一种基于超低频交流的耐压测距装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于电力试验【技术领域】，尤其涉及一种基于超低频交流的耐压测距装置，其中，直流高压发生器的输入端连接至交流电源，其输出端输出直流高压，将该直流高压输入到超低频逆变单元；在直流高压发生器的正极输出端与超低频逆变单元之间设置有限流电感；超低频逆变单元的输出端一端接地，另一端通过耦合器接入到试品，并将试品的保护层接地处理；分压器一端连接至超低频逆变单元的输出端，另一端接地处理，中间抽头连接至控制器；控制器采集分压器的分压信号对直流高压发生器和超低频逆变单元进行控制；行波测距仪通过耦合器采集行波信号进行故障点的测距。本实用新型具有交流耐压和故障测距同时完成的优点。
【专利说明】一种基于超低频交流的耐压测距装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种耐压测距装置，尤其涉及一种基于超低频交流的耐压测距装 置，属于电力试验【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 电力线路是传输电能的通道，是电网的主要组成部分，通常采用高压架空线路，部 分用地紧张或者对线路防雷、防爆要求高的区域，更多的采用电力电缆。发电机和变压器引 出线往往采用封闭母线和管型母线，也有部分采用架空线或电力电缆。
[0003] 电力系统中电力线路的故障数大约占总故障数的80%以上，架空线路处于野外， 易遭雷击、大风等气象影响，瞬时故障占多数，故障点查找费时费工，很多时候只能通过试 送电冲击解决。通常，架空线路距离保护均可以计算故障点距离，近年来架空线路故障行波 测距得到了很多应用，都是基于行波传输和波阻抗变化点包括故障点和线路终端、T接头的 折反射原理实现的，部分需要GPS高精度时钟的支持，故障测距精度得到了提高，并有研宄 者开发了行波保护。以上架空线路一般不采用耐压的方法试验，线路两端设有通讯和电压 互感器，一般采用在线测距方案。
[0004] 电力电缆线路发生故障后一般认为会转成永久故障，采用脉冲放电进行电缆故障 测距的方法，包括低压脉冲法、高压脉冲法、和二次脉冲法和双端法同前述架空线路一样， 都是基于行波传输、折反射原理进行的。
[0005] 电缆故障点一般分为低阻、中阻和高阻，中高阻故障需要用脉冲电压或电流对故 障点进行击穿，以保证故障点阻抗降低，从而产生放电和行波折反射。高压脉冲放电一般采 用高压直流向电容器充电，通过放电间隙或发电开关向试品放电。这种方法存在几个问 题：1、直流脉冲对电缆未损坏处固体绝缘有累积效应，影响电缆寿命，现有试验规程已明确 规定不进行电缆直流耐压试验；2、直流脉冲破坏力较差，甚至可能导致故障点电阻升高，甚 至击穿不了；3、放电间隙或开关需要开断直流电流，故障率高。
[0006] 电缆振荡波测试仪使用高压电容储存直流高压电能，直流储能通过电感线圈对电 缆放电，电感线圈和电缆对地分布电容发生低频谐振产生低频振荡波，实现电缆的试验。当 电缆内部绝缘破坏产生放电时，放电脉冲在电缆内传输，同样可以采用行波测距方法，实现 故障点测距。该设备部分的解决了直流脉冲放电的问题，放电开关不需要开断直流电流，成 本低、使用寿命长；产生的交流分量对故障点击穿效果好，内置行波测距准确度高，因此得 到了较好的应用效果，部分供电部门正在推广应用。但是，该设备产生的振荡波高压叠加有 很高的直流分量，同样存在电缆绝缘的直流累积效应，不满足现行试验规程要求；同时交直 流叠加的耐压电压和交流耐压电压的等效性没有成熟的验证。 实用新型内容
[0007] 针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于超低频 交流的耐压测距装置，将交流耐压和故障测距同时完成，实现线路耐压试验过程中发生故 障时，能够自动测量故障点的距离。
[0008] 为实现上述目的，本实用新型采用下述的技术方案：
[0009] 一种基于超低频交流的耐压测距装置，包括：
[0010] 直流高压发生器、限流电感、超低频逆变单元、分压器、耦合器、控制器和行波测距 仪；
