[发明专利]一种电缆绝缘介质谱检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力设备电缆绝缘介质谱检测方法及检测装置，特别是涉及一种适用于电力电缆绝缘介质谱检测方法及检测装置。

背景技术

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以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、生产部门的日常生产以及其他社会非生产部门的照常运转造成诸多不便。

国内外已有了大量不同种类的电缆绝缘状态检测技术。相比较可以看出，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，能准确的反映出tanδ的变化，更为重要的是，超低频下电缆的tanδ值与其水树化程度呈现很好的相关性，而在较高频率下两者的关系并不明显，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一次的换向过程，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

本发明要解决的技术问题是提供一种控制结构简单，能测试多频率下介质损耗无法得到介质谱函数的，对电缆损伤更小的电缆绝缘介质谱检测方法及装置。

本发明采用的技术方案如下：一种电缆绝缘介质谱检测方法，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；在指数波的上升沿或下降沿通过波形电压和电流的频域相位关系计算被检测绝缘电缆的介质损耗正切值曲线；

所述周期变化的指数波形电压的波形满足以下表达式：

其中，U₀为所述周期变化的指数波形电压的波形；V_in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；t₀～t₄依次等时间间隔分布。

作为优选，所述计算被检测绝缘电缆的介质损耗正切值曲线的具体方法为：将被检测绝缘电缆两端采样得到的电压和电流波形进行信号提取，提取上升沿信号间的电压电流波形信号，并对其进行傅里叶变换，得到电压和电流频域幅值相位波形，进而计算二者的相位差δ，计算tanδ即可得到被检测绝缘电缆的介质损耗正切值随频率变化的曲线(即介质谱函数)。

作为优选，所述方法还包括：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。

作为优选，所述方法还包括：随着电缆寿命增长重复所述提高施加电压等级的耐压检测，根据随着电缆寿命增长发生的耐压变化趋势与数据分散性，对被检测电缆的绝缘状态进行评估。

作为优选，所述方法还包括：根据介质损耗检测和耐压检测结果，对被检测电缆的绝缘状态进行评估。

一种电缆绝缘介质谱检测装置，其特征在于，包括；

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；

耦合采样单元，在指数波的上升沿或下降沿采集指数波波形电压和电流；

介质谱计算模块，通过所采集的波形电压和电流的频域相位关系计算被检测绝缘电缆的介质损耗正切值曲线。

作为优选，还包括绝缘状态评估模块，根据介质损耗检测和耐压检测结果，对被检测电缆的绝缘状态进行评估。