CN112462208A - 一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，涉及一种直流电缆测试领域。目前，直流电缆绝缘诊断和评价装置所测量的信号往往比较单一，无法准确、全面评价直流电缆系统绝缘状况。本发明包括光纤测温单元、环境控制单元、线芯温控单元、直流高压施加单元、空间电荷测量单元、泄漏电流测量单元、局部放电测量单元及与上述单元相连的控制主机；控制主机设有温控模块、模拟工况模块、多工况运行参数计算模块、模拟缺陷模块；本技术方案可采集多个表征直流电缆绝缘状态的关键特征参数，综合性强，克服单一参数分析绝缘状态的弊端，得到的数据更直接、真实地反映直流电缆绝缘实际状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流电缆测试领域，尤其涉及一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统。
背景技术
高压直流电缆在运行维护过程中的绝缘状态诊断和性能评估对于保障直流输电线路的安全运行至关重要。目前,直流电缆绝缘诊断和评价装置所测量的信号往往比较单一，多从空间电荷、局部放电、泄漏电流等单一参数变化的角度分析直流电缆绝缘状况。但这些运行参数之间具有关联性，仅使用单一参数无法准确、全面评价直流电缆系统绝缘状况。因此需要研究基于多参量的直流电缆系统绝缘诊断和性能测试方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，以达到直流电缆全面诊断和测试目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，包括两段相同型号的被试电缆样品，其中一段为试验电缆，一段为模拟电缆；试验电缆的两端之间设用于向试验电缆施加直流高压的直流高压施加单元，并形成试验回路；模拟电缆两端短接形成模拟回路；模拟电缆的各层设有温度传感器，试验电缆的表面设有温度传感器，还包括：
光纤测温单元：包括缠绕在试验电缆外部的光纤，用于测量试验电缆外护层温度；
环境控制单元：用于控制电缆外界环境温度；
线芯温控单元：包括设于试验电缆、模拟电缆上的升流器、电流互感器和用于采集试验电缆、模拟电缆温度的所述温度传感器；
空间电荷测量单元：设于微气候室中，用于测量试验电缆空间电荷；
泄漏电流测量单元：用于测量试验电缆泄漏电流；
局部放电测量单元：用于测量试验电缆局部放电值；
控制主机：与光纤测温单元、环境控制单元、线芯温控单元、直流高压施加单元、空间电荷测量单元、泄漏电流测量单元、局部放电测量单元相连；其设有温控模块、模拟工况模块、多工况运行参数计算模块、模拟缺陷模块；温控模块基于线芯温控单元和环境控制单元信息，实现线芯温度和绝缘温度梯度的控制；模拟工况模块模拟电缆运行过程中面临的不同工况，每一个线芯温度和绝缘温度梯度的组合均能代表一种运行工况；多工况运行参数计算模块基于采集的空间电荷、泄漏电流和局部放电值，根据不同参数的变化趋势，得到不同工况下多种运行参数变化规律；模拟缺陷模块模拟制造电缆不同缺陷，得到不同缺陷下各参数变化趋势，得到直流电缆系统绝缘缺陷的发生、发展以及导致绝缘失效表征规律，以直接、真实地反映直流电缆绝缘实际状态。采用型号与试验电缆一致的、各层均有热电偶测温的模拟电缆作为温度参考，测量模拟回路各层温度分布，间接采集试验电缆的导体温度，模拟电缆的温度作用控制试验电缆温度的依据；设模拟回路，可以不破坏试验电缆绝缘，使试验电缆与实际接近，提高直流电缆绝缘空间电荷分布测量结果的真实性、准确性。本技术方案集成空间电荷测量、泄漏电流测量、局部放电测量等多种功能，可从多个维度全面综合评估电缆绝缘状态。同时，设置环境控制单元和线芯温控单元，可实现绝缘温差精确控制，得到电缆绝缘不同运行参数与温度梯度之间的关联性，为绝缘高压直流电缆系统运行状况评价及运维提供可靠依据。
作为优选技术手段：环境控制单元采用微气候室，部分试验电缆和部分模拟电缆位于微气候室中，环境控制单元控制气微气候室的温度。采用微气候室，使室内的温度更为均匀、准确，温度调节也更为快速，有利于提高工作的准确性。微气候室可实现室内空气温度20~60℃可调，准确控制电缆外界环境温度。
作为优选技术手段：所述的空间电荷测量单元设于微气候室中，用于测量在微气候室中试验电缆的空间电荷信息。提高空间电荷测量的准确性，空间电荷测量可采用空间电荷测试电极，利用激光压力波法空间电荷测试系统对真实电缆而非绝缘切片进行空间电荷测量。
