CN109901034B - 基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法 - Google Patents
基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109901034B CN109901034B CN201910261800.1A CN201910261800A CN109901034B CN 109901034 B CN109901034 B CN 109901034B CN 201910261800 A CN201910261800 A CN 201910261800A CN 109901034 B CN109901034 B CN 109901034B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- voltage
- partial discharge
- power
- power cable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 208000037516 chromosome inversion disease Diseases 0.000 claims description 48
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 19
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 26
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法，所述检测装置包括：电压源单元、电抗器单元、测量单元和主机系统；所述电压源单元由多级模块化电源串并联构成，通过控制输出端串并联级数可以便捷的控制逆变电源的输出电压和容量，将输出端串联可以显著的提高输出电压，将输出端并联则可显著的提高输出功率；模块化电源包括：逆变单元、供电单元、励磁变压器、电力电子开关单元、高压半导体开关单元和控制单元；电压源单元用于输出频率可调的正弦波。本发明的检测装置，通过电力电子开关单元可消除逆变模块产生的噪声干扰，能够实现局部放电的较精确检测，且具有较广泛的应用范围。
Description
技术领域
本发明属于电力设备绝缘状态检测技术领域，特别涉及一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法。
背景技术
鉴于电力电缆安全、美观、稳定等特点，在输配电网中电力电缆正在逐渐取代架空线路，成为城市电网乃至整个电网的输电主力军。随着我国电网的迅猛发展，电网线路日渐复杂，输电线路的电压等级不断提高，电力电缆的安全性评估对绝缘状态检测技术提出了更高的要求。
目前，局部放电作为电力设备绝缘故障初期的特征之一，是加速绝缘老化的主要原因，因此局部放电检测是一种检测电力电缆非贯穿性缺陷的重要手段。相比于耐压试验，局部放电检测试验能对电缆绝缘状态进行更加细致的评估，可以对缺陷的严重程度进行评级，而不是单纯的通过或者不通过；另外，局部放电检测试验加压时间较短，不会因为持续施加高压而导致电力电缆的缺陷进一步恶化。
现有的局部放电检测中，一般采用直流充电。然而直流充电阶段存在静电荷累积效应，可能会对交联聚乙烯电缆造成损害。对于电力电缆这种大等效容值的电力设备，受限于现场试验的电源容量，工频高压试验一般难以开展。相比于工频高压试验，串联谐振试验可大大降低试验对电源容量的要求，且学术界与工业界早已达成共识，电力电缆在30Hz-300Hz范围内正弦电压作用下的局部放电特性与其在工频电压作用下的局部放电特性具有等效性。然而在串联谐振试验过程中，逆变模块的状态切换不可避免的会产生大量脉冲噪声，此类噪声与局部放电特性较为相似，会严重影响局部放电测量的精确性，因此串联谐振试验一般只用于耐压试验而不用于检测局部放电。
综上，亟需一种能够实现精确测量的基于模块化逆变技术的电力电缆振荡波局部放电检测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的检测装置，可消除逆变模块产生的噪声干扰，能够实现局部放电的较精确检测。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于电力电缆振荡波局部放电检测装置的模块化电压源，包括：
逆变单元，用于产生频率、占空比、相位可调的pwm调制波；
供电单元，用于为逆变单元供电；
励磁变压器，所述励磁变压器的低压侧绕组与所述逆变单元的输出端相连接；所述励磁变压器不具有接地屏蔽层；
电力电子开关单元，所述电力电子开关单元串接在所述逆变单元和所述励磁变压器之间，用于实现开断双向电压；
高压半导体开关单元，所述励磁变压器的高压侧绕组并联在所述高压半导体开关单元的两端，所述高压半导体开关单元用于在设备处于振荡波工作阶段时，为振荡电路提供通路；
控制单元，用于接收外部输入信号并对所述逆变单元、所述电力电子开关单元和所述高压半导体开关单元的开断状态进行控制。
本发明进一步的改进在于，所述电力电子开关单元由两个IGBT采用共集电极连接方式串联而成，其控制极与控制单元相连接。
