一种高压电缆动态连续介质损耗测量系统和方法与流程

本发明涉及一种高压电缆动态连续介质损耗测量系统和方法，属于介质损耗测量领域。

背景技术：

由于电缆电容量太大用50HZ电源对电力电缆试验设备过于庞大，无法进入现场试压，但人们发现用0.1HZ的交流可以替代50HZ下的耐压，所以系统广泛的使用0.1HZ的耐压试压方法。

电力电缆介质损耗(TD)是随外施加电压变化的。当前技术中，在某一电压下介质损耗(TD)只有横向的比较价值，即和同类电缆比、和自己以往在相同条件下介质损耗(TD)做比较，没有纵向数据(即和自己在不同条件下的介质损耗数据)可以比较。

传统的0.1HZ试验主要是针对高压电力电缆现场的耐压试验，近几年在做耐压的基础上，发展测量介质损耗(TD)，但测量介质损耗(TD)是基于整周期的过零检测技术；即先计电压过零的时刻为零时刻，再记录电流过零时刻，然后找出电压与电流之间的相角差，通过计算机算出介质损耗(TD)角。由于0.1HZ是低频，整周期测量介质损耗(TD)需要在10秒种才能完成，10秒内的介质损耗(TD)随电压变化的情况无法得知，而电缆随电压变化的介质损耗(TD)值曲线是判断电力电缆运行正常与否最有价值的数据，在这方面有待改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供高压电缆动态连续介质损耗测量系统和方法，它可以解决当前技术中存在的问题，实现对电缆在不同介质条件下，特别是随电压变化时的介质损耗测量，并由此判断电缆的状态和寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种高压电缆动态连续介质损耗测量系统，包括：电缆试品、低频电源、信号采集部分和处理器，所述低频电源连接电缆试品和信号采集部分，信号采集部分连接电缆试品和处理器。

优选的，所述信号采集部分包括阻容分压器、电流互感器、一号采集器、二号采集器，所述阻容分压器一端连接低频电源和电缆试品，另一端连接电流互感器，电流互感器连接低频电源和电缆试品，所述一号采集器连接阻容分压器的低压端，用于系统的电压测量，二号采集器连接电流互感器的输出端，用于系统的电流测量，一号采集器、二号采集器连接处理器。

优选的，还包括网路传输模块和数据终端，所述网路传输模块连接微处理器和数据终端。

优选的，还包括天线，所述天线连接微处理器，从而处理器向数据终端传输数据时更为稳定。

前述的低频电源由380V动力电供电，经大功率直流整流器整流，将交流变为直流供IGBT管，系统本身的振荡回路产生的一定频率的方波驱动IGBT管再将直流变成一定频率的且占空比可调电压方波，此方波经高频变压器升压再经倍压，最终形成极高的极性可变的直流高压，可以稳定的输出极高的极性可变的直流高压，方便测量。

一种高压电缆动态连续介质损耗测量方法，具体步骤包括：

S1，对电缆试品施加极性可变的电压，获得电压电流信号；

S2，处理器将获得的电压电流信号幅值归一化处理到标幺值，并得到电压电流的相角差关系曲线图；

S3，改变曲线图上Y轴的位置在±1.0之间变动，每变动一处，在X轴上找到电压、电流的相角差，这里的X轴为相角差值，Y轴为标幺后的电压、电流幅值，由电压电流相角差得到介质损耗因素值。

前述的一种高压电缆动态连续介质损耗测量方法中，还包括步骤S4，由相角差计算介质损耗后代入原来的实际电压、电流值进行计算，得到0°～360°之间任意点耐压值、介质损耗和局放量。

前述的一种高压电缆动态连续介质损耗测量方法中，还包括由多组介质损耗拟合得到升压、恒压、降压各个阶段的介质损耗随电压、时间变化曲线，进而得到升压、降压时介质损耗曲线增长趋势是否线性、是否重合，并依此判断电缆运行状况和剩余寿命。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：电力电缆介质损耗(TD)是随外施加电压变化的，本发明实现对电缆在不同介质条件下，特别是随电压变化时的介质损耗测量。通过多组介质损耗(TD)连续数据，得出升压、恒压、降压各个阶段的介质损耗(TD)随电压、时间变化曲线，进而得到升压、降压时介质损耗(TD)曲线增长趋势是否线性、是否重合等信息，并依此判断电缆运行状况和剩余寿命，填补了当前技术的空白。且测量步长自选，可以满足不同情况下的测量数据需求，系统稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的部分结构示意图；

