一种电缆绝缘材料表面电荷测量装置与方法与流程

本发明涉及电缆材料检测技术领域，尤其涉及电缆绝缘材料表面电荷测量装置与方法。

背景技术：

在高压输电领域，输电电缆长期运行时，受到电、热作用以及潮湿、进水等恶劣环境影响，因此，电缆不可避免出现老化、破损等故障，从而影响电力线路或设备的正常运行。为了减少电缆故障对电力线路或设备造成的运行损失，需对电缆进行表面电荷测试，通过测量电缆绝缘材料表面的电荷，分析该电缆的绝缘状态，从而判断该电缆的正常与否。其原理在于：故障电缆中的电荷发生变化时，将导致电缆内的电场发生畸变，从而影响电缆绝缘材料表面的电荷。

对电缆绝缘材料表面电荷进行测试的过程包括，首先，产生脉冲信号并将其施加在待测电缆试样上，待测电缆试样在脉冲信号的激励下在其绝缘材料的表面进行放电，并在绝缘材料表面产生电荷积累；然后，对电缆绝缘材料表面积累的电荷进行测量，最后，根据测量结果分析电缆的绝缘性能。

现有技术中，对待测电缆试样施加脉冲信号与测量电缆绝缘材料表面积累电荷量的步骤，需要在不同的仪器上进行，即通过脉冲发生装置对待测电缆试样施加脉冲信号后，需要人为将待测电缆试样从脉冲发生装置上取下，转移至用于测量表面电荷的装置上，才可对待测电缆绝缘材料表面积累电荷进行测量。在转移待测电缆试样的过程中，将产生一定的时间延迟，在此期间，待测电缆绝缘材料表面积累的电荷将发生衰减，因此，现有技术中测量的表面积累电荷并非瞬时表面积累电荷，因此，影响了对表面积累电荷测量结果的准确性，从而影响了对待测电缆试样绝缘性能分析的准确性。同时，由于空间位置转换导致电缆经受更多的电磁干扰，也影响了对表面积累电荷的测量结果，从而影响了对待测电缆试样绝缘性能的准确分析。

技术实现要素：

本发明提供了一种电缆绝缘材料表面电荷测量装置与方法，以解决现有技术中测量的电缆绝缘材料表面积累电荷并非瞬时积累电荷，从而影响表面积累电荷测量结果准确性，进而影响电缆绝缘性能分析结果准确性的问题。

一种电缆绝缘材料表面电荷测量装置，包括测试信号发生单元、静电测量单元、测试平台与驱动单元，所述测试信号发生单元包括依次连接的脉冲电源模块与脉冲发生器；所述静电测量单元包括表面电位测量器，所述表面电位测量器用于测量待测电缆绝缘材料的表面电位；

所述测试平台与驱动单元连接，所述测试平台用于放置待测电缆试样，所述驱动单元用于带动所述测试平台运动，使待测电缆试样从与所述脉冲发生器对应的位置运动至与所述表面电位测量器对应的位置；

所述装置还包括依次连接的电波接收器与控制模块，所述电波接收器用于接收待测电缆试样放电瞬间产生的电磁波信号；所述控制模块包括驱动单元使能子模块，所述驱动单元使能子模块连接所述驱动单元，所述驱动单元使能子模块用于启动驱动单元。