本发明进一步的改进在于，所述高压半导体开关单元由多个高压IGBT串联而成；其中，每个IGBT均有独立的供电电路和驱动电路，驱动极与控制单元相连接。
本发明进一步的改进在于，所述逆变单元、所述电力电子开关单元和所述高压半导体开关单元分别通过光纤与所述控制单元相连接；所述控制单元通过无线传输模式接收外部信号。
本发明进一步的改进在于，所述供电单元包括：逆变桥和储能电容；所述储能电容用于为谐振电路提供有功能量。
本发明的一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，基于本发明上述的模块化电压源，包括：电压源单元、电抗器单元、测量单元和主机系统；
检测时，所述电压源单元的一端接地，另一端与待评估电力电缆的一端相连接，所述待评估电力电缆的另一端接地；所述电压源单元和所述待评估电力电缆的连接端之间串接有电抗器单元；所述测量单元并联在所述待评估电力电缆的两端；所述测量单元与所述主机系统相连接，所述主机系统能够接收所述测量单元输送的检测数据；
所述电压源单元由多个所述模块化电压源串并联组成，用于输出频率可调的正弦波；所述模块化电压源中的控制单元与所述主机系统相连接，所述控制单元能够接收所述主机系统输送的控制信号；
所述电抗器单元采用多个电抗器串并联组成；其中，所述电抗器单元的耐压和容量与所述电压源单元的输出电压和容量相符合。
进一步地，测量单元包括：高压测量单元、局部放电检测单元和数据采集单元；所述高压测量单元和所述局部放电检测单元的输入端作为所述测量单元的输入端，所述高压测量单元和所述局部放电检测单元的输出端与所述数据采集单元的输入端相连接，所述数据采集单元的输出端与所述主机系统的输入端相连接；所述测量单元的输入端与所述待评估电力电缆的连接端相连接，所述测量单元的接地端接地。
进一步地，所述高压测量单元采用电容分压器结构，至少达到耐压500kV；所述局部放电检测单元采用“RLC”型局部放电检测阻抗，频带宽度大于等于50MHz；所述数据采集单元通过无线通讯模块与主机系统进行通讯。
进一步地，所述主机系统加载有局部放电测量软件和设备控制软件；所述局部放电测量软件，用于将测量单元所检测到的高压信号和局部放电信号以图表的形式输出；所述设备控制软件，用于控制各模块化电压源工作；所述设备控制软件包括：逆变单元控制算法和串联谐振转振荡波控制方法；所述逆变单元控制算法采用等相位差逆变控制技术，每一级逆变桥均比上一级逆变桥延迟t时间，计算公式为：
式中，D为占空比，n为串联总级数，f为调制频率；
所述串联谐振转振荡波控制方法包括：当被测电缆谐振电压达到预设值后，开通高压半导体开关单元，关断电力电子开关单元，装置进入振荡波工作状态。
本发明的一种电力电缆的绝缘状态评估方法，基于本发明上述的检测装置，包括以下步骤：
S1，根据待评估电力电缆确定电压源单元的串联级数；
S2，保持电压源单元中的逆变单元输出电压幅值和占空比不变，将其输出频率逐渐增加，每个频率持续加压至少3个周期，谐振电压最高值对应的频率为谐振频率；此时，高压半导体开关单元关断，电力电子开关单元开通；
S3，利用电压源单元输出谐振频率的电压波，使待评估电力电缆与电抗器单元处于谐振状态；通过改变逆变单元的占空比，使待评估电力电缆上的电压达到预设幅值；
S4，开通高压半导体开关单元，关断电力电子开关单元，使待评估电力电缆与电抗器单元进入振荡波阶段，通过测量单元检测局部放电信号，根据获得的局部放电信号完成绝缘状态评估。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的模块化可控电压源中，通过可充放电的供电单元实现逆变单元的供电；通过逆变单元产生频率、占空比、相位可调的pwm调制波；设置有电力电子开关，在局部放电检测阶段关断电力电子开关，能够避免逆变电路所产生的脉冲噪声干扰局部放电检测，从而可实现较精确地局部放电检测；设置有高压半导体开关，在局部放电检测阶段开通高压半导体开关，使电感输入端接地，从而可在被测试品上形成振荡波，实现局部放电检测，通过检测信号的不同可完成电缆的绝缘状态评估。
本发明的电力电缆振荡波局部放电检测装置，基于串联谐振原理的振荡波技术，适用于对电缆进行局部放电检测试验，可降低电缆离线试验对电源容量的要求，同时可提高局部放电检测灵敏度。具体表现在，本发明利用多级模块化可控电压源的串并联实现输出电压等级和容量的可调节，利用高压半导体开关实现串联谐振与振荡波的转换，适用于多种电压等级的电力电缆局部放电检测试验。例如，可适应从10kV值330kV电压等级的电力电缆，一台装置即可满足10kV至330kV电压等级电力电缆的振荡波局部放电检测需要，能够提高设备的利用率。所采用的电压源中设置有电力电子开关，利用电力电子开关隔离了逆变单元和谐振电路，可避免在局部放电检测阶段逆变单元产生的脉冲信号干扰局部放电检测，能够提高局部放电检测灵敏度；在由电抗器和被测容性设备组成的谐振电路中设置高压半导体开关，在局部放电检测阶段开通高压半导体开关，使电感输入端接地，从而在被测试品上形成振荡波。本发明的检测装置，在不损伤被测电缆基础上，能提升10kV至330kV电压等级电缆的现场试验效率和局部放电检测精度，在工程上具有重要的实用价值。
