电缆绝缘局部放电缺陷及绝缘状态耐压检测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电力设备绝缘局部放电缺陷及绝缘状态耐压检测方法及装置，特 别是设及一种适用于电力电缆绝缘局部放电缺陷及绝缘状态耐压检测方法及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了改善城市环境，保障电网的安全可靠运行，配电电缆正逐步替代传统 的架空线，越来越广泛的应用于配电网建设中。然而随着近年来我国电缆制造行业技术进 步W及城市输配电网大量采用地下电力电缆，由于电力电缆本体绝缘制造缺陷、电缆及附 件施工安装质量缺陷和电缆附件制造质量缺陷导致电缆线路运行故障的现象日益严重。由 于电缆埋于地下，一旦出现故障，其故障查找非常困难、耗时长，影响电网的正常运行，造成 较大的经济损失，对居民的日常生活、生产部口的日常生产W及其他社会非生产部口的照 常运转造成诸多不便。
[0003] 国内外已有了大量不同种类的电缆绝缘状态检测技术。相比较可W看出，超低频 电压检测技术有着其他几种检测技术没有的优点，在保证测试设备体积轻便的基础上，能 充分的激发出电缆试品的局部放电信号，因此，超低频检测技术在电缆水树枝老化检测上 更有着很大的优势。按照美国电机学会给出的超低频试验导则，适用于配电电缆超低频检 测的电压波形有四种：余弦方波，正弦波，双极性矩形波，调制的其他正负极性变化的直流 阶跃波。超低频正弦波产生或需要调制和解调的过程，对滤波功能要求较高，要么使用旋转 电机，体积庞大，不够灵活；而余弦方波产生过程中开关的控制策略复杂，需要时刻判断电 容峰值。矩形波类似于直流耐压试验，仅仅是多了 5s-次的换向过程，无法很好的等效电 缆的正常工作状态，而调制的直流阶跃波需要更加复杂的工业数字控制技术。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种控制结构简单，对电缆损伤更小的电缆绝缘 局部放电缺陷及绝缘状态耐压检测方法及装置。
[0005] 本发明采用的技术方案如下；一种电缆绝缘状态诊断方法，具体方法为；在被检 测电缆上施加周期变化的指数波形电压；在指数波下降沿或上升沿通过所述指数波高电 压，激励所述被检测绝缘电缆的局部放电信号；对局部放电信号进行采集记录，分析局部放 电缺陷的局部放电特征参数；
[0006] 所述周期变化的指数波形电压的波形满足W下表达式：
[0007]
[000引其中，U。为所述周期变化的指数波形电压的波形；V1。为预设的电压幅值；a为指 数波形衰减参数，其值由指数波形激励源设定参数与被检测电缆电容容值和绝缘电阻参数 决定；t。~t4依次等时间间隔分布；
[0009] 所述方法还包括耐压检测；提高施加电压等级，直至达到被检测电缆最高允许施 加电压值或加压过程中发现击穿现象或潜在击穿风险，并记录该最高电压值；随着电缆寿 命增长重复该耐压检测，记录随着电缆寿命增长发生的耐压变化趋势与数据分散性。
[0010] 作为优选，所述方法还包括；根据局部放电缺陷检测结果和耐压检测结果，利用识 别模拟法对被检测绝缘电缆的电缆绝缘状态进行评估。
[0011] 作为优选，所述局部放电特征参数包括局部放电脉冲的幅值、相位和重复率参数。
[0012] 作为优选，分析局部放电缺陷的局部放电特征参数的具体方法为；提取激励电压 波形下降沿部分，记录起始与终止时刻，在该些时刻之间局部放电脉冲采集端采集一系列 幅值不等的放电电压脉冲信号，设置逐步提高的阔值，每次将阔值W下脉冲滤去，再W固定 时间窗分割脉冲序列，根据已知的波速和被检测绝缘电缆长度进行入射脉冲和反射脉冲的 匹配，进而根据配对脉冲见的时间差计算局部放电源距离采样端的距离，进行定位，同时对 入射脉冲的幅值和与激励电压波形的相位关系进行记录，最终获得被检测绝缘电缆的局部 放电特征谱图和定位谱图。
