本發(fā)明涉及電力電纜局部放電檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓電纜局部放電檢測方法及裝置。

背景技術(shù)：

高壓輸電電纜(簡稱高壓電纜)作為電網(wǎng)系統(tǒng)中最主要的電能傳輸設(shè)備，其絕緣性的良好與否將直接影響整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在高壓電纜制造、存儲、運(yùn)輸或安裝過程中，高壓電纜的內(nèi)部常會形成微小氣隙或雜質(zhì)等缺陷，從而造成絕緣隱患。目前，常對高壓電纜的進(jìn)行局部放電檢測，以檢測高壓電纜的絕緣性能。

現(xiàn)今，國內(nèi)外主要采用直流阻尼振蕩波技術(shù)檢測高壓電纜的局部放電，其檢測過程：將交流電壓整流變成直流電壓，利用直流電壓對被試高壓電纜充電；當(dāng)被試高壓電纜的兩端達(dá)到目標(biāo)電壓時，迅速切斷直流電壓輸出端的高壓快速開關(guān)，此時，被試高壓電纜與串聯(lián)電感產(chǎn)生阻尼振蕩波；利用高頻電流傳感器檢測被試高壓電纜回路中每個電纜附件的局部放電信號，并通過信號傳輸光纖將監(jiān)測的局部放電信號傳至數(shù)據(jù)處理器中，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理器對數(shù)據(jù)的分析與處理，評估被試高壓電纜的局部放電水平。

但是，在直流電場的作用下，電荷注入會在被試高壓電纜的絕緣缺陷處形成嚴(yán)重的空間電荷效應(yīng)，空間電荷對電場的畸變會使被試高壓電纜絕緣中的最大電場強(qiáng)度達(dá)到擊穿強(qiáng)度，從而對被試高壓電纜造成不可恢復(fù)的損傷或絕緣擊穿。同時，在檢測過程中，被試高壓電纜的測試電壓不得超過高壓快速開關(guān)承受的電壓，一般高壓快速開關(guān)承受的電壓值為10-35kV，只適用于中壓電纜的局部放電的檢測，限制了110kV甚至更高電壓等級的高壓電纜的局部放電的檢測。

同時，現(xiàn)有技術(shù)中，利用高頻電流傳感器監(jiān)測被試高壓電纜的局部放電信號，并通過信號傳輸光纖進(jìn)行信號的傳輸，該方法實(shí)現(xiàn)需要一個前提，即一個待檢測電纜附件對應(yīng)一個高頻電流傳感器，對于長距離高壓電纜(簡稱高壓長電纜)而言，電纜附件較多，因此，在實(shí)際測量中，需要安裝多個高頻電流傳感器。此外，高頻電流傳感器的信號傳遞需要布置信號傳輸光纖，對于高壓長電纜，電纜回路較長，需要安裝大量的信號傳輸光纖，其實(shí)施過程中，消耗大量的人力與物力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種高壓電纜局部放電檢測方法與裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用直流電壓檢測高壓電纜的局部放電，易對被試高壓電纜造成損傷或擊穿的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：

一種高壓電纜局部放電檢測方法，包括：

將低壓交流電轉(zhuǎn)化為高壓交流電，采用所述高壓交流電對與被試高壓電纜串聯(lián)的電抗器進(jìn)行充電；

判斷所述電抗器兩端的電壓是否達(dá)到預(yù)設(shè)電壓；

若所述電抗器兩端的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓，則閉合用于切斷所述高壓交流電的短路開關(guān)，使所述電抗器與被試高壓電纜構(gòu)成的回路內(nèi)產(chǎn)生阻尼振蕩波；

采集在所述阻尼振蕩波的作用下所述被試高壓電纜產(chǎn)生的局部放電信號；

根據(jù)所述局部放電信號，分析所述被試高壓電纜的絕緣性能。

優(yōu)選地，采集在所述阻尼振蕩波的作用下被試高壓電纜產(chǎn)生的局部放電信號，包括，分別在被試高壓電纜首端與尾端采集被試高壓電纜產(chǎn)生的局部放電信號。

優(yōu)選地，將低壓交流電轉(zhuǎn)化為高壓交流電，包括，

將低壓交流電轉(zhuǎn)換為脈沖直流電；

將所述脈沖直流電轉(zhuǎn)化為平滑的直流電；

將所述平滑的直流電轉(zhuǎn)化為預(yù)設(shè)頻率的逆變交流電；

將逆變交流電升壓至預(yù)設(shè)電壓的高壓交流電。

一種高壓電纜局部放電檢測裝置，包括依次連接的變頻電源、變壓器及電抗器；所述變頻電源用于輸出低壓交流電，所述變頻電源包括一短路開關(guān)，所述短路開關(guān)用于切斷所述低壓交流電的輸出；所述變壓器用于將所述變頻電源用于輸出的低壓交流電升至高壓交流電；