进一步地，通过无线通讯实现高低压部分的电气隔离，提升了检测试验的安全性。
进一步地，本发明采用等相位差逆变控制技术，降低逆变输出电压的高次谐波。
附图说明
图1是本发明实施例的一种基于模块化逆变技术的电力电缆振荡波局部放电检测装置的结构示意框图；
图2是本发明实施例的检测装置中每级模块化可调电压源输出电压与串联之后总输出电压的示意图；
图3是本发明实施例的检测装置工作时输出的高压波形示意图；
图1中，
1、模块化可控电压源；11、供电单元；12、逆变单元；13、电力电子开关单元；14、励磁变压器；15、控制单元；16、高压半导体开关单元；
2、电抗器单元；
3、测量单元；31、高压测量单元；32、局部放电检测单元；33、数据采集单元；
4、主机系统；5、待评估电力电缆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1，本发明实施例的一种基于模块化逆变技术的电力电缆振荡波局部放电检测装置，包括：电抗器单元2、测量单元3、被测电缆、主机系统4和多个模块化可控电压源1。
多个模块化可控电压源1串并联后，组成所述检测装置的电压源单元。电压源单元的一端为接地端，另一端与待评估电力电缆5的一端相连接，待评估电力电缆5的另一端为接地端；电压源单元与待评估电力电缆5之间串接有电抗器单元2；测量单元3并联在待评估电力电缆5的两端。主机系统4用于向电压源单元传输控制信号，接收测量单元3传输的数据信号，根据接收到的测量数据完成待评估电力电缆5的绝缘状态评估。
每个模块化可控电压源1均包括：供电单元11、逆变单元12、电力电子开关单元13、励磁变压器14、高压半导体开关单元16和控制单元15。供电单元11与逆变单元12的输入端相连接，用于为逆变单元12供电，逆变单元12的输出端与励磁变压器14的低压侧绕组相连接，逆变单元12和励磁变压器14之间串接有电力电子开关单元13；励磁变压器14高压侧绕组并联在高压半导体开关单元16的两端。控制单元15的输出端分别与逆变单元12、电力电子开关单元13和高压半导体开关单元16相连接，用于实现它们的状态控制。本发明中，通过控制输出端串并联级数可以便捷的控制逆变电源的输出电压和容量；其中，将输出端串联可以显著的提高输出电压，将输出端并联则可显著的提高输出功率。
供电单元11包括：逆变桥和储能电容；在测试前利用市电或者发电机将储能电容充电至预设电压，在测试过程中切断设备与市电或发电机的电气连接，由储能电容为谐振电路提供有功能量。
逆变单元12，包括：1对逆变桥；其控制极与控制单元15相连，用于产生频率、占空比、相位可调的pwm调制波。例如，可以选用英飞凌公司产品。
电力电子开关单元13，由两个IGBT采用共集电极连接方式串联而成，其控制极与控制单元15相连。其可开断双向电压；在振荡波阶段关断电力电子开关，可有效降低电源端所产生的噪声对局部放电测量造成的影响。
励磁变压器14不具有接地屏蔽层，其低压侧绕组与逆变单元12的输出端相连，高压侧绕组并联在高压半导体开关单元16两端。
高压半导体开关单元16，并联在励磁变压器14输出端，由多个高压IGBT串联而成，每个IGBT均有独立的供电电路和驱动电路，驱动极通过光纤与控制单元15相连。
控制单元15，通过无线方式与主机系统4通讯，并控制逆变单元12、电力电子开关单元13和高压半导体开关单元16的通断。例如，控制单元15可采用英飞凌IGBT驱动板、Intel公司的fpga和TPLINK公司的wifi模块相结合。
电抗器单元2，采用多个电抗器串并联组成，多级串联可以提高电抗器的耐受电压，多级并联可以提高电抗器的容量，使电抗器单元2的耐压和容量与多级模块化可控电压源1的输出电压和容量相符合。
测量单元3由高压测量单元31、局部放电检测单元32和数据采集单元33组成。
高压测量单元31采用电容分压器结构，至少达到耐压500kV。
局部放电检测单元32采用“RLC”型局部放电检测阻抗，频带宽度大于等于50MHz。
数据采集单元33，具有2通道16位纵向分辨率，量程多档可调最大为50V，每通道采样率最高可达1GS/s，搭载5GB高速固态存储器，可通过无线通讯模块与主机系统4进行通讯。
主机系统4由局部放电测量软件和设备控制软件构成，其与装置其他结构无电气连接，完全通过无线通讯的方式对装置其他结构实现控制，确保操作安全。
局部放电测量软件具备数据显示和分析功能，可将测量单元所检测到的高压信号和局部放电信号以图表的形式输出，便于检测人员对被测电缆的绝缘状态进行评估。
设备控制软件主要包括逆变单元控制算法和串联谐振转振荡波控制方法。
逆变单元控制算法，采用等相位差逆变控制技术，每一级逆变桥均比上一级逆变桥延迟t时间，可通过式(1)计算得出。
式中，D为占空比，n为串联总级数，f为调制频率。
请参阅图2，以四级串联结构为例，其中U1、U2、U3、U4为每级逆变电路输出电压波形，Uo为串联后的输出电压波形。
请参阅图3，串联谐振转振荡波控制方法，当被测电缆谐振电压达到预设值后，开通高压半导体开关单元16，关断电力电子开关单元13，装置进入振荡波工作状态，被测电缆电压如图3所示。
本发明的工作原理：
