CN210038043U - 一种基于高频脉冲电压的带电电缆绝缘状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于高频脉冲电压的带电电缆绝缘状态检测装置，本实用新型包括信号发射及接收单元和信号接收及回传单元，所述信号发射及接收单元包括高频电压脉冲单元、第一载波通信模块、第一选通设备和第一耦合电容，信号接收及回传单元包括第二耦合电容、第二选通设备、采样模块、微处理器、第二载波通信模块，本实用新型可运用选通设备将高频电压脉冲信号施加于带电电缆上，基于系统载波实现测试数据的捕捉、传输，从而为判断电缆绝缘故障情况完成数据采集功能。本实用新型解决了电缆布置环境内两端通讯受阻等问题，更高效、准确、安全地实现数据采集，检测安全准确，具有高适用性，无需断电操作，实现了数字化电缆监测。

Description

一种基于高频脉冲电压的带电电缆绝缘状态检测装置

技术领域

本实用新型涉及电缆绝缘故障带电检测装置，具体涉及一种基于高频脉冲电压的带电电缆绝缘状态检测装置。

背景技术

随着城市电网入地建设的需求发展，以XLPE（交联聚乙烯）电缆为代表的配电电缆在配电网中得到了更广泛的运用。由于目前生产及安装工艺的不足，电缆绝缘中会出现一些缺陷或杂质，导致了电缆本体及附件的故障产生并加快了电缆的绝缘老化。在电、热、机械力以及环境作用的影响下，电缆会逐渐发生劣化及老化，相应的电气性能、机械性能将无法满足电缆的正常运行要求，进而提高了电缆的故障率并降低系统运行稳定性。为了实时地把握电缆运行的状况，确定电缆的老化程度，需要引入电缆监测及诊断手段以完成其故障诊断及老化状态评估，从而保证电缆输电的连续、可靠运行。目前针对于电缆故障诊断及老化评估的方法，大多采用的断电监测的方式，其直接影响输电的可靠性，不具有灵活性；同时，具有成本高、抗干扰性差、特征表征不明显等不足。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：针对工程实际中大规模应用的电缆绝缘检测技术中线路强迫停运的问题，提出了一种基于高频脉冲电压的带电电缆绝缘状态检测装置，本实用新型能够对被测电缆主动施加高频电压作用并根据获取其电磁信号特征，从而为判断电缆绝缘故障情况完成数据采集功能，本实用新型具有带电检测不影响输电可靠性、检测连接灵活、成本低、抗干扰性强的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种带电电缆绝缘状态检测装置，包括信号发射及接收单元和信号接收及回传单元，所述信号发射及接收单元包括高频电压脉冲单元、第一载波通信模块、第一选通设备和第一耦合电容，所述高频电压脉冲单元的输出端与第一选通设备的输入端相连，所述第一选通设备的输出端与第一载波通信模块相连，且所述第一载波通信模块的输出端作为带电电缆绝缘状态检测装置的检测信号输出口，所述第一选通设备通过第一耦合电容与被检测电缆的一端相连；所述信号接收及回传单元包括第二耦合电容、第二选通设备、采样模块、微处理器、第二载波通信模块，所述第二选通设备的输出端通过采样模块与微处理器的输入端相连，所述微处理器的输出端通过第二载波通信模块与第二选通设备的输入端相连，所述第二选通设备通过第二耦合电容与被检测电缆的另一端相连。

可选地，所述高频电压脉冲单元包括驱动模块和脉冲波源，所述驱动模块的电源输入端与外部电源相连、电源输出端与脉冲波源的电源输入端相连，所述脉冲波源的输出端与第一选通设备的输入端相连。

可选地，所述高频电压脉冲单元还包括用于产生脉冲信号特征的控制模块，所述控制模块的输出端与驱动模块相连，所述控制模块包括用于和后台系统进行通讯的数据通信端口。

和现有技术相比，本实用新型具有下述优点：

1、本实用新型包括信号发射及接收单元和信号接收及回传单元，所述信号发射及接收单元包括高频电压脉冲单元、第一载波通信模块、第一选通设备和第一耦合电容，信号接收及回传单元包括第二耦合电容、第二选通设备、采样模块、微处理器、第二载波通信模块，本实用新型可运用选通设备将高频电压脉冲信号施加于带电电缆上，基于系统载波实现测试数据的捕捉、传输，从而为判断电缆绝缘故障情况完成数据采集功能，以便于后台系统对于检测信号的处理并进行信息挖掘实现电缆缺陷诊断，可实现电缆非断电条件下测量，解决了电缆布置环境内两端通讯受阻等问题，更高效、准确、安全地实现数据采集，具有带电检测不影响输电可靠性、检测连接灵活、成本低、抗干扰性强的优点。与现有检测装置及技术相比，本实用新型检测安全、准确，具有高适用性，无需断电操作，实现了数字化电缆监测。

