电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置及其系统的制作方法

本实用新型涉及电力设备绝缘检测技术及其应用领域，特别是涉及电力电缆局部放电检测与定位相关技术领域。

背景技术：

随着我国城镇化进程加快，城市配电网中电缆的安装和使用量越来越大。如何确保大量电缆的安全运行、提高电网供电可靠性成为配电网运行和管理的突出问题。近年来发展起来的配电电缆局部放电检测与定位技术，由于非侵入、无损、高效等优点得到人们的广泛关注。

发明专利CN 104655995A公开了一种电力电缆局放源双端定位方法，测量单元设置在电力电缆近端，触发反射单元设置在电力电缆远端，局放信号达到近端测量单元，同时将脉冲信号发送到发射模块放大并通过另外一个高频电缆互感器发送到电缆，并传输到测量端定位局放源。

从上述专利公开的技术特征可知，其研究重点主要在于双端定位基本原理与思路，然而，在实际应用中，如何判别接收的信号就是目标信号是一个难题，因为在实际应用中，发射模块发出的脉冲信号会非常弱，而在噪声等其他干扰信号非常强大的情况下，无法准确接收到目标信号。

为了解决以上技术问题，有人提出将发出的目标脉冲信号放大后再发出，使强大的目标脉冲信号容易被接收到，这样做在一定程度上可以解决一定的技术问题。然而，本领域技术人员均知，无论是发出的脉冲信号还是噪声信号或者是其他干扰信号，其随着距离的增大，其均表现为正弦衰减信号，这样，在实际应用中，会将干扰信号误当成目标脉冲信号接收。这样，对于整个检测系统来讲，其最终的准确率将大打折扣。

为了解决以上技术问题，实有必要提供一种可以解决以上技术问题的技术方案。

技术实现要素：

本实用新型提供了电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置及其系统和方法，从脉冲本身的特征出发，采用具有脉冲发射与信号传感功能于一体的复合式同步单元，着眼于如何获得有效的特征脉冲、增强现场抗干扰能力以及准确定位放电位置，为电缆局部放电定位提供基础与保障。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置，包括特征脉冲整形单元WH，该特征脉冲整形单元WH包括输入端口a和输入端口b以及输出端口c和输出端口d，该特征脉冲整形单元WH包括由稳压电容C1耦合在一起的第一电路和第二电路，其中，所述第一电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，其中，串联在一起的第一二极管D1和第二二极管D2与串联在一起的第三二极管D3和第四二极管D4并联连接，所述输入端口a连接在第一二极管D1和第二二极管D2之间的结点，所述输入端口b连接在第三二极管D3和第四二极管D5之间的结点；所述第二电路包括串联的电感L1和第五二极管D5，所述第五二极管两端并联有电容C2，在第二电路的输出端进一步连接有电容C3，该电容C3并联在脉冲发生装置的输出端口c和输出端口d两端。

所述特征脉冲整形单元WH的输出端进一步连接有特征脉冲发生单元RPG，所述特征脉冲发生单元RPG主要由第六二极管D6、第四电容C4、脉冲变压器T、第五电容C5以及第七二极管D7构成；所述的特征脉冲发生单元RPG的输入端口1与第六二极管D6的阳极相连，第六二极管D6的阴极与第四电容C4左端连接，第四电容C4右端与脉冲变压器T原边11点连接，脉冲变压器T原边12点与输入端口2连接；脉冲变压器T副边21点与第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端与第七二极管D7的阳极以及输出接口3相连，第七二极管D7的阴极与脉冲变压器T的22点以及输出端口4相连。