大量工程经验和试验结果表明，电力电缆在频率为30-500Hz范围内的振荡波电压作用下所表现出的局部放电特性与工频电压作用下的特性非常相近，而振荡波电压所需的有功功率大大低于施加工频电压所需的有功功率，因此使用振荡波电压替代工频交流高压对电力电缆进行离线局部放电检测，可以在确保试验有效性的前提下降低对电源容量的要求。
本发明的基于模块化逆变技术的电力电缆振荡波局部放电检测装置在调频式串联谐振技术的基础上进行改进，使其适用于多种电压等级的电力电缆局部放电检测试验；利用多级逆变电路的串并联实现输出电压等级和容量的可调节，可适应从10kV值330kV电压等级的电力电缆；在串联谐振电路的逆变电路输出端设置电力电子开关，在局部放电检测阶段关断电力电子开关，避免逆变电路所产生的脉冲噪声干扰局部放电检测；在由电抗器和被测容性设备组成的谐振电路中设置高压半导体开关，在局部放电检测阶段开通高压半导体开关，使电感输入端接地，从而在被测试品上形成振荡波。利用等相位差逆变控制技术，实现多级逆变电源的相互配合，改善多级逆变串联所导致的谐波分量较高的问题。
本发明实施例的一种基于模块化逆变技术的电力电缆振荡波局部放电检测方法，包括以下4个步骤：
确定级数：根据被测试品确定采用的模块化可控电压源的串联级数，每增加一级模块化可控电压源可以使谐振电压峰值提升50kV。例如，对于8.7/10kV电力电缆振荡波局部放电检测试验只需升压至峰值24kV，则只需一级模块化可控电压源。
扫频：逆变单元12输出电压幅值和占空比不变，输出频率从30Hz一直增加到300Hz，每次增加1Hz，每个频率持续加压4个周期，谐振电压最高值对应的频率则为谐振频率。
加压：利用逆变电路输出谐振频率的电压波，使被测电缆与电抗器处于谐振状态。通过改变逆变电路的占空比，使被测电缆上电压达到预设幅值。
振荡：开通高压半导体开关单元16，关断电力电子开关单元13，使被测电缆与电抗器进入振荡波阶段，通过测量单元3检测局部放电信号。
其中，利用串联谐振技术将被测电缆升压至预设值后，闭合高压半导体开关单元16产生振荡波；在振荡波阶段，关断电力电子开关单元13，阻断来自电源端的噪声，提高局部放电检测灵敏度。所有控制单元15均通过无线连接与主机系统4连接，实现高低压隔离，保证检测的安全性。
综上，本发明提供了一种基于模块化逆变技术的电力电缆振荡波局部放电检测方法，以实现电缆的绝缘状态评估，可解决当前常见耐压试验难以发现非贯穿性绝缘缺陷、不同电压等级的电力电缆需要不同检测设备导致检测设备利用率较低等问题。本发明的方法，利用基于串联谐振原理的振荡波技术，对电缆进行局部放电检测试验，降低了电缆离线试验对电源容量的要求，提高了局部放电检测灵敏度；其利用电力电子开关隔离了逆变单元和谐振电路，避免在局部放电检测阶段逆变单元产生的脉冲信号干扰局部放电检测，提高了局部放电检测灵敏度；采用模块化逆变单元，通过改变多个模块的串并联结构，可以便捷的改变电源的输出电压和容量，使设备适用于多种电压等级的电力电缆局部放电检测，提高设备的利用率；本发明采用等相位差逆变控制技术，降低逆变输出电压的高次谐波。本发明实施例中，可通过调节模块化可控电压源的串联级数，可在被测电力电缆上施加峰值最低为3kV，最高为400kV的频率范围为30-500Hz的振荡波电压。本发明仅用一台装置即可应对多种电压等级的电力电缆局部放电检测需要，显著地提高了设备利用率，缓解了当前电力电缆离线检测装置对大功率电源的依赖问题，极大地降低了噪声干扰，提高了测量精度，具有重要的工程实用价值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，其特征在于，包括：电压源单元、电抗器单元(2)、测量单元(3)和主机系统(4)；
检测时，所述电压源单元的一端接地，另一端与待评估电力电缆(5)的一端相连接，所述待评估电力电缆(5)的另一端接地；所述电压源单元和所述待评估电力电缆(5)的连接端之间串接有电抗器单元(2)；所述测量单元(3)并联在所述待评估电力电缆(5)的两端；所述测量单元(3)与所述主机系统(4)相连接，所述主机系统(4)能够接收所述测量单元(3)输送的检测数据；
所述电压源单元由多个模块化电压源串并联组成，用于输出频率可调的正弦波；
所述模块化电压源包括：
逆变单元(12)，用于产生频率、占空比、相位可调的pwm调制波；
供电单元(11)，用于为逆变单元(12)供电；
励磁变压器(14)，所述励磁变压器(14)的低压侧绕组与所述逆变单元(12)的输出端相连接；所述励磁变压器(14)不具有接地屏蔽层；
电力电子开关单元(13)，所述电力电子开关单元(13)串接在所述逆变单元(12)和所述励磁变压器(14)之间，用于实现开断双向电压；
高压半导体开关单元(16)，所述励磁变压器(14)的高压侧绕组并联在所述高压半导体开关单元(16)的两端，所述高压半导体开关单元(16)用于在设备处于振荡波工作阶段时，为振荡电路提供通路；
控制单元(15)，用于接收外部输入信号并对所述逆变单元(12)、所述电力电子开关单元(13)和所述高压半导体开关单元(16)的开断状态进行控制；
所述模块化电压源中的控制单元(15)与所述主机系统(4)相连接，所述控制单元(15)能够接收所述主机系统(4)输送的控制信号；
所述电抗器单元(2)采用多个电抗器串并联组成；其中，所述电抗器单元(2)的耐压和容量与所述电压源单元的输出电压和容量相符合。