优选地，所述控制模块还包括脉冲终止子模块，所述脉冲终止子模块与所述脉冲电源模块相连接，所述脉冲终止子模块用于控制所述脉冲电源模块停止产生脉冲信号。

优选地，所述装置包括第一绝缘支架与第二绝缘支架，所述第一绝缘支架用于固定所述脉冲发生器，所述第二绝缘支架用于固定所述表面电位测量器。

优选地，所述静电测量单元还包括数据显示模块，所述数据显示模块用于显示所述表面电位测量器采集的待测电缆绝缘材料表面的表面电位。

一种电缆绝缘材料表面电荷测量方法，包括，

利用测试信号发生单元产生预设波形的脉冲信号；

将所述脉冲信号施加给放置在测试平台上的待测电缆试样，使待测电缆试样产生放电及表面电荷积累；

采集待测电缆试样放电瞬间产生的电磁波信号，并将采集的电磁波信号输送至控制模块；

控制模块中的驱动单元使能子模块根据接收的所述电磁波信号，产生启动指令信号，并将所述启动指令信号输送至驱动单元；

驱动单元接收启动指令信号，带动测试平台进行运动；

测量待测电缆绝缘材料表面电荷的表面电位。

优选地，所述方法还包括，

控制模块中的脉冲终止子模块根据接收的所述电磁波信号，产生停止指令信号，并将所述停止指令信号输送至测试信号发生单元；

测试信号发生单元根据接收的停止指令信号，停止产生脉冲信号。

优选地，所述方法还包括，显示待测电缆绝缘材料表面电荷的表面电位。

本发明公开了一种电缆绝缘材料表面电荷测量装置与方法，通过将脉冲信号施加在待测电缆试样上，使待测电缆绝缘材料表面出现电荷累积，测量待测电缆绝缘材料的表面电位，通过所测量的表面电位计算待测电缆试样绝缘材料表面的电荷量，进而分析待测电缆试样的绝缘性能，评估待测电缆的老化程度或损坏状况。测试过中，利用待测电缆试样放电瞬间产生的电磁波信号，产生触发测试平台运动的启动指令信号，通过测试平台运动带动待测电缆试样的移动，避免其他物体与待测电缆试样的接触，防止待测电缆试样表面电荷与其他物体发生电荷交换，从而提高测量结果的准确性。同时，利用待测电缆试样放电瞬间产生的电磁波信号，产生触发测试信号发生单元停止运行的停止指令信号，使表面电位测量器在测量待测电缆绝缘材料的表面电荷的过程中，不受脉冲性信号的干扰，因此，提高了表面电位测量器测量结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电缆绝缘材料表面电荷测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电缆绝缘材料表面电荷测量方法的流程图；

图1-2中的标号分别表示为：11-脉冲电源模块，12-脉冲发生器，21-表面电位测量器，22-数据显示模块，3-测试平台，4-驱动单元，5-电波接收器，6-控制模块，61-驱动单元使能子模块，62-脉冲终止子模块，71-第一绝缘支架，72-第二绝缘支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种电缆绝缘材料表面电荷测量装置的结构示意图，如图1所示，电缆绝缘材料表面电荷测量装置包括测试信号发生单元、静电测量单元、测试平台3与驱动单元4，其中，测试平台3用于放置待测电缆试样。

测试信号发生单元包括依次连接的脉冲电源模块11与脉冲发生器12。脉冲电源模块11可产生多种波形的脉冲信号，例如方波脉冲信号，为待测电缆试样提供不同特性的激励。脉冲电源模块11产生测试所需的脉冲信号，并通过高压导线将脉冲信号传输至脉冲发生器12，脉冲发生器12将脉冲信号施加在待测电缆试样上。脉冲发生器的种类有多种，例如针电极，其均属本发明的保护范围。

脉冲信号作用于待测电缆试样，使待测电缆绝缘材料表面出现电荷累积。本实施例中，静电测量单元包括一表面电位测量器21，表面电位测量器21测量待测电缆绝缘材料的表面电位，通过所测量的表面电位计算待测电缆绝缘材料表面的电荷量，进而分析待测电缆的绝缘性能，评估待测电缆的老化程度或损坏状况。

为了便于查看测量结果，本实施例中，静电测量单元还包括数据显示模块22，数据显示模块22用于显示表面电位测量器21采集的待测电缆绝缘材料表面的表面电位。

测试平台3与驱动单元4连接，驱动单元4用于带动测试平台3运动，从而使待测电缆试样从与脉冲发生器相对应的位置运动至与表面电位测量器相对应的位置。与采用人工转移待测电缆试样的方式相比，本实施例中，通过测试平台运动带动待测电缆试样的移动，避免其他物体与待测电缆试样的接触，防止待测电缆试样表面电荷与其他物体发生电荷交换，从而提高测量结果的准确性。

驱动单元4带动测试平台3运动，从而带动待测电缆试样从与脉冲发生器12对应位置处运动至与表面电位测量器21对应位置处。此过程的实现形式有多种，其均属于本发明的保护范围。例如，驱动单元包括一电机，电机内伸出一伸缩杆，伸缩杆的自由端与测试平台固定连接，电机带动伸缩杆沿伸缩杆的轴线方向直线运动，从而带动测试平台水平运动。

本实施例中，驱动单元4包括一电机，电机内伸出一旋转轴，旋转轴的自由端与测试平台3固定连接，电机带动旋转轴旋转运动，从而带动测试平台3转动，其中，测试平台3的旋转轴垂直于测试平台3所在平面。

在实际测试过程中，脉冲发生器12置于测试平台3一端的上方，表面电位测量器21置于测试平台3另一端的上方，测试平台3上靠近脉冲发生器12放置待测电缆试样，当测试平台3旋转180°后，将带动待测电缆试样旋至表面电位测量器21的下方。

当然，若测试平台为一圆形平台，可根据实际需要调整脉冲发生器与表面电位测量器的相对位置，通过控制测试平台旋转的角度，现实待测电缆试样在脉冲发生器与表面电位测量器之间的位置移动。

为了固定待测电缆试样与脉冲发生器12的相对位置，以及固定待测电缆试样与表面电位测量器21的对应位置，本实施例中，电缆绝缘材料表面电荷测量装置还设有一固定组件，固定组件包括第一绝缘支架71与第二绝缘支架72。第一绝缘支架用于将脉冲发生器固定在测试平台的一端，第二绝缘支架用于将表面电位测量器固定在测试平台的另一端。

