一种电缆绝缘缺陷检测系统的制作方法

本实用新型涉及电网领域，尤其涉及一种电缆绝缘缺陷检测系统。

背景技术：

电缆运行状态的惯用检测方法包含非电气参数法以及电气参数法。非电气参数法通过检测电缆物理及化学性能实现运行状态诊断,主要用于电缆整体老化寿命评估,如电缆材料的断裂伸长率(EAB)、压缩模量检测等。电缆电气参数检测法主要包括电缆绝缘电阻的测量、耐压试验、泄漏电流试验.介电损耗检测等。然而,上述电气方法仅能对电缆整体状态或普遍性缺陷进行评估,而无法发现电缆局部缺陷潜伏缺陷。

目前电缆的惯用检测技术尚停留在对电缆整体运行状态评估以及出现永久性故障后进行快速定位阶段，为此电缆微分阻抗测试方法，由于是将电缆绝缘缺陷与微分阻抗测试的频率建立对应关系，从而具备了非破坏性测试方法用于电缆绝缘评估的基础理论条件。例如可以，通过向电缆注入阶梯增加的频率信号，并采集对应每个注入的频率信号的电缆端口的电压信号和电流信号则可以获取电缆的宽频阻抗谱，基于该宽频阻抗谱和频域阻抗谐振模型，进行相关计算后，则可以确定电缆是否存在绝缘缺陷。一般注入电缆的频率信号要经过放大处理，但是目前的绝缘缺陷检测一般是针对室外电缆执行，室外条件受到各种因素影响，特别是温度的变化较大，所以会对放大电路产生影响，从而也会导致注入电缆的频率信号不稳定。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电缆绝缘缺陷检测系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电缆绝缘缺陷检测系统，包括：

信号发生器，用于产生注入电缆的阶梯增加的频率信号；

功放模块，连接信号发生器和电缆端口，用于将变频试验源产生的频率信号进行放大处理后注入电缆，所述功放模块包括用于对功放模块中的运放进行温度补偿的功放温度补偿电路；

采集模块，与电缆端口连接，用于采集对应每个注入的频率信号的电缆端口的电压信号和电流信号；

上位机，用于根据采集模块采集到的信号得到电缆的宽频阻抗谱，基于所述宽频阻抗谱可确定电缆是否存在绝缘缺陷；

通信接口，与采集模块和上位机分别连接，用于将采集模块采集到的信号上传到上位机；

电源模块，用于通过给整个装置供电。

优选的，所述功放温度补偿电路包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，电阻R5、电阻R7为正温系数厚膜电阻，所述电阻R6、电阻R8为负温系数的热敏电阻；

第一功率开关管的输入端接正电源VCC，第一功率开关管的输出端先后经由电阻R1和电阻R2连接第二功率开关管的输入端，电阻R1和电阻R2的连接节点作为整个功放温度补偿电路的输出端OUT，第二功率开关管的输出端接负电源VEE，第三功率开关管的输入端连接第一功率开关管的受控端，第三功率开关管的输出端连接第二功率开关管的受控端，电阻R3连接于第一功率开关管的受控端和输入端之间，电阻R4连接于第二功率开关管的受控端和输出端之间，电阻R5和电阻R6均连接于第三功率开关管的输入端和受控端之间，电阻R7和电阻R8串联于第三功率开关管的输出端和受控端之间，第三功率开关管的受控端作为整个功放温度补偿电路的输入端IN。

优选的，所述信号发生器为射频信号发生器。

优选的，所述采集模块为数字存储示波器或采集器。

优选的，所述通信接口包括WIFI接口、以太网接口和USB接口。

优选的，工控机或外部移动PC。

实施本实用新型的电缆绝缘缺陷检测系统，具有以下有益效果：本实用新型不仅可以在不破坏电缆的情形下、不对电缆造成二次损伤的情形下对电缆进行预先的绝缘检测，只需采样注入频率信号处的电缆端口的信号，不必受限于电缆长度的约束，而且功放温度补偿电路可以对放大频率信号所需的运放进行温度补偿，以提高其线性度，因此可以适应于室外温度变化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是功放温度补偿电路的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1，本实用新型的电缆绝缘缺陷检测系统包括：

信号发生器，用于产生注入电缆的阶梯增加的频率信号；例如，所述信号发生器可以为射频信号发生器。

功放模块，连接信号发生器和电缆端口，用于将变频试验源产生的频率信号进行放大处理后注入电缆，所述功放模块包括用于对功放模块中的运放进行温度补偿的功放温度补偿电路；

采集模块，与电缆端口连接，用于采集对应每个注入的频率信号的电缆端口的电压信号和电流信号，例如所述采集模块可以为数字存储示波器或采集器。采集的电压信号为时域数字信号，包括电压的幅值和相位，采集的电流信号为时域数字信号，包括电流的幅值和相位。