所述脉冲变压器T的最高脉冲频率可达10MHz，绝缘强度为20kV。

电源插座通过工频变压器连接在所述特征脉冲整形单元WH的输入端。

所述工频变压器TF采用跑道型磁芯结构，其原边和副边电气隔离。

所述工频变压器TF的原边分别连接在电源插座的零线和火线上，所述工频变压器TF的副边分别连接在特征脉冲整形单元WH的两个输入端。

所述工频变压器TF的绝缘等级不低于20kV。

一种电力电缆局部放电双端定位用局部放电信号的检测系统，包括套接在待测电缆近端的第一高频电流互感器，该第一高频电流互感器的输出端连接有测量单元，通过测量单元发送脉冲发生装置产生的高斯特征脉冲，在待测电缆的远端卡钳有第二高频电流互感器，该第二高频电流互感器的输入端连接有反射单元，用于接收和识别从测量单元发送的高斯特征脉冲；所述第一高频电流互感器的输入端和第二高频电流互感器的输出端分别连接有电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置；所述高斯特征脉冲曲线与干扰源产生的正弦衰减曲线完全不同。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型特征脉冲发生装置用于长距离电力电缆局部放电检测与定位时，具备特征辨识方便、脉冲幅值可调、重复频率可调等特点，提高了电缆双端同步的可靠性、准确性与抗干扰能力。当被测电缆较长时，在被测电缆的近端放置测量单元，在其远端设置同步单元；电缆近端测量单元通过第一高频电流传感器将高斯特征脉冲经过电缆传输到电缆远端，远端同步单元检测到高斯特征脉冲后立即通过第二高频电流传感器反射相同特征高斯脉冲，通过计算局部放电脉冲时间差定位局放源位置。本实用新型为长距离电力电缆局部放电定位提供了全新的解决方案。

【附图说明】

以上所述仅是本实用新型方案概述，为了更清楚说明本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作详细说明。

图1为本实用新型电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置与系统的组成示意图。

图2为本实用新型电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置与系统脉冲整形单元(WH)的组成示意图。

图3为本实用新型电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置与系统特征脉冲发生单元(RPG)基本组成示意图。

【具体实施方式】

请参阅图2所示，本实用新型公开了电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置，主要包括电源插座、工频变压器TF、特征脉冲整形单元WH、特征脉冲发生单元RPG。

所述电源插座具有三个触点G、N、L，其中触点G接地，触点N(零线)与工频变压器TF原边1脚相连，触点L(火线)与工频变压器TF原边2脚相连。所述工频变压器TF副边3脚与特征脉冲整形单元WH输入端a点相连，工频变压器TF副边4脚与特征脉冲整形单元WH输入端b点相连。所述特征脉冲整形单元WH输出端c点与特征脉冲发生单元RPG1脚连接，特征脉冲整形单元WH输出端d点与特征脉冲发生单元RPG2脚连接。特征脉冲发生单元RPG3脚与被测电缆的一端相连，特征脉冲发生单元RPG的4脚与被测电缆的另一端相连。

所述工频变压器TF采用跑道型磁芯结构，原边输入电压有效值为220VAC，副边输出电压有效值为100VAC，副边中间有抽头，抽头为公共接地端。所述工频变压器TF变压器采用隔离结构，原边与副边完全电气隔离。所述工频变压器TF绝缘等级为不低于20kV。

所述特征脉冲整形单元WH主要由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、稳压电容C1、谐振电感L1、第五二极管D5、第二电容C2、第三电容C3构成。

所述的特征脉冲发生装置的输入端口a与第一二极管D1的阳极以及第二二极管D2的阴极连接；输入端口b与第三二极管D3的阳极以及第四二极管D4的阴极连接；第一二极管D1的阴极与第三二极管D3的阴极、稳压电容C1的上端以及谐振电感L1的左端相连；第二二极管D2的阳极与第四二极管D4的阳极、稳压电容C1的下端、第三电容C3的下端以及输出端口d相连。谐振电感L1的右端与第五二极管D5的阳极以及第二电容C2的左端连接。第五二极管D5的阴极与第二电容C2的右端、第三电容C3上端以及输出接口c相连。

所述特征脉冲发生单元RPG主要由第六二极管D6、第四电容C4、脉冲变压器T、第五电容C5以及第七二极管D7构成。

所述的特征脉冲发生单元RPG输入端口1与第六二极管D6的阳极相连，第六二极管D6的阴极与第四电容C4左端连接，第四电容C4右端与脉冲变压器T原边11点连接，脉冲变压器T原边12点与输入端口2连接；脉冲变压器T副边21点与第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端与第七二极管D7的阳极以及输出接口3相连，第七二极管D7的阴极与脉冲变压器T的22点以及输出端口4相连。

所述脉冲变压器T的最高脉冲频率可达10MHz，绝缘强度为20kV。

本实用新型还公开的一种基于电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置的局部放电信号检测系统，包括套接在待测电缆近端的第一高频电流互感器，该第一高频电流互感器的输出端连接有测量单元，通过测量单元发送脉冲发生装置产生的高斯特征脉冲，在待测电缆的远端卡钳有第二高频电流互感器，该第二高频电流互感器的输入端连接有反射单元，用于接收和识别从测量单元发送的高斯特征脉冲。