2、本实用新型可利用带电条件下接入运用电力载波装置中已专设的耦合装置（第一耦合电容和第二耦合电容），在耦合低压侧实现了脉冲信号的接入，避免高频电压脉冲单元直接接入情况下操作高电压对装置的影响。

3、本实用新型可充分利用载波通讯系统中低-高电压耦合装置，通过选通设备实现了在不断电、不增设外部器件的条件下脉冲源的接入，并保证载波信号接入和脉冲信号接入之间可靠选择，以充分利用了电力载波通信系统中的设备资源，减少了设备成本及复杂性。

4、本实用新型设计可靠、低成本，且主要部件可移动使用，可实现多线路的测量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统结构图。

图2为本实用新型实施例得到的电磁脉冲信号波形。

图例说明：1、信号发射及接收单元；11、高频电压脉冲单元；111、驱动模块；112、脉冲波源；113、控制模块；12、第一载波通信模块；13、一选通设备；14、第一耦合电容；2、信号接收及回传单元；21、第二耦合电容；22、第二选通设备；23、采样模块；24、微处理器；25、第二载波通信模块。

具体实施方式

如图1所示，本实施例带电电缆绝缘状态检测装置包括信号发射及接收单元1和信号接收及回传单元2，信号发射及接收单元1包括高频电压脉冲单元11、第一载波通信模块12、第一选通设备13和第一耦合电容14，高频电压脉冲单元11的输出端与第一选通设备13的输入端相连，第一选通设备13的输出端与第一载波通信模块12相连，且第一载波通信模块12的输出端作为带电电缆绝缘状态检测装置的检测信号输出口，第一选通设备13通过第一耦合电容14与被检测电缆的一端相连；信号接收及回传单元2包括第二耦合电容21、第二选通设备22、采样模块23、微处理器24、第二载波通信模块25，第二选通设备22的输出端通过采样模块23与微处理器24的输入端相连，微处理器24的输出端通过第二载波通信模块25与第二选通设备22的输入端相连，第二选通设备22通过第二耦合电容21与被检测电缆的另一端相连。本实施例带电电缆绝缘状态检测装置可运用选通设备将高频电压脉冲信号施加于带电电缆上，基于系统载波实现测试数据的捕捉、传输，从而为判断电缆绝缘故障情况完成数据采集功能，以便于后台系统对于检测信号的处理并进行信息挖掘实现电缆缺陷诊断，可实现电缆非断电条件下测量，解决了电缆布置环境内两端通讯受阻等问题，更高效、准确、安全地实现数据采集，具有带电检测不影响输电可靠性、检测连接灵活、成本低、抗干扰性强的优点。

高频电压脉冲单元11用于产生高频电压脉冲。如图1所示，本实施例中高频电压脉冲单元11包括驱动模块111和脉冲波源112，驱动模块111的电源输入端与外部电源相连、电源输出端与脉冲波源112的电源输入端相连，脉冲波源112的输出端与第一选通设备13的输入端相连。驱动模块111为电压转换电路，用于根据输入控制信号将输入低频电压转换为高频电压输出。脉冲波源112用于产生高频、低压、连续的周期性的电磁脉冲信号，电磁脉冲信号的波形属性为：频率为0~5KHz、幅值为500V~1000V的交流电磁脉冲信号。高频电压脉冲单元11可实现移动化使用。

如图1所示，本实施例中高频电压脉冲单元11还包括用于产生脉冲信号特征的控制模块113，控制模块113的输出端与驱动模块111相连，控制模块113包括用于和后台系统进行通讯的数据通信端口，便于与后台系统进行交互。控制模块113根据预先确定的脉冲信号特征设计出控制信号，输入至驱动模块111中。

第一载波通信模块12为整个监测系统提供通讯通道，主要用于将回传的电磁脉冲信号输出至后台系统。

第一选通设备13、第二选通设备22可实现载波通讯及绝缘检测模式的选择，实现了带电检测，又可避免对载波通讯系统的影响。第一选通设备13、第二选通设备22能够充分利用电力载波通信系统中耦合设备资源，实现在不断电、不增设外部器件的条件下脉冲源的接入，并保证载波信号接入和脉冲信号接入之间可靠选择。