[0013] 一种电缆绝缘局部放电缺陷及绝缘状态耐压检测装置，其特征在于，包括；
[0014] 指数波形电压激励源，用于产生周期变化的指数波形电压，并施加在被检测绝缘 电缆上；
[0015] 局部放电缺陷采集模块，与禪合采集单元相反地，在指数波的下降沿或上升沿，采 集所述被检测绝缘电缆的局部放电信号；
[0016] 局部放电特征参数分析模块，通过采集的局部放电信号，分析局部放电缺陷的局 部放电特征参数；
[0017] 作为优选，还包括绝缘状态评估模块，根据局部放电缺陷检测结果和耐压检测结 果，利用识别模拟法对被检测绝缘电缆的电缆绝缘状态进行评估。
[001引作为优选，所述指数波形电压激励源包括交流变压器、半导体开关模块、波形适应 模块和总控单元；所述交流变压器的两个输入端通过一次侧切断装置与交流电源相连；所 述变压器的两个输出端，一端通过保护电阻与半导体开关模块相连，另一端接地；所述半导 体开关模块通过高压娃堆与波形适应模块相连；所述半导体开关模块包括第一半导体开关 模块和第二半导体开关模块；所述第一半导体开关模块仅在正向充电回路与反向放电回 路中工作；所述第二半导体开关模块仅在正向放电回路与反向充电回路中工作；所述波形 适应模块包括，与高压娃堆相连的第一输入端和与交流变压器另一输出端相连的第二输入 端；所述波形适应模块还包括与被检测绝缘电缆线巧相连的第一输出端和与被检测绝缘电 缆接地线极相连的第二输出端；所述总控单元与控制一次切断装置相连，在放电阶段切断 电源，同时短路变压器一次侧；所述总控单元与第一和第二半导体开关模块相连，来调节施 加于被检测绝缘电缆上的指数电压的频率；所述总控单元与波形适应模块相连，来调节施 加于被检测绝缘电缆上的指数电压的波形形状；
[0019] 所述交流变压器的输出电压为0到30kV。
[0020] 作为优选，所述第一或第二半导体开关模块包括10个W上IGBT开关单元串联结 构的电子电力开关，每个IGBT开关单元结构包括依次相连的隔离变压器、IGBT驱动电路、IGTB巧片和缓冲保护电路；总控单元与IGBT驱动电路相连。
[0021] 作为优选，所述波形适应模块包括连接于两个输入端或两个输出端之间的隔离电 容；还包括串联与第一输入端和第一输出端之间的两个W上的IGBT模块；所述IGBT模块 包括第一IGBT晶体管和第二IGBT晶体管两个IGBT晶体管和一个参数调节电阻；所述第一 IGBT晶体管的发射极连接于参数调节电阻一端，集电极连接于参数电阻的另一端；所述第 二IGBT晶体管的集电极连接于所述参数调节电阻一端，发射极连接于所述参数电阻的另 一端；总控单元与所有IGBT晶体管的口极相连，控制每个IGBT晶体管的开断。
[0022] 作为优选，所述局部放电缺陷采集模块包括禪合电容和禪合电阻，还包括与所述 禪合电阻并联的过压保护二极管；所述禪合电容的一端与被检测绝缘电缆的线巧相连，另 一端与禪合电阻的一端相连；所述禪合电阻的另一端接地。
[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果是；1、采用指数波形电压激励，检测设备体积 小，更加轻便；激励源设备体积小，试验回路包含的功能单元数量少，通过设计合理结构的 电力电子开关还能够进一步缩小体积，减小重量；2、指数波形交流电压存在电压换向，不存 在电荷累积效应；3、指数波电压换向过程比余弦方波更慢，比正弦波快，是一种对电缆损 伤更小的检测电压；4、激励源波形形状能够随被检测绝缘电缆不同而发生适应性变化，激 励电压等级可调，能够充分、全面的对试品电缆进行绝缘状态评估，具有重要的工程实用价 值；5、能够直接采集试品的局部放电信息进行局放定位和模式识别。
【附图说