[0011] 所述直流高压发生器的输入端连接至工频电源，所述直流高压发生器的正极输出 端连接所述超低频逆变单元的正极输入端，所述直流高压发生器的负极输出端连接所述 超低频逆变单元的负极输入端，所述直流高压发生器的正极输出端与所述超低频逆变单元 的正极输入端之间还连接有限流电感，所述超低频逆变单元的输出端一端接试品，所述超 低频逆变单元的输出另一端与耦合器输入端连接，耦合器接地端与试品保护层连接后接 地；所述耦合器输出端连接所述行波测距仪；所述分压器两端连接所述超低频逆变单元的 两个输出端，中间抽头连接至所述控制器；所述控制器还连接所述超低频逆变单元和高压 直流发生器，所述控制器采集所述分压器的分压信号对所述直流高压发生器和所述超低频 逆变单元进行控制；
[0012] 所述发生器将所述工频电源经整流、高频逆变升压、二次倍压整流输出成一定电 压的直流高压，通过限流电感和超低频逆变单元将直流高压逆变成超低频交流高电压加到 试品上，所述试品放电产生的高频脉冲行波信号及折返射行波信号传输至所述耦合器，所 述行波测距仪通过所述耦合器采集行波信号进行故障点的测距。
[0013] 其中较优地，所述超低频逆变单元输出的交流电压频率在0. 1Hz以下。
[0014] 其中较优地，所述超低频逆变单元采用一个桥式逆变电路或者多个桥式逆变电路 串联而成。
[0015] 其中较优地，所述桥式逆变电路由全控型电力电子器件或半控型电力电子器件组 成。
[0016] 与现有技术相比，本实用新型提供的一种基于超低频交流的电力线路耐压测距装 置，采用超低频交流高压的办法，消除了直流方法对绝缘的累积损坏效应；具有技术成熟、 设备可靠的优点；具有故障点击穿能力大，对中高阻试验效果好、测距快速的优点；实现交 流耐压和故障测距试验设备的集成。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本实用新型所提供的一实施例中，基于超低频交流的耐压测距装置的整 体结构及接线图；
[0018] 图2是本实用新型所提供的一实施例中，基于超低频交流的耐压测距装置工作原 理图；
[0019] 图3是图2所提供实施例的电压向量示意图；
[0020] 图4是本实用新型所提供的，基于超低频交流的耐压测距装置的行波测距原理示 意图；
[0021] 图5是图4所示基于超低频交流的耐压测距装置的行波反射点示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施 例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0023]如图1所示，本实用新型提供一种基于超低频交流的耐压测距装置，包括：直流高 压发生器2、限流电感3、超低频逆变单元4、分压器5、耦合器6、控制器7和行波测距仪8 ; 直流高压发生器2的输入端连接至工频电源1，直流高压发生器2的正极输出端连接超低频 逆变单元4的正极输入端，直流高压发生器2的负极输出端连接超低频逆变单元4的负极 输入端，直流高压发生器2的正极输出端与超低频逆变单元4的正极输入端之间还连接有 限流电感3,超低频逆变单元4的输出端一端接试品0,超低频逆变单元4的输出端另一端 与耦合器6输入端连接，耦合器6接地端与试品0的保护层连接后接地；耦合器6输出端连 接行波测距仪8 ;分压器5两端连接超低频逆变单元4的两个输出端，中间抽头连接至控制 器7 ;控制器7还连接超低频逆变单元4和高压直流发生器2,控制器7采集分压器5的分 压信号对直流高压发生器2和超低频逆变单元4进行控制；
[0024] 高压直流发生器2将工频电源电压经整流、高频逆变升压、二次倍压和整流输出 成一定电压的压直流高压，通过限流电感3和超低频逆变单元4将直流高压逆变成超低频 交流高电压加到试品〇上，试品〇产生的放电高频脉冲行波信号及折返射行波信号传输至 耦合器6,行波测距仪8通过耦合器6采集行波信号进行故障点的测距。
[0025] 图1示出了基于超低频交流的耐压测距装置的结构及试验接线图。参照图1，本实 用新型包括直流高压发生器2、限流电感3、超低频逆变单元4、分压器5、耦合器6、控制器7 和行波测距仪8。其中，直流高压发生器2的输入端连接至交流电源1，经过整流、高频逆变 升压、二次倍压和整流后，输出一定电压值的直流高压，并将该直流高压输入到超低频逆变 单元4,在直流高压发生器2的正极输出端与超低频逆变单元4之间设置有限流电感3。超 低频逆变单元4的输出端一端接至试品0,另一端通过耦合器6接入到试品0的保护层，并 将试品0的保护层接地处理；试品0 -般是电力电缆。分压器5 -端连接至在超低频逆变 单元4的输出端，另一端接地处理，分压器5中间抽头连接至控制器7。其中，分压器5采用 多个电阻串联，从而构成电阻分压器。控制器7采集分压器5的分压信号对直流高压发生 器2和超低频逆变单元4进行控制，行波测距仪8通过耦合器6采集行波信号进行故障点 的测距。
