[实用新型]一种交流电缆内部波速特性的检测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电气设备技术领域，具体涉及一种基于扫频法对交流电缆内部波速特性的测试系统。

背景技术

随着中国经济的高速发展，城镇现代化趋势已越发明显，电力电缆作为城市配电网的重要组成部分获得了极快发展，其年平均增长达到35%。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。

对于交流高压电缆进行内部特性研究也越来越重要了，例如用于对高压电力电缆的局部放电检测及定位、对于系统安全稳定运行及日常检修维护需求。随着电力电缆网络的不断扩大，系统内部电力电缆设备局部故障时有发生，通过电缆内部波速特性研究快速准确实现对故障定位至关重要。

经研究发现，电缆内部局放信号传播速度为频率的函数，不同频率分量的信号波速不同，频率越高，传播速度越快（色散现象）。由于局部放电信号为从低频到高频的宽频信号，如采用传统的通过经验固定波速进行计算造成的定位误差不可忽略。因此，基于电缆频变传输特性，设计一套针对一定长度的高压电力电缆内部不同频率分量信号的波速特性研究系统，并基于试验结论进而完成电缆局部放电准确定位及故障可靠检测，具有重要的工程意义。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效进行交流高压电缆内部波速特性的检测系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种交流电缆内部波速特性的检测系统，包括扫频信号发生器、信号采集装置、信号调整装置和信号处理装置；扫频信号发生器与待测试电缆首端相连；待测试电缆的首尾两端分别通过双屏蔽同轴信号传输线与信号采集装置相连；信号采集装置通过信号调整装置和信号处理装置相连。

其中，信号调整装置包括RL滤波器和信号放大器；信号采集装置依次通过RL滤波器、信号放大器和信号处理装置相连；信号采集装置包括工控机和采集卡；待测试电缆的首尾两端分别通过双屏蔽同轴信号传输线与采集卡相连；采集卡分别与工控机、扫频信号发生器相连；工控机与RL滤波器相连。

本实用新型检测系统还包括两个试验信号匹配阻抗；待测试电缆的首尾两端分别连接对应的试验信号匹配阻抗一端；试验信号匹配阻抗的另一端接地。

信号处理装置包括数字示波器和信号傅里叶变换系统；信号放大器通过数字示波器与信号傅里叶变换系统相连。

待测试电缆的总长度为100m-500m。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型基于扫频法，通过从电缆首尾两端采集的信号，反映出电缆对间隔注入的正弦扫描信号的不同响应，进而分析得到测试电缆内部频变传输特性。采用本实用新型检测系统，可以实现针对一定长度的高压电力电缆内部信号传输速度随频率变化特性研究，方案简单可行，抗干扰性强且灵敏度高。

附图说明

图1为本实用新型基于扫频法（脉冲响应法）对交流电缆内部波速特性检测系统的结构框图；

图2为采用本实用新型交流电缆内部波速特性检测系统进行检测时在一组特定频率下的双踪扫频信号观测结果；

图3为采用本实用新型交流电缆内部波速特性检测系统进行检测得到的特定频变传输特性图。

图中，1-扫频信号发生器、2-高压电力电缆、3-试验信号匹配阻抗、4-信号传输线、5-信号采集装置、6-信号调整装置、7-RL滤波器、8-信号放大器、9-信号处理装置。

图2中，信号1为第一预处理信号，信号2为第二预处理信号。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型一种基于扫频法对交流电缆内部波速特性测试系统，包括扫频信号发生器1、实验信号匹配阻抗3、信号传输线4、信号采集装置5、信号调整装置6和信号处理装置9。信号传输线4采用双屏蔽同轴信号传输线。信号调整装置6包括RL滤波器7和信号放大器8。扫频信号发生器1向高压电力电缆2首端注入不同电压频率的扫频信号，经由一定长度的高压电力电缆2进行信号传输；高压电力电缆2首尾两端分别并联两个试验信号匹配阻抗3；双屏蔽同轴信号传输线4同时采集两路扫频信号，并由信号采集装置5进行存储；两路扫频信号通过RL滤波器7及信号放大器8进行滤波放大，得到两路预处理信号；信号处理装置9对经由信号调整装置6的两路预处理信号进行交叉傅里叶变换，得到频域下的电压相位差∆φ(ω)，进而得到电力电缆内部波速特性。