2.根据权利要求1所述的一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，其特征在于，所述电力电子开关单元(13)由两个IGBT采用共集电极连接方式串联而成，其控制极与控制单元(15)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，其特征在于，所述高压半导体开关单元(16)由多个高压IGBT串联而成；其中，每个IGBT均有独立的供电电路和驱动电路，驱动极与控制单元(15)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，其特征在于，所述逆变单元(12)、所述电力电子开关单元(13)和所述高压半导体开关单元(16)分别通过光纤与所述控制单元(15)相连接；所述控制单元(15)通过无线传输模式接收外部信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，其特征在于，所述供电单元(11)包括：逆变桥和储能电容；所述储能电容用于为谐振电路提供有功能量。
6.根据权利要求1所述的一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，其特征在于，测量单元(3)包括：高压测量单元(31)、局部放电检测单元(32)和数据采集单元(33)；
所述高压测量单元(31)和所述局部放电检测单元(32)的输入端作为所述测量单元(3)的输入端，所述高压测量单元(3)和所述局部放电检测单元(32)的输出端与所述数据采集单元(33)的输入端相连接，所述数据采集单元(33)的输出端与所述主机系统(4)的输入端相连接；
所述测量单元(3)的输入端与所述待评估电力电缆(5)的连接端相连接，所述测量单元(3)的接地端接地。
7.根据权利要求6所述的一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，其特征在于，所述高压测量单元(31)采用电容分压器结构，至少达到耐压500kV；
所述局部放电检测单元(32)采用“RLC”型局部放电检测阻抗，频带宽度大于等于50MHz；
所述数据采集单元(33)通过无线通讯模块与主机系统(4)进行通讯。
8.根据权利要求6所述的一种基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置，其特征在于，所述主机系统(4)加载有局部放电测量软件和设备控制软件；
所述局部放电测量软件，用于将测量单元(3)所检测到的高压信号和局部放电信号以图表的形式输出；
所述设备控制软件，用于控制各模块化电压源工作；
所述设备控制软件包括：逆变单元控制算法和串联谐振转振荡波控制方法；
所述逆变单元控制算法采用等相位差逆变控制技术，每一级逆变桥均比上一级逆变桥延迟t时间，计算公式为：
式中，D为占空比，n为串联总级数，f为调制频率；
所述串联谐振转振荡波控制方法包括：当被测电缆谐振电压达到预设值后，开通高压半导体开关单元(16)，关断电力电子开关单元(13)，装置进入振荡波工作状态。
9.一种电力电缆的绝缘状态评估方法，其特征在于，基于权利要求1所述的检测装置，包括以下步骤：
S1，根据待评估电力电缆(5)确定电压源单元的串联级数；
S2，保持电压源单元中的逆变单元(12)输出电压幅值和占空比不变，将其输出频率逐渐增加，每个频率持续加压至少3个周期，谐振电压最高值对应的频率为谐振频率；此时，高压半导体开关单元(16)关断，电力电子开关单元(13)开通；
S3，利用电压源单元输出谐振频率的电压波，使待评估电力电缆(5)与电抗器单元(2)处于谐振状态；通过改变逆变单元(12)的占空比，使待评估电力电缆(5)上的电压达到预设幅值；
S4，开通高压半导体开关单元(16)，关断电力电子开关单元(13)，使待评估电力电缆(5)与电抗器单元(2)进入振荡波阶段，通过测量单元(3)检测局部放电信号，根据获得的局部放电信号完成绝缘状态评估。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910261800.1A CN109901034B (zh) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | 基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910261800.1A CN109901034B (zh) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | 基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109901034A CN109901034A (zh) | 2019-06-18 |
| CN109901034B true CN109901034B (zh) | 2020-12-01 |
Family