所述高壓電纜局部放電檢測裝置還包括高壓耦合器，所述高壓耦合器的輸入端用于連接被試高壓電纜，所述高壓耦合器的輸出端連接所述局放信號采集單元，所述高壓耦合器用于將被試高壓電纜的局放信號傳輸至所述局放信號采集單元，所述局放信號采集單元用于采集被試高壓電纜的局部放電信號；

所述高壓電纜局部放電檢測裝置還包括分析單元，所述分析單元用于根據(jù)所述局放信號采集單元采集的局部放電信號，分析所述被試高壓電纜的絕緣性能。

優(yōu)選地，所述局放信號采集單元包括首端局放信號采集單元與尾端局放信號采集單元，所述首端局放信號采集單元用于采集被試高壓電纜首端的局部放電信號，所述尾端局放信號采集單元用于采集被試高壓電纜尾端的局部放電信號。

優(yōu)選地，所述變頻電壓包括依次連接的整流單元、濾波單元與逆變單元，所述整流單元用于將低壓交流電壓轉(zhuǎn)換為脈沖直流電；濾波單元用于將所述脈沖直流電轉(zhuǎn)化為平滑的直流電；逆變單元用于將所述平滑的直流電轉(zhuǎn)化為預(yù)設(shè)頻率的逆變交流電。

由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓電纜局部放電檢測方法及裝置，采用交流電壓對被試高壓電纜進(jìn)行檢測，檢測過程中，交流電壓對電抗器進(jìn)行充電，解決了采用直流電壓檢測易對被試高壓電纜造成損傷的問題。同時，切斷交流電源的開關(guān)處于局部放電檢測電路的低壓側(cè)，被試高壓電纜位于局部放電檢測電路的高壓側(cè)，因此，開關(guān)承受的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于被試高壓電纜兩端的電壓，解決了開關(guān)在高壓電壓下絕緣困難的問題，也解除了開關(guān)承受電壓低對檢測電壓等級造成的限制。因此，本發(fā)明提供高壓電纜局部放電的檢測方法適用于110kV甚至更高電壓等級的高壓電纜的局部放電的檢測。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓長電纜局部放電檢測方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓長電纜局部放電檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的阻尼振蕩波產(chǎn)生原理的電路示意圖；

圖1-3中的符號表示為：1-變壓器，2-分壓器，31-第一高壓耦合器，32-第二高壓耦合器，4-電抗器，5-高壓引線，61-第一局放信號采集單元，62-第二局放信號采集單元，71-第一存儲單元，72-第二存儲單元，8-分析單元，9-無線網(wǎng)絡(luò)，10-信號傳輸電纜，11-變頻電源，12-控制單元，13-控制電纜，14-低壓電纜，15-整流單元，16-濾波單元，17-逆變單元，18-被試高壓電纜。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓電纜局部放電的檢測方法，采用交流電壓對被試高壓電纜進(jìn)行檢測，檢測過程中，交流電壓對電抗器進(jìn)行充電，解決了采用直流電壓易對被試高壓電纜造成損傷的問題。同時，切斷交流電源的短路開關(guān)處于局部放電檢測電路的低壓側(cè)，被試高壓電纜位于局部放電檢測電路的高壓側(cè)，因此，短路開關(guān)承受的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于被試高壓電纜兩端的電壓，解決了短路開關(guān)在高壓電壓下絕緣困難的問題，也解除了由于短路開關(guān)承受電壓低而限制對檢測電壓等級的問題。因此，本發(fā)明提供的高壓電纜局部放電檢測方法適用于110kV甚至更高電壓等級的高壓電纜的局部放電的檢測。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓長電纜局部放電檢測方法的流程示意圖，如圖1所示，一種高壓電纜局部放電檢測方法包括：

S1:利用高壓交流電壓對與被試高壓電纜串聯(lián)的電抗器進(jìn)行充電。

本實(shí)施例中，采用高壓交流電壓對被試高壓電纜進(jìn)行局部放電檢測，在檢測電路中，被試高壓電纜表現(xiàn)為容性，相當(dāng)于一個電容；與被試高壓電纜串聯(lián)的電抗器表現(xiàn)為抗性，相當(dāng)于一電抗。檢測過程中，高壓交流電壓為電抗器和被試高壓長電纜組成的串聯(lián)電路進(jìn)行升壓，高壓交流電對電抗器進(jìn)行充電，即電抗器吸收電能并將其以磁場能量的形式存儲在磁場中。

