[发明专利]一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及高压电力电缆绝缘特性老化测试技术领域。

背景技术

随着柔性直流输电技术的不断发展以及材料制备工艺的不断提升，交联聚乙烯绝缘电缆(简称XLPE电缆)以其优越的电气性能和机械物理性能逐渐替代充油电缆，成为应用最为广泛的电缆类型，目前在电压等级10～220kV的电网中被大量使用。但随着电力电缆运行时间的增加，在高温及高电场强度的持续作用下，电缆绝缘材料会逐渐老化，导致绝缘性能逐渐破坏，给电缆的安全运行带来了极大的隐患，甚至危及整个系统稳定运行和技术人员的人身安全。

一般而言，电力电缆的老化可简单分类为：热老化，机械老化及电老化。电缆老化一般由电缆结构尺寸(如横截面积、长度等)和电缆绝缘材料特性决定，对于正常投入运行的电力电缆而言，结构尺寸一般不会变化。因此，电缆发生老化现象主要由于电缆本体绝缘材料特性发生变化，进而导致绝缘性能下降。老化可以通过电树枝和水树枝表现出来，而电容量测试，介损测量是常规的测量手段。但目前很多测试方法针对的试验对象局限于电缆本体切片，若直接对运行段电缆进行测试，最大有效测试长度已成为首要限制因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试方法及装置，它可以直接对较长电缆本体进行测量，同时，采用脉冲响应频域分析法，对测试系统脉冲源功率要求较低。它具有很好的工程应用价值。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试方法，包括以下步骤：

a、由脉冲信号发生器向待测试电缆的首端注入脉冲信号，在待测试电缆的首端和末端接收该脉冲在同一时间段内的响应信号，待测试电缆的首端所接收的信号为首端脉冲响应信号，测试电缆的末端所接收的信号为末端脉冲响应信号；将首端脉冲响应信号和末端脉冲响应信号分别进行滤波放大处理，从而提取出与脉冲信号发生器所发出频率相对应的信号，以提高两个脉冲响应信号信噪比和信号的抗干扰性，以形成首端脉冲响应预处理信号和末端脉冲响应预处理信号；

b、将首端脉冲响应预处理信号和末端脉冲响应预处理信号分别通过信号采集卡的不同输入通道进行信号采集储存；

c、将信号采集卡内的首端脉冲响应预处理信号和末端脉冲响应预处理信号通过计算机进行傅里叶变换运算，得出首端脉冲响应预处理信号的频域幅值Ui(s)和末端脉冲响应预处理信号的频域幅值Uo(s)；

d、将频域幅值Uo(s)和频域幅值Ui(s)代入公式得到测试电缆内部信号频域传递函数，通过绘制传递函数衰减曲线，以直观分析电缆绝缘材料老化特性。

本发明进一步改进在于：

脉冲信号发生器所发射的频率信号为在100kHz～15MHz范围内由多个预设频率组成预设频率序列由低至高逐次连续发射。

在待测试电缆的首端和末端接收该脉冲在同一时间段内的响应信号时，所采用的接收电路的输入端与大地之间设有匹配电阻。

一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试装置，包括首端脉冲响应信号接收单元、末端脉冲响应信号接收单元、信号采集卡和工控机；

首端脉冲响应信号接收单元和末端脉冲响应信号接收单元结构相同：包括RC滤波电路，用于接收脉冲响应信号并对其进行滤波以提高信号信噪比的RC滤波电路，RC滤波电路信号输入端通过信号传输线与待测试电缆的首端或末端连接；RC滤波电路信号输入端与大地之间设有匹配电阻；

交流信号放大电路，信号输入端与RC滤波电路的信号输出端连接，以对RC滤波电路输出信号进行脉冲整形放大，形成首端脉冲响应预处理信号或末端脉冲响应预处理信号；

信号采集卡，信号输入端与首端脉冲响应信号接收单元和末端脉冲响应信号接收单元中的交流信号放大电路的信号输出端连接，信号采集卡根据采样频率采集并储存相同时间段内首端脉冲响应信号接收单元和末端脉冲响应信号接收单元所输出的信号；

工控机用于接收信号采集卡所储存的首端脉冲响应信号和末端脉冲响应信号，通过傅里叶变换运算，得出首端脉冲响应预处理信号的频域幅值Ui(s)和末端脉冲响应预处理信号的频域幅值Uo(s)；将频域幅值Ui(s)和频域幅值Uo(s)代入公式得到测试电缆内部信号频域传递函数，通过绘制传递函数衰减曲线，以直观分析电缆绝缘材料老化特性。

本发明进一步改进在于：

信号采集卡采样频率为60Mhz。

信号传输线采用同轴双屏蔽信号传输线。