[发明专利]一种初始相位角的确定方法和系统

说明书

技术领域

本申请涉及绝缘材料技术领域，更具体地说，涉及一种初始相位角的确 定方法和系统。

背景技术

绝缘介质内部积聚的空间电荷与其绝缘性能密切相关，空间电荷的分布 可以导致绝缘介质内部电场分布的畸变，对介质内部局域电场起到削弱或加 强的作用，若电场畸变严重，将引起绝缘系统的击穿和老化，直接对变压器 的可靠性和安全性造成威胁。近40多年来，国内外学者对直流高压下电缆用 聚乙烯绝缘材料的直流空间电荷特性进行了广泛和深入的研究，在取得了大 量研究成果的同时，也大大提升了绝缘材料直流空间电荷特性的测试技术和 水平，形成了当前成熟完善和极具优越性的无损电声脉冲测试技术。

绝缘材料在交流条件下的空间电荷特性与其在直流条件下的空间电荷特 性同等重要，但由于绝缘材料在交流条件下进行空间电荷测试的极为复杂并 受硬件设备性能限制，因此，绝缘材料在交流条件下的空间电荷特性研究一 直未得到广泛开展。近几年，考虑到绝缘材料在交流条件下应用的广泛性， 探究绝缘材料在交流条件下的空间电荷的积聚和材料绝缘性能的关系变得尤 为迫切。但在交流条件下对绝缘材料进行空间电荷测量时的初始相位角确定 一直是难以解决的问题，而且该问题直接关系到交流电压下绝缘材料空间电 荷积聚进行测量分析的准确性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种初始相位角的确定方法和系统，用于对绝缘 材料在交流条件下空间电荷测量的初始相位角进行确定，以解决交流电压下 对绝缘材料进行空间电荷测量的准确性的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种初始相位角的确定方法，应用于对绝缘材料在交流电压下进行空间 电荷测量的测量系统，包括步骤：

向待测试的绝缘材料加载一个预设电压等级的工频交流电压；

向所述绝缘材料加载一个预设频率的脉冲信号；

检测所述绝缘材料在所述工频交流电压和所述脉冲信号的影响下的声信 号；

对所述声信号进行采样，得到完整工频周期内多个与预设检测时刻相对 应的电荷密度信号；

将多个所述电荷密度信号按预设的拟合方程进行拟合，得到一个正弦曲 线；所述正弦曲线的图形反映所述初始相位角。

可选的，所述预设电压等级为所述绝缘材料的工作电压。

可选的，所述向所述绝缘材料加载一个预设频率的脉冲信号，包括：

向所述绝缘材料加载2kHz的脉冲信号。

可选的，所述对所述声信号进行采样，得到完整工频周期内多个与预设 检测时刻相对应的电荷密度信号，包括：

分别采集多个工频周期内的多个预设检测时刻的原始电荷密度信号，得 到多组与每个所述预测检测时刻相对应的原始电荷密度信号；

将每组所述原始电荷密度信号进行平均化处理，得到所述完整工频周期 内与每个所述预设检测时刻相对应的所述电荷密度信号。

可选的，所述声信号的检测点为与所述绝缘材料相连接的阴极接地点。

一种初始相位角的确定系统，应用于对绝缘材料在交流电压下进行空间 电荷测量的测量系统，包括：

第一信号发生装置，用于向待测试的绝缘材料加载一个预设电压等级的 工频交流电压；

第二信号发生装置，用于向所述绝缘材料加载一个预设频率的脉冲信号；

声信号检测装置，用于检测所述绝缘材料在所述工频交流电压和所述脉 冲信号的影响下的声信号；

信号采样装置，用于对所述声信号进行采样，得到完整工频周期内多个 与预设检测时刻相对应的电荷密度信号；

信号处理装置，用于将多个所述电荷密度信号按预设的拟合方程进行拟 合，得到一个正弦曲线；所述正弦曲线的图形反映所述初始相位角。

可选的，所述预设电压等级为所述绝缘材料的工作电压。

可选的，所述预设频率为2kHz。

可选的，所述信号采样装置包括：

采样单元，用于分别采集多个工频周期内的多个预设检测时刻的原始电 荷密度信号，得到多组与每个所述预测检测时刻相对应的原始电荷密度信号；

计算单元，用于将每组所述原始电荷密度信号进行平均化处理，得到所 述完整工频周期内与每个所述预设检测时刻相对应的所述电荷密度信号。

可选的，所述声信号的检测点为与所述绝缘材料相连接的阴极接地点。