[发明专利]一种用于交流电缆空间电荷测试的相位匹配电路

说明书

本发明涉及一种用于交流电缆空间电荷测试的相位匹配电路，包括依次连接的滤波器、过零比较器、相位校正器和信号发生器，交流电压通过电容分压器获得与交流电压相位一致的正弦信号，经过滤波器和过零比较器后，得到与正弦信号频率相同且有相位延时的方波信号，该方波信号经过相位校正器得到与交流电压同步的方波信号，该方波信号触发信号发生器，输出32个连续的短方波信号，该短方波信号触发高压开关后产生脉冲电压，作用在电缆上测试空间电荷。本发明设计合理，其直接从工频电压中取交流相位，可以与实际频率有所波动的工业用电很好地进行相位匹配，具有性能稳定可靠、实用性强等特点，为实现交流电缆空间电荷测试应用于现场打下基础。

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术技术领域，尤其是一种用于交流电缆空间电荷测试的相位匹配电路。

背景技术

由于我国经济的快速发展，电力需求越来越大，架空输电线路逐渐被电缆取代，因此，研究电缆本体的老化机理，找到导致电缆绝缘击穿的关键因素，对于电缆故障的预判，保证电力系统可靠运行具有重要意义。

大量的实际案例表明，导致电缆故障的根本原因是绝缘介质中空间电荷的积聚。由于现场的环境以及不可抗的外力作用导致的绝缘介质老化，使得空间电荷积聚，从而形成树枝，进一步发展后最终导致击穿。因此，探寻电缆老化机理及其预防诊断的首要任务是检测绝缘介质中的空间电荷分布。在目前的研究领域中，空间电荷的监测也受到人们越来越多的关注，但监测方法并不统一，如何高效直观地展现空间电荷的分布情况是目前的工作重点。

通常，用来检测电力电缆故障缺陷的方法是电声脉冲法(PEA)，它的基本原理是：在电缆线芯施加脉冲电压，使空间电荷振动，产生超声波，向下传播穿过下电极铝板，作用在PVDF压电传感器上产生正比于声波的电压信号；此信号经过放大器后输出到示波器。示波器采集到的电压随时间变化的波形即可反映电缆中垂直向下的半径方向的空间电荷的分布。与直流电压下空间电荷波形保持不变不同，交流电压下空间电荷分布随着交流相位而变化，所以需要得到空间电荷波形对应的交流相位数据。这要求高压脉冲源触发时间可控，并且数据采集系统可分辨测试空间电荷的相位。

传统交流相位匹配方法通常是通过电脑输出同步的正弦波形和脉冲信号，使脉冲信号对应于正弦波形的不同相位；然后使用功率放大器将正弦波形放大到实验所需的正弦电压。这种方法只能针对在实验室中人为产生的交流电压，而不能应用于电缆运行的现场中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、准确可靠且实用性强的用于交流电缆空间电荷测试的相位匹配电路。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于交流电缆空间电荷测试的相位匹配电路，包括依次连接的滤波器、过零比较器、相位校正器和信号发生器，交流电压通过电容分压器获得与交流电压相位一致的正弦信号，经过滤波器和过零比较器后，得到与正弦信号频率相同且有相位延时的方波信号，该方波信号经过相位校正器得到与交流电压同步的方波信号，该方波信号触发信号发生器，输出32个连续的周期为500μs的短方波信号，该短方波信号触发高压开关后产生脉冲电压，作用在电缆上测试空间电荷。

所述脉冲电压的频率为1600Hz。

所述滤波器与电容分压器之间通过隔离变压器进行电气隔离，所述信号发生器与外部电路之间通过光耦合器进行电气隔离。

本发明的优点和积极效果是：

本发明设计合理，其直接从工频电压中取交流相位，可以与实际频率有所波动的工业用电很好地进行相位匹配，具有性能稳定可靠、实用性强等特点，为实现交流电缆空间电荷测试应用于现场打下基础。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明的各个电路模块输出的波形图。