高壓電纜局部放電檢測方法還包括獲取高壓交流電壓，其具體包括：

將低壓交流電壓轉(zhuǎn)換為脈沖直流電壓；

將所述脈沖直流電壓轉(zhuǎn)化為平滑的直流電壓；

將所述平滑的直流電壓轉(zhuǎn)化為預(yù)設(shè)頻率的逆變交流電壓；

將逆變交流電壓升壓至預(yù)設(shè)電壓的充電交流電壓。

其中，預(yù)設(shè)電壓為被試高壓電纜在正常工作條件下傳輸?shù)碾妷旱燃?，例?10kV。

S2：判斷所述電抗器兩端的電壓是否達(dá)到預(yù)設(shè)電壓，若是，閉合用于切斷所述低壓交流電的短路開關(guān)，使所述電抗器與被試高壓電纜形成的閉合回路內(nèi)產(chǎn)生阻尼振蕩波。

若電抗器兩端的電壓未達(dá)到預(yù)設(shè)電壓，則繼續(xù)對電抗器進(jìn)行充電；若電抗器兩端的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓，則切斷所述高壓交流電壓，終止對電抗器的充電。

在切斷所述充電交流電壓的瞬間，電抗器向被試高壓電纜釋放存儲的電能，且隨著電抗器中存儲的電能的減少，使電抗器與被試高壓電纜形成的閉合回路內(nèi)產(chǎn)生阻尼振蕩波。

S3：采集所述被試高壓電纜的局部放電信號，所述放電信號包括所述阻尼震蕩波的信號。

由于回路內(nèi)產(chǎn)生的激勵電壓為阻尼震蕩波，因此，若被試高壓電纜內(nèi)絕緣缺陷發(fā)生局部放電，則其產(chǎn)生的局部放電信號在高壓電纜傳輸中存在衰減特性。采集被試高壓電纜的局部放電信號，包括采集被試高壓電纜首端或/和被試高壓電纜尾端的局部放電信號。但是，由于局部放電信號在高壓電纜傳輸中存在衰減特性，則可能存在一種現(xiàn)象，即局部放電信號在達(dá)到局放信號采集單元前就已經(jīng)衰減為零，從而導(dǎo)致無法檢測到此局部放電信號。例如，若被試高壓電纜首端的某個微小氣隙發(fā)生局部放電，產(chǎn)生一個較小的局部放電信號，此局部放電信號在高壓電纜傳輸過程中即衰減為零，因此，在被試高壓電纜尾端將采集不到此局部放電信號，從而影響對被試高壓電纜絕緣性能的評估。

為了避免上述問題的發(fā)生，本實(shí)施例中，同時在所述被試高壓電纜首端與被試高壓電纜尾端的采集其局部放電信號。

S4：根據(jù)局部放電信號，分析所述被試高壓電纜的絕緣性能。

在高壓交流電的激勵下，被試高壓電纜內(nèi)的絕緣缺陷處將發(fā)生局部放電，采集局部放電處的放電信號，根據(jù)放電信號的采集時間與放電量等特征信息，分析發(fā)生局部放電的位置與局部放電的大小。

本實(shí)施例中，采集了所述被試高壓電纜首端與被試高壓電纜尾端的局部放電信號，因此，可通過試高壓電纜首端的局部放電信號分析被試高壓電纜的局部放電情況，也可通過被試高壓電纜尾端的局部放電信號分析被試高壓電纜的局部放電情況。當(dāng)然，可綜合分析高壓電纜首端與尾端的局部放電信號，更準(zhǔn)確的分析被試高壓電纜的局部放電情況。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓長電纜局部放電檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，高壓電纜局部放電檢測裝置包括依次連接的變頻電源11、變壓器1及電抗器4。

變頻電源11的輸入端連接外電源，外電源為變頻電源11提供380V或220V的輸入交流電；變頻電源11的輸出端通過低壓電纜14連接變壓器1，變頻電源11將380V或220V的輸入交流電轉(zhuǎn)化為具有檢測所需頻率與波形的低壓交流電，變壓器1將變頻電源11輸出的低壓交流電升壓至預(yù)設(shè)電壓的高壓交流電壓。

將被試高壓電纜被試高壓電纜18通過高壓引線5接入高壓電纜局部放電檢測裝置，。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的高壓長電纜局部放電檢測裝置的電路示意圖，被試高壓電纜18與電抗器4串聯(lián)。本實(shí)施例中，變頻電源11包括依次連接的整流單元15、濾波單元16與逆變單元17，整流單元15用于將低壓交流電壓轉(zhuǎn)換為脈沖直流電；濾波單元16用于將脈沖直流電轉(zhuǎn)化為平滑的直流電；逆變單元17用于將平滑的直流電轉(zhuǎn)化為測試所需頻率的逆變交流電。然后，變壓器1將逆變交流電升壓至預(yù)設(shè)電壓的高壓交流電，并將高壓交流電施加于被試高壓電纜。