[0026] 在本发明的一个实施例中，超低频逆变单元采用一个桥式逆变电路或者多个桥式 逆变电路串联而成。桥式逆变电路由全控型电力电子器件或半控型电力电子器件组成。半 控型电力电子器件为普通晶闸管。全控型电力电子器件优选为电力MOSFET或者IGBT。
[0027] 本实用新型提供的基于超低频交流的耐压测距装置工作原理如下：高压直流发生 器2将交流工频电源1经过整流、高频逆变升压和整流后，输出一定电压值的直流高压，通 过限流电感3及超低频逆变单元4后，将直流高压逆变成0. 1Hz甚至以下的超低频交流高 电压，并将此超低频交流高压加载到试品0上；控制器7通过测量分压器5的二次电压U2， 控制直流高压发生器2和超低频逆变单元4的输出电压和频率，从而对电力电缆等试品0 进行超低频交流耐压。
[0028] 参照图2和图3,本发明的基于超低频交流的耐压测距装置由于频率很低，在 0. 1Hz以下，因此试品0分布电容C引起的电容电流很小，比普通工频交流耐压试验设备视 在输入功率理论上要小很多。
[0029]如图4所示，当试品0绝缘存在缺陷时，并且交流高压达到一定值时，缺陷部分会 发生放电，即故障点放电。当试品〇故障点进行放电时，其分布电容被短接或部分短接，此 时，放电脉冲会在试品中传播，形成高频行波信号。
[0030] 如图5所示，当试品0故障点放电时，耦合器6对低频交流电流的阻抗近乎为零， 用于提取故障点放电行波高频电流脉冲信号；行波测距仪8利用电流行波信号，根据试品0 介质中的行波传输速度和折反射时间差，计算故障点到终端的距离，实现测距的功能，采用 以下步骤：
[0031] (1)放电故障点距离试验端的距离测量放电脉冲行波信号（电压或电流）达到测 试端的放电脉冲初始行波到达时间h、故障点反射行波到达时间1: 2和对端反射行波到达时 间t3;
[0032] (2)如已知试品中电磁波的传输速度v，则放电故障点距离试验端的距离
【权利要求】
1. 一种基于超低频交流的耐压测距装置，其特征在于，包括： 直流高压发生器、限流电感、超低频逆变单元、分压器、耦合器、控制器和行波测距仪； 所述直流高压发生器的输入端连接至工频电源，所述直流高压发生器的正极输出端连 接所述超低频逆变单元的正极输入端，所述直流高压发生器的负极输出端连接所述超低频 逆变单元的负极输入端，所述直流高压发生器的正极输出端与所述超低频逆变单元的正极 输入端之间还连接有限流电感，所述超低频逆变单元的输出一端接试品，所述超低频逆变 单元的输出另一端与耦合器输入端连接，耦合器接地端与试品保护层连接后接地；所述耦 合器输出端连接所述行波测距仪；所述分压器两端连接所述超低频逆变单元的两个输出 端，中间抽头连接至所述控制器；所述控制器还连接所述超低频逆变单元和高压直流发生 器，所述控制器采集所述分压器的分压信号对所述直流高压发生器和所述超低频逆变单元 进tx控制； 所述发生器将所述工频电源经整流、高频逆变升压、二次倍压和整流输出成一定电压 的压直流高压，通过限流电感和超低频逆变单元将直流高压逆变成超低频交流高电压加到 试品上，所述试品产生的放电高频脉冲行波信号及折返射行波信号传输至所述耦合器，所 述行波测距仪通过所述耦合器采集行波信号进行故障点的测距。
2. 如权利要求1所述的耐压测距装置，其特征在于，所述超低频逆变单元输出的交流 电压频率在〇. 1Hz以下。
3. 如权利要求1所述的耐压测距装置，其特征在于，所述超低频逆变单元采用一个桥 式逆变电路或者多个桥式逆变电路串联而成。
4. 如权利要求3所述的耐压测距装置，其特征在于，所述桥式逆变电路由全控型电力 电子器件或半控型电力电子器件组成。
【文档编号】G01R31/12GK204241625SQ201420633660
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】时振堂, 李志远, 王乐, 钱志红, 杜红勇, 秦文杰 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院