一种适用于海上风电场的海底电缆检测装置的制作方法

本实用新型涉及电缆故障检测领域，具体涉及一种适用于海上风电场的海底电缆检测装置。

背景技术：

海上风电具有可再生、无碳排放的优势，且远离人民中心生活区域，可大规模开发而不占用有限的土地资源，在科技迅猛发展，能源问题日益严重的今天，受到越来越多的重视，并日渐成为沿海地区风力资源的重要支柱。

海上风电场的电能输送一般采用海底电缆的方式，尤其是远海大规模海上风电场的集群电能输送，直流电缆是目前能够实现最经济、最可靠的输电方式。由于海水的腐蚀及海底环境的复杂性，海底电缆往往要求比陆缆具有更好的水密性、抗腐蚀性及机械强度，因此海底电缆采用铅护套和较强的铠装，绝缘上更多地采用充油电缆，同时，海底电缆中间没有陆缆那样的绝缘或直通接头，海底电缆中间接头与陆缆也有较大区别。近年来我国对海上风电愈来愈关注，但是主要集中在风电场的规划、柔性直流输电系统的搭建及集群并网等问题上，对海上风电场的集群电能输送过程中电缆故障检测少有研究。随着海底电缆投入运行时间的渐增，海底电缆出现不同程度的绝缘故障不可避免，能够实时监测海底电缆运行状况的检测装置亟待研究。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型公开了一种适用于海上风电场的海底电缆检测装置，应用于海底电缆的故障检测。本装置不仅适用于普通电缆的故障检测，而且适用于结构有所不同、电缆接头差异的海底电缆故障检测。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种适用于海上风电场的海底电缆检测装置，包括电源模块、优化Marx电路、IGBT驱动电路、高速数据采集模块、小波降噪处理模块、结果分析模块，其中，所述电源模块与IGBT驱动电路分别与优化Marx电路连接，所述优化Marx电路与所测海底电缆连接，所述高速数据采集模块与所测海底电缆连接，便于采集海底电缆相关数据，所述高速数据采集模块与小波降噪处理模块连接，并将采集到的数据传送给小波降噪处理模块进行去粗、降噪处理，所述小波降噪处理模块与结果分析模块连接，并将处理后的数据传送给结果分析模块。

进一步的，所述优化Marx电路在经典Marx电路原理的基础上采用IGBT替代所述经典Marx电路内部的球隙进行放电，使得电路具有可控性，并增设二极管，提高了电路的充电效率。

进一步的，所述IGBT驱动电路包括：IXDN609驱动芯片及防止振荡的并联三极管、并联稳压管和电阻，限制过电压，防止击穿。

进一步的，所述高速数据采集模块包括：20MSPS模数转换器AD9200、存储器ID71V016SA及由EPM3256的部分资源设计的高速ADC控制器。

进一步的，所述小波降噪处理模块在ADSP21160上根据小波降噪的算法写入程序。

进一步的，所述结果分析模块包含数据存储区、历史数据查询区、数据拟合分析区、结果输出区等，该结果分析模块在计算机上实现，数据通过高速数据采集装置采集并存储到计算机以后，海底电缆的运行状况通过所述结果分析模块分析接收反射信号的波形、幅值判断是否存在断线、接头短路、绝缘破损等故障。

进一步的，所述IGBT驱动电路产生高频驱动信号，实现对优化Marx电路的控制。

进一步的，所述电源模块主要为优化Marx电路及IGBT驱动电路提供电能。

进一步的，所述小波降噪处理模块采用优化加权系数法对数据进行处理，将所述优化加权系数法写入ADSP21160，以实现对测量信号的降噪处理。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的海底电缆检测装置，采用优化Marx电路产生高速窄脉冲作用于海底电缆，采集从故障点返回的高频脉冲信号，经过小波降噪处理后，对回波信号进行曲线拟合分析，通过对回波信号的波形及幅值判断电缆的故障类型及位置，不仅适用于普通电力电缆的故障检测，而且适用于结构有所不同、电缆接头差异的海底电缆故障检测，解决目前海上风电场的集群电能输送海底电缆检测没有有效手段的问题，对电缆绝缘破损发生接地短路、断线、接头短路等不同故障都能实现准确有效检测。

附图说明

图1为本实用新型的工作流程图；

图2为本实用新型中优化Marx电路原理图；

图3为本实用新型检测到的电缆短路故障降噪后波形图；

图4为本使用新型检测到的电缆短路故障降噪后波形局部放大图；

其中，1-IGBT驱动电路，2-电源模块，3-优化Marx电路，4-海底电缆，5-高速数据采集模块，6-小波降噪处理模块，7-结果分析模块。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1本实施例的海底电缆检测装置工作流程示意图，本实施例装置包括电源模块2、优化Marx电路3、IGBT驱动电路1、高速数据采集模块5、小波降噪处理模块6及结果分析模块7。

如图1所示，本实施例中，通过结果分析模块拟合反射信号并判断海底电缆是否存在故障及故障类型和位置。

本实施例中，选取两根型号相同，且均为22m长的聚乙烯海底电缆进行试验。并设置两端电缆接头故障存在接触电阻200Ω，线路末端短路。利用本实施例的优化Marx电路3(其电路图如图2所示)产生的高频窄脉冲作用于其中一段电缆的首段，高速数据采集模块5采集接头处及海底电缆末端反射的高速信号。测量的结果显示海底电缆接头在380ns处产生反射波，线路末端在600ns处产生反射回波，将采集的测量数据通过小波降噪处理模块6采用优化加权系数法对数据信号进行降噪处理，后将处理后的数据传送给结果分析模块7进行分析，结果如图3所示。对电缆接头和末端反射波进行放大处理，结果如图4所示。从接头处的反射回波能量可以看出接头存在接触电阻，根据回波时间确定接头的位置。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。