和第二电容C2相串联，第二电阻R2的输入端和第二反向并联二极管D2的阴极相连接，第二电容C2的一端和第二反向并联二极管D2的阳极相连接；第三电阻R3和第三电容C3相串联，第三电阻R3的输入端和第三反向并联二极管D3的阴极相连接，第三电容C3的一端和第三反向并联二极管D3的阳极相连接；第四电阻R4和第四电容C4相串联，第四电阻R4的输入端和第四反向并联二极管D4的阴极相连接，第四电容C4的一端和第四反向并联二极管D4的阳极相连接，如此，在电阻和电容组成的模块下，可实现桥式逆变回路的均压功能，使该桥式逆变回路在正常工作或异常工况下逆变第一开关管Z1、第二开关管Z2、第三开关管Z3、第四开关管Z4不损坏；
而电感Lf的一端则连接在第一开关管Z1和第二开关管Z2之间的节点A位置处，另一端连接在第三开关管Z3和第四开关管Z4之间的节点B位置处；负载电容Cf的一端连接至第三开关管Z3和第四开关管Z4之间的节点B位置处，另一端和第四开关管Z4的集电极相连接，负载电容Cf的两端并引出有接线处IA、IN。Cf为输出回路的基本负载，保障输出回路不接负载时有额定负载。
经过检测测试，本抗干扰电源可达到如下的指标：
供电电源：三相，AC 380V±10％，15A，50Hz(有效值)。
内部异频电源特性：交流三相最大输出电压有效值为200V；最大输出电流有效值为5A；输出频率为30Hz～2.5kHz可调。
抗干扰能力：在线路首末两端短路接地时可承受的最大干扰电流为40A(特殊要求下可实现100A)。在输出信号与干扰信号之比为1:10的条件下仍可稳定准确完成测试。
由此可见，本发明的抗干扰电源具有良好的抗干扰性能，能够满足海底电缆的检测诊断要求，从而可以提高检测结果以及故障诊断位置的精确性，进而可以提高海底电缆运行的可靠性和稳定性。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于海底电缆参数检测的抗干扰电源，其特征在于，所述电源的为异频信号电源，工作频率为40Hz-60Hz，其包括整理回路、逆变回路以及连接于整理回路和逆变回路之间的滤波回路；其中，整理回路和三相交流电源相连接并将三相交流电源所输出的交流电压整流成直流电压，滤波回路用于过滤整理回路所输出的直流电压中的附带谐波，逆变回路将经滤波回路过滤的直流电压转变成交流电压输出；
所述滤波回路由至少两个滤波子模块并联而成，所述滤波子模块由多个滤波半子模块串联而成，所述滤波半子模块由电阻以及并接在电阻上的电容所组成；
所述整理回路包括变压器以及桥式整流回路，变压器的一次绕组接入三相交流电源，变压器的二次绕组和桥式整流回路相连接，桥式整流回路将交流电压整流成直流电压，逆变回路将直流电压转变成交流电压；
所述桥式整流回路由第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管组成，第一二极管和第三二极管相串联，第二二极管和第四二极管相串联，第二二极管的阴极和第一二极管的阴极相连接，第四二极管的阳极和第三二极管的阳极相连接，变压器二次绕组的一接线端连接在第一二极管和第三二极管之间，变压器二次绕组的另一接线端连接在第二二极管和第四二极管之间，滤波回路的输入端和第二二极管的阴极相连接，滤波回路的输出端和第四二极管的阳极相连接；
所述逆变回路由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一反向并联二极管、第二反向并联二极管、第三反向并联二极管、第四反向并联二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电感以及负载电容所组成；
第一开关管和第二开关管相串联，第三开关管和第四开关管相串联，第三开关管的集电极和第一开关管的集电极相连接，第四开关管的发射极和第一开关管的发射极相连接连接，第一开关管的基极和第二二极管的阴极相连接，第二开关管的发射极和第四二极管的阳极相连接，第一反向并联二极管的阳极和阴极分别第一开关管的发射极和集电极相连接，第二反向并联二极管的阳极和阴极分别第二开关管的发射极和集电极相连接，第三反向并联二极管的阳极和阴极分别第三开关管的发射极和集电极相连接，第四反向并联二极管的阳极和阴极分别第四开关管的发射极和集电极相连接；
第一电阻和第一电容相串联，第一电阻的输入端和第一反向并联二极管管的阴极相连接，第一电容的一端和第一反向并联二极管的阳极相连接；第二电阻和第二电容相串联，第二电阻的输入端和第二反向并联二极管的阴极相连接，第二电容的一端和第二反向并联二极管的阳极相连接；第三电阻和第三电容相串联，第三电阻的输入端和第三反向并联二极管的阴极相连接，第三电容的一端和第三反向并联二极管的阳极相连接；第四电阻和第四电容相串联，第四电阻的输入端和第四反向并联二极管的阴极相连接，第四电容的一端和第四反向并联二极管的阳极相连接；
电感的一端连接在第一开关管和第二开关管之间的节点位置处，另一端连接在第三开关管和第四开关管之间的节点位置处；负载电容的一端连接至第三开关管和第四开关管之间的节点位置处，另一端和第四开关管的集电极相连接，负载电容的两端并引出有接线处。
2.如权利要求1所述的用于海底电缆参数检测的抗干扰电源，其特征在于，所述电阻为20K/10W的电阻。
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