图2是本发明的一种实施例的系统连接框图；

图3是本发明的流程图；

图4是本发明一种实施例的测量电压变化曲线图。

附图标记：1-电缆试品，2-低频电源，3-信号采集部分，4-阻容分压器，5-电流互感器，6-处理器，8-一号采集器，9-二号采集器，11-网路传输模块，12-数据终端，13-天线。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例：一种高压电缆动态连续介质损耗测量系统，如图1和图2所示，包括

电缆试品1、低频电源2、信号采集部分3和处理器6，所述低频电源2连接电缆试品1和信号采集部分3，信号采集部分3连接电缆试品1和处理器4。所述信号采集部分3包括阻容分压器4、电流互感器5、一号采集器8、二号采集器9，所述阻容分压器4一端连接低频电源2和电缆试品1，另一端连接电流互感器5，电流互感器5连接低频电源2和电缆试品1，所述一号采集器8连接阻容分压器4的低压端，用于系统的电压测量，二号采集器9连接电流互感器5的输出端，用于系统的电流测量，一号采集器8和二号采集器9连接处理器6。还包括网路传输模块11和数据终端12，所述网路传输模块11连接微处理器4和数据终端12。还包括天线13，所述天线13连接微处理器4。

其中低频电源2由380V动力电供电，经大功率直流整流器整流，将交流变为直流供IGBT管，系统本身的振荡回路产生的一定频率的方波驱动IGBT管再将直流变成一定频率的且占空比可调电压方波，此方波经高频变压器升压再经倍压，最终形成极高的极性可变的直流高压，可以稳定的输出极高的极性可变的直流高压，方便测量。0.1-1HZ低频电源加压于电力电缆，由于电缆数是容性负载的当电压升高时形成充电，可到电压下降时电缆中的电荷无处释放，即无法实现电压的交变，为此在直流高压输出端并联能量吸收阻容分压器4，以吸收多余的电荷，从而保证输出一个标准的0.1-1HZ低频高压。使其始终输出幅值、频率不变标准的低频高压。数据采集有两个独立测量采集系统，且是同时、同步采样，其中一路连接阻容分压器4的低压端，用于系统的电压测量。第二路与电流互感器5输出端相连测量流过电缆芯线中的电流值，电压和电流值经归一化处理后，改变Y轴的位置在±1.0之间变动，每变动一处，在X轴上都可以找到电压、电流的相角差，由此得到介质损耗因素值。数据经处理器6计算出最终结果后，经网路传输模块11发送至数据终端12。

由于电力电缆介质损耗是随外施加电压变化的，当前技术下，在某一电压下介质损耗只有横向的比较价值，即和同类电缆比、和自己以往在相同条件下介质损耗做比较，没有纵向数据可以比较。比如电压是0.1HZ下20KV，整个升压过程是由零开始到20KV,在20KV时刻保持60S结束，并由20KV向零降压结束，如图4所示。在这个过程中传统方法只能在20KV电压稳定时进行介质损耗测量，而升压、降压过程中没有介质损耗数据产生。本发明提供了这种可能。通过多组介质损耗连续数据，得出升压、恒压、降压各个阶段的介质损耗随电压、时间变化曲线，进而得到升压、降压时介质损耗曲线增长趋势是否线性、是否重合等信息，并依此判断电缆运行状况和剩余寿命，填补了当前技术的空白。且测量步长自选，可以满足不同情况下的测量数据需求，系统稳定可靠。

一种高压电缆动态连续介质损耗测量方法，如图3所示，具体步骤包括：

S1，对电缆试品施加极性可变的电压，获得电压电流信号；

S2，处理器将获得的电压电流信号幅值归一化处理到标幺值，并得到电压电流的相角差关系曲线图；

S3，改变曲线图上Y轴的位置在±1.0之间变动，每变动一处，在X轴上找到电压、电流的相角差，这里的X轴为相角差值，Y轴为标幺后的电压、电流幅值，由电压电流相角差得到介质损耗因素值。还里还可以包括步骤S4，由相角差计算介质损耗因素值后代入原来的实际电压、电流值进行计算，得到0°～360°之间任意点耐压值、介质损耗和局放量，并且由多组介质损耗拟合得到升压、恒压、降压各个阶段的介质损耗随电压、时间变化曲线，进而得到升压、降压时介质损耗曲线增长趋势是否线性、是否重合，并依此判断电缆运行状况和剩余寿命。本发明实现对电缆在不同介质条件下，特别是随电压变化时的介质损耗测量，填补了当前技术的空白，且测量步长自选，可以满足不同情况下的测量数据需求，系统稳定可靠。