變頻電源11還包括一短路開關(guān)，閉合短路開關(guān)，則切斷交流電壓的輸出，使高壓交流電停止對電抗器充電。現(xiàn)有技術(shù)中，短路開關(guān)承受與被試高壓電纜同樣的電壓值，限制了高壓電纜局部放電檢測的電壓等級。本發(fā)明中，短路開關(guān)設(shè)于變壓器1的低壓側(cè)，在開路狀態(tài)下，短路開關(guān)承受的電壓遠(yuǎn)低于被試高壓電纜18兩端的檢測電壓，解決了短路開關(guān)在高電壓下絕緣困難的問題，也大大提升了高壓電纜局部放電檢測的電壓等級。短路開關(guān)的種類有多種，本實(shí)施中采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型功率管)電子開關(guān)，IGBT電子開關(guān)具有較快的開關(guān)速度。

采用高壓交流電對被試高壓電纜進(jìn)行測試，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)電壓時，閉合短路開關(guān)，高壓交流電被切斷，使電抗器4與被試高壓電纜18構(gòu)成LC回路內(nèi)產(chǎn)生阻尼振蕩電壓波。

此處，應(yīng)當(dāng)說明對電路中電壓的測試方式，由于施加在電抗器4與被試高壓電纜18兩端的電壓為高等級電壓，因此，若直接測量其電壓值將比較困難，因此，本實(shí)施例中，高壓長電纜局部放電檢測裝置還包括一分壓器2，分壓器2通過高壓引線5與電抗器4連接，通過測量電路中部分電壓，從而計算被試高壓電纜兩端所承受的電壓。

高壓電纜局部放電檢測裝置還包括高壓耦合器，高壓耦合器的輸入端連接被試高壓電纜，高壓耦合器的輸出端通過信號傳輸電纜10依次連接局放信號采集單元與存儲單元，高壓耦合器用于將被試高壓電纜的局放信號傳輸至局放信號采集單元，局放信號采集單元用于采集被試高壓電纜的局部放電信號，存儲單元用于存儲局部放電信號。

本實(shí)施中，高壓電纜局部放電檢測裝置包括第一高壓耦合器31與第二高壓耦合器32。第一高壓耦合器31的輸入端連接被試高壓電纜18的首端，第一高壓耦合器31的輸出端連接第一局放信號采集單元61的輸入端，第一局放信號采集單元61采集被試高壓電纜18首端的局部放電信號。第二高壓耦合器32的輸入端連接被試高壓電纜18的尾端，第二高壓耦合器32的輸出端連接第二局放信號采集單元62的輸入端，第二局放信號采集單元62采集被試高壓電纜18尾端的局部放電信號。

局放信號采集單元的輸出端依次連接存儲單元與分析單元，并將采集的局部放電信號依次傳輸至存儲器與分析器。存儲單元對局放信號采集單元采集的局部放電信號進(jìn)行存儲。分析單元根據(jù)局放信號采集單元采集的局部放電信號，分析被試高壓電纜的絕緣性能。

本實(shí)施中，高壓電纜局部放電檢測裝置包括第一存儲單元71與第二存儲單元72，第一存儲單元71用于存儲被試高壓電纜18首端的局部放電信號，第二存儲單元72用于存儲被試高壓電纜18尾端的局部放電信號。

第一存儲單元71通過有線傳輸方式將其存儲的局部放電信號傳輸至分析單元8，分析單元8接收第一存儲單元71發(fā)送的局部放電信號，并根據(jù)局部放電信號分析被試高壓電纜18的絕緣性能。

由于被試高壓電纜一般具有較大的長度，因此，位于被試高壓電纜首端的第二存儲單元72將距離分析單元較遠(yuǎn)，若仍舊采用有線連接方式，將導(dǎo)致電路接線工作復(fù)雜。因此，第二存儲單元72通過無線網(wǎng)絡(luò)與分析單元8連接，并將存儲的被試高壓電纜18尾端的局部放電信號傳輸至分析單元8。分析單元8接收第二存儲單元72局部放電信號，并根據(jù)局部放電信號分析被試高壓電纜18的絕緣性能。

在實(shí)際的檢測過程中，測試電壓的等級較高，若人工對變頻電源11進(jìn)行直接接觸式調(diào)節(jié)存在較大的安全風(fēng)險，因此，本實(shí)施例中，高壓電纜局部放電檢測裝置還包括一控制單元12，控制單元12通過控制電纜13與變頻電源11連接，通過控制單元12對變頻電源11的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。

關(guān)于上述實(shí)施例中的裝置，其中各個模塊執(zhí)行操作的具體方式已經(jīng)在有關(guān)該方法的實(shí)施例中進(jìn)行了詳細(xì)描述，此處將不做詳細(xì)闡述說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里發(fā)明的公開后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。