上位机，用于根据采集模块采集到的信号得到电缆的宽频阻抗谱，基于所述宽频阻抗谱可确定电缆是否存在绝缘缺陷；可以是工控机或外部移动PC。

通信接口，与采集模块和上位机分别连接，用于将采集模块采集到的信号上传到上位机，通信接口可以采用但不限于WIFI接口、以太网接口和USB接口。

电源模块，与上述的信号发生器、功放模块、采集模块、通信接口分别连接，用于通过给整个装置供电，优选为可充电直流源。

需要说明的是，本实用新型不对被试电缆的终端连接方式进行限制，也不限制单芯电缆或多芯电缆，

其中，本实用新型向被试电缆注入的信号是施加到电缆绝缘导体与屏蔽层之间、或多芯电缆导体之间。被测电缆为空载状态、或输出短路状态、或带负载状态。注入的频率信号的频率范围为0.1Hz-10GHz，阶梯频率的范围为1Hz-10MHz，所谓阶梯频率是指频率阶梯型增加时每一次频率增加所对应的频率增量。

本实用新型的缺陷定位原理是：上位机根据采集模块采集到的电压信号和电流信号计算得到阻抗信号，对阻抗信号进行处理得到阻抗幅值信号和阻抗相位信号，绘制阻抗幅值信号随频率变化的曲线和阻抗相位信号随频率变化的曲线，得到电缆的宽频阻抗谱数据，由于阻抗谱出现周期性变化时其主要反映了电缆本身的特性，所以基于所述宽频阻抗谱可以确定电缆是否存在绝缘缺陷。进一步地，采用积分变换的方法对测量和计算后得到的阻抗谱进行变换，将频域的信号变换到空间域上，可以获得表征电缆传播系数随电缆位置变化的距离-状态函数，实现故障定位。

需要说明的是，本实用新型的改进点并不涉及对算法的改进，而是整个架构的组成，特别是为了保证频率信号的稳定性，而设计了用于温度补偿的电路。另外，上位机部分根据电流信号、电压信号计算得到阻抗信号的具体计算方法为电路领域常识，宽频阻抗谱数是将频率信号的频率作为横坐标，计算得到的阻抗信息作为纵坐标画出图形，这些都是本领域常识。

参考图2，具体的，所述功放温度补偿电路包括三极管Q1、Q2、Q3以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，电阻R5、电阻R7为正温系数厚膜电阻，所述电阻R6、电阻R8为负温系数的热敏电阻。

具体的，三极管Q1、Q3为NPN型的三极管，三极管Q2为PNP型的三极管。

其中，三极管Q1的集电极接正电源VCC，三极管Q1的发射极先后经由电阻R1和电阻R2连接三极管Q2的发射极，电阻R1和电阻R2的连接节点作为整个功放温度补偿电路的输出端OUT，三极管Q2的集电极接负电源VEE，三极管Q3的集电极连接功率开关管Q1的基极，三极管Q3的发射极连接功率开关管Q2的基极，电阻R3连接于功率开关管Q1的基极和集电极之间，电阻R4连接于功率开关管Q2的基极和集电极之间，电阻R5和电阻R6均连接于三极管Q3的集电极和基极之间，电阻R7和电阻R8串联于三极管Q3的发射极和基极之间，功率开关管Q3的基极作为整个功放温度补偿电路的输入端IN。

利用负温系数的热敏电阻R6、电阻R8与正温系数厚膜电阻R5、电阻R7相搭配组成三极管的偏置电阻对三极管进行温度补偿。由于温度的变化，引起偏置电阻的变化，使输出管的偏置电压发生改变，从而减少交越失真，进而实现了对大功率运算放大器的补偿，可以在-55℃～+125℃的温度范围内，提高大功率运算放大器的非失真度，其补偿电阻阻值一经确定，补偿系数就能随之确定。

综上所述，实施本实用新型的电缆绝缘缺陷检测系统，具有以下有益效果：本实用新型不仅可以在不破坏电缆的情形下、不对电缆造成二次损伤的情形下对电缆进行预先的绝缘检测，只需采样注入频率信号处的电缆端口的信号，不必受限于电缆长度的约束，而且功放温度补偿电路可以对放大频率信号所需的运放进行温度补偿，以提高其线性度，因此可以适应于室外温度变化。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。