在实际测试过程中，向待测电缆试样施加脉冲信号后，待测电缆试样将对脉冲信号响应，其绝缘材料表面发生放电，使大量电荷在其绝缘材料表面积累。待测电缆绝缘材料表面积累的电荷随时间发生衰减，因此，为了确保测量结果的准确性，应当检测待测电缆绝缘材料在放电瞬间表面瞬时积累的电荷。

本实施例中，电缆绝缘材料表面电荷测量装置包括依次连接的电波接收器5与控制模块6，电波接收器5用于接收待测电缆试样放电瞬间产生的电磁波信号。控制模块6包括驱动单元使能子模块61，驱动单元使能子模块61与驱动单元4相连接，驱动单元使能子模块61用于启动驱动单元4。

在实际测试过程中，电波接收器将接收到的电磁波信号传送至驱动单元使能子模块；驱动单元使能子模块根据接收到的电磁波信生产启动指令信号，并将此信号发送至驱动单元；驱动单元接收到启动指令信号后，驱动测试平台旋转，从而带动待测电缆试样从与脉冲发生器对应的位置处转至与表面电位测量器对应的位置处，此时，表面电位测量器即可对待测电缆绝缘材料的表面电位进行测量。与现有技术中人工转移待测电缆试样相比，本实施例提供的电缆绝缘材料表面电荷测量装置可灵敏的感应到待测电缆试样的放电，并快速将待测电缆试样转移至表面电位测量器的对应位置处，以测量待测电缆试样表面瞬时积累的电荷。

在表面电位测量器测量待测电缆绝缘材料的表面电位时，若脉冲发生器同时发生脉冲信号，将影响表面电位测量器测量的数据准确度。因此，本实施例例中，控制模块6包括脉冲终止子模块62，脉冲终止子模块62与脉冲电源模块11连接，脉冲终止子模块62用于控制脉冲电源模块11停止产生脉冲信号。

电波接收器将接收到的电磁波信号传送至驱动单元使能子模块，同时，也将电磁波信号传送至脉冲终止子模块。脉冲终止子模块根据接收的电磁波信号，产生一终止指令信号，并将终止指令信号发送至脉冲电源模块；脉冲电源模块接收终止指令信号，停止产生脉冲信号。此时，表面电位测量器的测量待测电缆绝缘材料的表面电荷的过程将不受脉冲性信号的干扰，因此，提高了表面电位测量器测量数据准确性。

图2为本发明实施例提供的一种电缆绝缘材料表面电荷测量方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤101，利用测试信号发生单元产生预设波形的脉冲信号。

本实施例中，采用测试信号发生单元产生预设波形的脉冲信号，测试信号发生单元包括依次连接的脉冲电源模块与脉冲发生器。脉冲电源模块可产生多种波形的脉冲信号，例如方波脉冲信号，为待测电缆试样提供不同特性的激励。

步骤102，将脉冲信号施加给放置在测试平台上的待测电缆试样，使待测电缆试样产生放电与表面电荷积累。

脉冲电源模块将产生的脉冲信号传输至脉冲发生器，脉冲发生器将脉冲信号施加在待测电缆试样上。本实施例中，脉冲发生器为一针电极，针电极向待测电缆试样施加脉冲信号。

步骤103，采集待测电缆试样放电瞬间产生的电磁波信号，并将采集的电磁波信号输送至控制模块。

本实施例中，采用电波接收器采集待测电缆试样放电瞬间产生的电磁波信号，并将采集的电磁波信号输送至控制模块。

步骤104，控制模块中的驱动单元使能子模块根据接收的电磁波信号产生启动指令信号，并将启动指令信号输送至驱动单元。

步骤105，驱动单元接收启动指令信号，带动测试平台进行运动。

本实施例中，驱动单元接收启动指令信号，驱动单元开启，带动测试平台运动，从而带动测试平台上的待测电缆试样发生位置移动，即使待测电缆试样从与脉冲发生器对应的位置运动至与表面电位测量器对应的位置。

若表面电位测量器测量待测电缆绝缘材料的表面电位时，脉冲发生器同时发生脉冲信号，将影响表面电位测量器测量采集的数据的准确度。因此，为了使待测电缆绝缘材料的表面电荷不受到脉冲性信号的影响，电缆绝缘材料表面电荷测量方法还包括，

步骤110，控制模块中的脉冲终止子模块接收的电磁波信号，产生停止指令信号，并将停止指令信号输送至测试信号发生单元；

步骤111，测试信号发生单元接收的停止指令信号，停止产生脉冲信号。

步骤106，表面电位测量器对待测电缆绝缘材料表面的电位进行测量。

为了便于查看测量结果，该方法还包括，

步骤120，显示待测电缆绝缘材料表面电荷的表面电位。

本实施例中，表面电位测量器将测量的表面电位传至数据显示模块，数据显示模块对表面电位进行显示。最后，通过所测量的表面电位计算待测电缆试样绝缘材料表面的电荷量，进而分析待测电缆的绝缘性能，评估待测电缆的老化程度或损坏状况。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。