在本实用新型局部放电信号检测系统中，需要两个本实用新型的特征脉冲发生装置，其中一个连接在第一高频电流互感器的输入端，用于产生高斯特征脉冲，另外一个连接在第二高频电流互感器的输出端，当第二高频电流互感器接收到高斯特征脉冲后，其发出指令，使连接在其输出端的特征脉冲发生装置产生出相同的高斯特征脉冲并反射回待测电缆的近端，当待测电缆近端通过第一高频电流互感器接收到反射的高斯特征脉冲后，即可通过计算局部放电脉冲时间差而定位局放源得位置。

具体包括以下步骤：

首先将第一高频电流互感器套接在电力电缆近端，其信号输出端与测量单元相连接；然后将第二高频电流互感器套卡钳于电力电缆的远端，其接口端与远端反射单元相连接；通过测量单元发送激励脉冲，向电力电缆的远端传播，远端反射单元在电力电缆的远端接收同步特征脉冲并识别后，通过第二高频电流互感器立即发送同样特征的脉冲给近端测量单元，近端测量单元通过第一高频电流互感器接收反射特征脉冲，测得总时间为T，这样特征脉冲沿整个电缆的单向播时间可知为T/2，传播速度v＝2L/T，L为电缆总长度；局部放电在某时刻发生，脉冲向电缆两端传播，根据电缆近端记录波形，第一电流传感器在时间t1接收到第一个脉冲，在时间t2接收到另一端反射回来的第二个脉冲，则局部放电发生的位置x可通过公式：x＝(T+t1-t2)v/2计算。

本实用新型所述的高斯特征脉冲曲线与正弦衰减曲线完全不同，通过对比，可以很轻易地将该脉冲与噪声等其他干扰源产生的脉冲相区分。

本实用新型公开的重复特征脉冲发生装置产生纳秒级陡前沿高斯特征脉冲，通过调节特征脉冲发生单元(RPG)中的电路参数可改变特征脉冲上升沿、特征脉冲宽度以及特征脉冲重复频率。该特征脉冲发生装置用于长距离电力电缆局部放电检测与定位时，具备特征辨识方便、脉冲幅值可调、重复频率可调等特点，提高了电缆双端同步的可靠性、准确性与抗干扰能力。当被测电缆较长时，在被测电缆的近端放置测量单元，在其远端设置同步单元；电缆近端测量单元通过第一高频电流传感器将高斯特征脉冲经过电缆传输到电缆远端，远端同步单元检测到高斯特征脉冲后立即通过第二高频电流传感器反射相同特征高斯脉冲，通过计算局部放电脉冲时间差定位局放源位置。本实用新型为长距离电力电缆局部放电定位提供了全新的解决方案。

本实用新型提供电力电缆局部放电双端定位用特征脉冲发生装置，具有安全、便携、准确等特点，解决了当前长距离电缆局部放电定位同步脉冲的上升沿陡度、脉冲宽度、重复频率不能调整而导致局部放电定位失准、受现场干扰导致无法定位等问题，弥补了当前电力电缆局部放电检测与定位技术在实际应用中的不足。

采用该设计后，本实用新型至少具有如下优点：

1、本实用新型采用隔离式架构设计，工频变压器与脉冲变压器均具有足够绝缘水平，保证了人员操作仪器时的安全性；

2、使用本实用新型专利进行现场检测时，操作人员通过调节特征脉冲发生单元(RPG)的脉冲前沿调节电容C4以及脉冲后沿调节电容C5，可方便地调整高频特征脉冲的指数上升沿、下降沿、脉冲宽度与重复频率。提高了工作人员检测的效率，通过调节脉冲的前沿陡度可提高起始时刻的判定准确程度，从而提高定位精度并增强现场抗干扰能力。

3、现场测试时，本实用新型所述装置既可以与电缆振荡波测试系统配套使用从而实现长电缆的局部放电定位，又可以单独设置为带电检测系统实现局部放电带电定位局放源，具有一机多能的特点。

可见，本实用新型创造性地解决了在长距离电力电缆局部放电检测现场，可方便地调节特征脉冲发生单元的电路参数，实现高频特征高斯脉冲的上升沿、脉冲宽度与重复频率调节，提高了现场检测效果、定位精度以及抗干扰能力。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例子而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。