第一耦合电容14、第二耦合电容21用于隔离电力线路电压。本实施例运用第一选通设备13和第一耦合电容14设计出电力线耦合接口，将脉冲波源112所产生的电磁脉冲传输入电缆一端中，并且阻碍了系统大电压对信号源的冲击；利用第二选通设备22通过第二耦合电容21在电缆另一端构建出接收端的耦合装置，剔除掉系统电压的作用并滤除了谐波对于接受信号的影响，便于采用高采样频率的采样模块23采集波形数据。

采样模块23用于采集电磁脉冲信号，其采样频率需要达到1GHz以上；本实施例中，采样模块23具体采用采集卡实现。

微处理器24用于将采样模块23采集的电磁脉冲信号转发给第二载波通信模块25以便回传至发送端。

第二载波通信模块25为整个监测系统提供通讯通道，主要用于将回传的电磁脉冲信号输出至被检测电缆。

本实施例带电电缆绝缘状态检测装置的工作原理如下：

首先将第一选通设备13、第二选通设备22切换到绝缘检测模式的选通通道，在绝缘检测模式下，控制模块113产生脉冲信号特征给驱动模块111，驱动模块111驱动脉冲波源112将低频低电压输入转换为电磁脉冲信号并通过第一选通设备13、第一耦合电容14输出至被检测电缆的一端；同时，控制模块113将脉冲信号特征输出至后台系统；采样模块23通过第二选通设备22、第二耦合电容21从被检测电缆的另一端检测到电磁脉冲信号后并输出给微处理器24；

然后将第一选通设备13、第二选通设备22切换到载波通讯模式的选通通道，在载波通讯模式下，微处理器24将采集的信号通过第二载波通信模块25第二选通设备22、第二耦合电容21从被检测电缆的另一端回传，且第一载波通信模块12通过第一选通设备13、第一耦合电容14收到回传的电磁脉冲信号，本实施例中收到回传的电磁脉冲信号的波形具体如图2所示。同时，第一载波通信模块12将回传的电磁脉冲信号输出至后台系统。

最终，后台系统收到了控制模块113输出的脉冲信号特征、第一载波通信模块12将回传的电磁脉冲信号，其中回传的电磁脉冲信号携带了物理特性信息，例如参见王黎明等于2011年12月31日在《高电压技术》第37卷公开的《用电磁波速诊断LXPE电缆绝缘》根据电磁脉冲信号的传播速度就可以确定被检测电缆绝缘是否发生老化，从而利用本实施例带电电缆绝缘状态检测装置的数据采集功能实现了电缆绝缘故障情况判断。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型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实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于高频脉冲电压的带电电缆绝缘状态检测装置，其特征在于：包括信号发射及接收单元（1）和信号接收及回传单元（2），所述信号发射及接收单元（1）包括高频电压脉冲单元（11）、第一载波通信模块（12）、第一选通设备（13）和第一耦合电容（14），所述高频电压脉冲单元（11）的输出端与第一选通设备（13）的输入端相连，所述第一选通设备（13）的输出端与第一载波通信模块（12）相连，且所述第一载波通信模块（12）的输出端作为带电电缆绝缘状态检测装置的检测信号输出口，所述第一选通设备（13）通过第一耦合电容（14）与被检测电缆的一端相连；所述信号接收及回传单元（2）包括第二耦合电容（21）、第二选通设备（22）、采样模块（23）、微处理器（24）、第二载波通信模块（25），所述第二选通设备（22）的输出端通过采样模块（23）与微处理器（24）的输入端相连，所述微处理器（24）的输出端通过第二载波通信模块（25）与第二选通设备（22）的输入端相连，所述第二选通设备（22）通过第二耦合电容（21）与被检测电缆的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的基于高频脉冲电压的带电电缆绝缘状态检测装置，其特征在于：所述高频电压脉冲单元（11）包括驱动模块（111）和脉冲波源（112），所述驱动模块（111）的电源输入端与外部电源相连、电源输出端与脉冲波源（112）的电源输入端相连，所述脉冲波源（112）的输出端与第一选通设备（13）的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的基于高频脉冲电压的带电电缆绝缘状态检测装置，其特征在于：所述高频电压脉冲单元（11）还包括用于产生脉冲信号特征的控制模块（113），所述控制模块（113）的输出端与驱动模块（111）相连，所述控制模块（113）包括用于和后台系统进行通讯的数据通信端口。

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