作为优选技术手段：所述的温度传感器设于微气候室中的试验电缆和模拟电缆上，用于采集试验电缆和模拟电缆温度信息；所述的光纤测温单元的光纤位于微气候室外的试验电缆上。采用不同位置及不同的方式上对试验电缆进行测温，可作为相互的参照，有助于提高试验的准确性，有利于开展不同项目的测试 。
作为优选技术手段：在模拟电缆上多处打孔，打孔深度包含至导体层、绝缘层、填充层，在打孔处安装温度传感器；设于模拟电缆上的温度传感器测温范围覆盖导体层、绝缘层、填充层及外表皮；在试验电缆外表皮处安装温度传感器；通过温度传感器实时监测模拟电缆各结构层温度状态，认为模拟电缆与试验电缆在同一条件温度一致，即模拟电缆绝缘温度即为试验电缆绝缘温度。
作为优选技术手段：其特征在于：模拟电缆外套1个升流器及1个电流互感器；试验电缆上设有多个升流器及1个电流互感器；试验电缆的两端处设应力锥；直流高压施加单元设于两应力锥之间；模拟电缆的两端之间通过短接端子对接形成模拟回路。试验电缆上设的升流器数目与模拟电缆上的升流器数目不同，在降低试验成本的同时，也可以对试验电缆开展不同的测试项目。
有益效果：
本技术方案可采集多个表征直流电缆绝缘状态的关键特征参数，综合性强，克服单一参数分析绝缘状态的弊端，得到的数据更直接、真实地反映直流电缆绝缘实际状态。
本技术方案可实现直流电缆绝缘温差的精确控制，并实现数据全自动采集和存储，研究不同工况下多种运行参数变化规律。
本技术方案可开展直流电缆的多项研究性试验，形成基于多参数协同分析的直流电缆系统状态评价方法与运维策略积累基础运行数据。
附图说明
图1是本发明的结构框图本发明的结构原理图。
图2是本发明的工作原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明包括光纤测温单元、环境控制单元、线芯温控单元、直流高压施加单元、空间电荷测量单元、泄漏电流测量单元、局部放电测量单元及与上述单元相连的控制主机。
以下对各单元的设置、作用等做进一步的解释。
如图2所示，本发明用两段相同型号的被试电缆样品进行测试，其中一段为试验电缆，一段为模拟电缆；试验电缆的两端之间设用于向试验电缆施加直流高压的直流高压施加单元，并形成试验回路；模拟电缆两端短接形成模拟回路；模拟电缆的各层设有温度传感器，试验电缆的表面设有温度传感器，在模拟电缆上多处打孔，打孔深度包含至导体层、绝缘层、填充层，在打孔处安装温度传感器；设于模拟电缆上的温度传感器测温范围覆盖导体层、绝缘层、填充层及外表皮；在试验电缆外表皮处安装温度传感器；通过温度传感器实时监测模拟电缆各结构层温度状态，认为模拟电缆与试验电缆在同一条件温度一致，即模拟电缆绝缘温度即为试验电缆绝缘温度。
光纤测温单元：包括缠绕在试验电缆外部的光纤，用于测量试验电缆外护层温度。所述的光纤测温单元的光纤位于微气候室外的试验电缆上。采用不同位置及不同的方式上对试验电缆进行测温，可作为相互的参照，有助于提高试验的准确性，有利于开展不同项目的测试 。
环境控制单元：环境控制单元采用微气候室，部分试验电缆和部分模拟电缆位于微气候室中，环境控制单元控制气微气候室的温度。采用微气候室，使室内的温度更为均匀、准确，温度调节也更为快速，有利于提高工作的准确性。微气候室可实现室内空气温度20~60℃可调，准确控制电缆外界环境温度。
线芯温控单元：包括设于试验电缆、模拟电缆上的升流器、电流互感器和用于采集试验电缆、模拟电缆温度的所述温度传感器；所述的温度传感器设于微气候室中的试验电缆和模拟电缆上，用于采集试验电缆和模拟电缆温度信息。
空间电荷测量单元：其设于微气候室中，用于测量在微气候室中试验电缆的空间电荷信息。提高空间电荷测量的准确性，空间电荷测量利用电声脉冲法对真实电缆而非绝缘切片进行空间电荷测量。
泄漏电流测量单元：用于测量试验电缆泄漏电流。
局部放电测量单元：用于测量试验电缆局部放电值。
控制主机：与光纤测温单元、环境控制单元、线芯温控单元、直流高压施加单元、空间电荷测量单元、泄漏电流测量单元、局部放电测量单元相连；其设有温控模块、模拟工况模块、多工况运行参数计算模块、模拟缺陷模块；温控模块基于线芯温控单元和环境控制单元信息，实现线芯温度和绝缘温度梯度的控制；模拟工况模块模拟电缆运行过程中面临的不同工况，每一个线芯温度和绝缘温度梯度的组合均能代表一种运行工况；多工况运行参数计算模块基于采集的空间电荷、泄漏电流和局部放电值，根据不同参数的变化趋势，得到不同工况下多种运行参数变化规律；模拟缺陷模块模拟制造电缆不同缺陷，得到不同缺陷下各参数变化趋势，得到直流电缆系统绝缘缺陷的发生、发展以及导致绝缘失效表征规律，以直接、真实地反映直流电缆绝缘实际状态。采用型号与试验电缆一致的、各层均有热电偶测温的模拟电缆作为温度参考，测量模拟回路各层温度分布，间接采集试验电缆的导体温度，模拟电缆的温度作用控制试验电缆温度的依据；设模拟回路，可以不破坏试验电缆绝缘，使试验电缆与实际接近，提高直流电缆绝缘空间电荷分布测量结果的真实性、准确性。本技术方案集成空间电荷测量、泄漏电流测量、局部放电测量等多种功能，可从多个维度全面综合评估电缆绝缘状态。同时，设置环境控制单元和线芯温控单元，可实现绝缘温差精确控制，得到电缆绝缘不同运行参数与温度梯度之间的关联性，为绝缘高压直流电缆系统运行状况评价及运维提供可靠依据。