ID=66954343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910261800.1A Active CN109901034B (zh) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | 基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109901034B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111220884A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-02 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 一种基于电缆合闸过电压的振荡操作波回路参数确定方法及系统 |
| CN111751679A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-09 | 中国长江电力股份有限公司 | 水轮发电机定子上层线棒交流耐压测试装置及测试方法 |
| CN113156284A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-23 | 西安西电开关电气有限公司 | 一种gis设备开关动作的干扰信号处理方法和装置 |
| CN114325258B (zh) * | 2021-12-03 | 2022-07-19 | 西南交通大学 | 一种考虑多谐振频率的变压器套管绝缘评估方法 |
| CN115047302B (zh) * | 2022-08-15 | 2022-12-30 | 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 | 基于双变压器的电缆串联谐振局部放电检测系统及方法 |
| CN116346034B (zh) * | 2023-03-19 | 2024-02-09 | 成都科创时空科技有限公司 | 适用于小型化多级电磁炮的谐振装置及其作业方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1331742A3 (en) * | 2002-01-22 | 2003-12-17 | Broadcom Corporation | Radio frequency integrated circuit |
| JP2006042464A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | Toshiba Corp | 並列無停電電源システム |
| US7072196B1 (en) * | 2005-01-28 | 2006-07-04 | Applied Pulsed Power, Inc. | Multi-stage high voltage solid state switch |
| CN201662604U (zh) * | 2010-04-02 | 2010-12-01 | 北京特种机械研究所 | 变频谐振电源 |
| CN102412739B (zh) * | 2011-12-08 | 2013-08-28 | 大连理工大学 | 一种超低频高压电源 |
| CN203858275U (zh) * | 2014-02-21 | 2014-10-01 | 南京冠亚电源设备有限公司 | 一种基于fpga的高压交联电缆测试电源 |
| CN103823092A (zh) * | 2014-02-21 | 2014-05-28 | 南京冠亚电源设备有限公司 | 一种基于fpga的高压交联电缆测试电源 |
| CN204361904U (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-27 | 扬州大学 | 一种多路隔离电压源装置 |
| US10218275B2 (en) * | 2016-08-02 | 2019-02-26 | Smart Prong Technologies, Inc. | Multi-stage voltage multiplication circuit for inverting a direct current power signal |
| CN108344925B (zh) * | 2017-01-24 | 2021-04-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种电力电缆局部放电监测装置及方法 |
| CN207573255U (zh) * | 2017-12-15 | 2018-07-03 | 四川蔚宇电气有限责任公司 | 一种基于十八脉波自耦变压整流的开关型微波高压电源 |
| CN108923678A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-30 | 中国人民解放军空军工程大学 | 多通道机载微秒脉冲等离子体流动控制电源 |
| CN109342910B (zh) * | 2018-11-29 | 2020-09-08 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 一种全电型局部放电检测装置及检测方法 |
| CN109471007A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-15 | 杭州西湖电子研究所 | 通过高压阻尼振荡波检测电抗器局部放电的方法 |
-
2019
- 2019-04-02 CN CN201910261800.1A patent/CN109901034B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109901034A (zh) | 2019-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109901034B (zh) | 基于多级式电源及串联谐振的电力电缆局部放电检测装置及评估方法 | |
| CN101349734B (zh) | 一种用于电气设备试验用的振荡波产生装置 | |
| CN108445311B (zh) | 一种电容器噪声试验回路及其试验方法 | |
| CN109342910B (zh) | 一种全电型局部放电检测装置及检测方法 | |
| CN204012751U (zh) | 一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置 | |
| CN108037430A (zh) | 一种10kV配电变压器三相局部放电试验系统 | |
| CN101975878B (zh) | 一种双稳定辐射梳状信号源 | |
| CN103743981A (zh) | 一种静止无功发生器的测试系统 | |
| CN106646271A (zh) | 一种岸电电源测试系统 | |
| CN109655744A (zh) | 一种直流断路器测试电压生成电路及生成方法 | |
| CN108663592B (zh) | 一种对拖式svg模块调试平台及方法 | |
| CN107015130B (zh) | 一种复合式电缆绝缘性能测试装置 | |
| CN203720284U (zh) | 一种静止无功发生器的测试系统 | |
| CN210669533U (zh) | 一种高压电力滤波装置的谐振点调试回路 | |
| CN109342826B (zh) | 电感测试机 | |
| Yang et al. | Implementation of a Novel Very Low Frequency Cosine-Rectangular Voltage Generator for Insulation Testing of Power Cables | |
| CN210894558U (zh) | 一种电缆状态检测装置 | |
| CN110824345A (zh) | 基于无线控制技术的便携式10kV隔离开关交流耐压试验装置 | |
| CN104345255A (zh) | 基于低压相控开关无局放衰减振荡波高压电源 | |
| CN204177920U (zh) | 基于低压相控开关无局放衰减振荡波高压电源 | |
| CN219574277U (zh) | 一种便携式振荡波加压局放试验装置 | |
| CN212872661U (zh) | 一种用于低压配电设备谐波电阻参数辨识的实验装置 | |
| CN219143339U (zh) | 一种三相中频交流恒流源 | |
| CN208971147U (zh) | 10kV动态无功补偿装置 | |
| CN210427678U (zh) | 特高压大电容量设备介质损耗测试装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240514 Address after: No. 669, Aerospace Middle Road, National Civil Aerospace Industry Base, Xi'an City, Shaanxi Province 710199 Patentee after: Electric Power Research Institute of State Grid Shaanxi Electric Power Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: XI'AN JIAOTONG University Patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Address before: Beilin District in Shaanxi province Xi'an City friendship road 710054 No. 308 Patentee before: STATE GRID SHAANXI ELECTRIC POWER Research Institute Country or region before: China Patentee before: XI'AN JIAOTONG University Patentee before: STATE GRID CORPORATION OF CHINA |