为适应不同的测试的同时，降低成本；模拟电缆外套1个升流器及1个电流互感器；试验电缆上设有多个升流器及1个电流互感器；试验电缆的两端处设应力锥；直流高压施加单元设于两应力锥之间；模拟电缆的两端之间通过短接端子对接形成模拟回路。试验电缆上设的升流器数目与模拟电缆上的升流器数目不同，在降低试验成本的同时，也可以对试验电缆开展不同的测试项目。
以上图1、2所示的一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，包括两段相同型号的被试电缆样品，其中一段为试验电缆，一段为模拟电缆；试验电缆的两端之间设用于向试验电缆施加直流高压的直流高压施加单元，并形成试验回路；模拟电缆两端短接形成模拟回路；模拟电缆的各层设有温度传感器，试验电缆的表面设有温度传感器，其特征在于还包括：
光纤测温单元：包括缠绕在试验电缆外部的光纤，用于测量试验电缆外护层温度；
环境控制单元：用于控制电缆外界环境温度；
线芯温控单元：包括设于试验电缆、模拟电缆上的升流器、电流互感器和用于采集试验电缆、模拟电缆温度的所述温度传感器；
空间电荷测量单元：用于测量试验电缆空间电荷；
泄漏电流测量单元：用于测量试验电缆泄漏电流；
局部放电测量单元：用于测量试验电缆局部放电值；
控制主机：与光纤测温单元、环境控制单元、线芯温控单元、直流高压施加单元、空间电荷测量单元、泄漏电流测量单元、局部放电测量单元相连；其设有温控模块、模拟工况模块、多工况运行参数计算模块、模拟缺陷模块；温控模块基于线芯温控单元和环境控制单元信息，实现线芯温度和绝缘温度梯度的控制；模拟工况模块模拟电缆运行过程中面临的不同工况，每一个线芯温度和绝缘温度梯度的组合均能代表一种运行工况；多工况运行参数计算模块基于采集的空间电荷、泄漏电流和局部放电值，根据不同参数的变化趋势，得到不同工况下多种运行参数变化规律；模拟缺陷模块模拟制造电缆不同缺陷，得到不同缺陷下各参数变化趋势，得到直流电缆系统绝缘缺陷的发生、发展以及导致绝缘失效表征规律，以直接、真实地反映直流电缆绝缘实际状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，其特征在于：环境控制单元采用微气候室，部分试验电缆和部分模拟电缆位于微气候室中，环境控制单元控制气微气候室的温度。
3.根据权利要求2所述的一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，其特征在于：所述的空间电荷测量单元设于微气候室中，用于测量在微气候室中试验电缆的空间电荷信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，其特征在于：所述的温度传感器设于微气候室中的试验电缆和模拟电缆上，用于采集试验电缆和模拟电缆温度信息；所述的光纤测温单元的光纤位于微气候室外的试验电缆上。
5.根据权利要求4所述的一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，其特征在于：在模拟电缆上多处打孔，打孔深度包含至导体层、绝缘层、填充层，在打孔处安装温度传感器；设于模拟电缆上的温度传感器测温范围覆盖导体层、绝缘层、填充层及外表皮；在试验电缆外表皮处安装温度传感器；通过温度传感器实时监测模拟电缆各结构层温度状态，认为模拟电缆与试验电缆在同一条件温度一致，即模拟电缆绝缘温度即为试验电缆绝缘温度。
6.根据权利要求5所述的一种基于多参量的直流电缆绝缘诊断及性能测试系统，其特征在于：模拟电缆外套1个升流器及1个电流互感器；试验电缆上设有多个升流器及1个电流互感器；试验电缆的两端处设应力锥；直流高压施加单元设于两应力锥之间；模拟电缆的两端之间通过短接端子对接形成模拟回路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210309 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |