一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了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，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，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，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，它可以直接对较长电缆本体进行测量，具有很好的工程应用价值。

A high voltage cable aging test device based on impulse response

The utility model discloses an aging test device for high voltage cable based on impulse response, including the first end of the impulse response signal receiving unit, terminal impulse response signal receiving unit, a signal acquisition card and industrial computer, the first end of the impulse response signal receiving unit and terminal impulse response signal receiving unit of the same structure: including RC filter circuit, matching resistor the RC is arranged between the filter circuit and the signal input end of the earth; the AC signal amplifying circuit, a signal output signal input and the RC filter circuit is connected with the signal acquisition card, and the signal input end of the first end of the impulse response signal receiving unit and a signal output end of a pulse response signal receiving unit of the AC signal amplifying circuit is connected with the computer the machine is used for receiving the signal acquisition card stored at the end of the impulse response signal and terminal impulse response signal, it can be directly The measurement of long cable body has very good engineering application value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试装置
本技术涉及高压电力电缆绝缘特性老化测试

技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，本技术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。本技术进一步改进在于：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。本装置通过脉冲信号发生器发出不同频率的电压信号，信号经由同轴电缆传输，在电缆首尾两端分别测定不同响应信号，经滤波放大处理后，对信号进行采集存储，通过工控机内部程序对采集得到的时域信号进行傅里叶变换，得到频域信号，对信号进行图像处理和数学运算，得到频域信号传递函数，进而通过传递函数得出该测试电缆内部老化特性。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术针对较长电缆本体内部传输的双踪脉冲信号进行交叉傅里叶变换，通过分析频域传递函数绘制衰减特性曲线，进而分析得到运行段测试电缆老化特性，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。附图说明图1是本实施例中高压电缆老化测试装置结构示意图；图2是本实施例中的基于脉冲响应法得到的双踪信号频谱曲线；图3是实施例中基于本技术得到的电缆材料衰减特性曲线。本装置可对运行长度范围在100-1km的电缆本体进行老化测试。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本技术进行进一步详细说明。一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试装置，参见图1，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(型号：凌华PCIe-9852；采样频率为60Mhz)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(从现有技术)，RC滤波电路信号输入端通过同轴双屏蔽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(从现有技术)，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。采用本装置时所采用的脉冲信号发生器型号为：JLD-301校准脉冲发生器。利用本装置进行高压电缆老化测试的方法，包括以下步骤：a、由脉冲信号发生器(型号：JLD-301校准脉冲发生器)向待测试电缆的首端注入脉冲信号，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(500kHz,1MHz,3MHz,6MHz,9MHz,12MHz,15Mhz)组成预设频率序列由低至高逐次连续发射，在长度为400m的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；脉冲信号从待测试电缆首端注入经过一定长度的电缆本体传输的时间不同，从待测试电缆末端采集到的响应信号也不同，因此，采集的第一响应信号和第二响应信号可以反映出高压电缆对间隔注入的脉冲信号的不同响应。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工控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)；图2为运算得出的双踪信号频谱曲线，d、在工控机内将频域幅值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；图3为运算得出的电缆材料衰减特性曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试装置，其特征在于：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；所述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，用于接收所述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，所述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；所述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，所述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；所述工控机用于接收所述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)；将所述频域幅值Ui(s)和所述频域幅值Uo(s)代入公式...

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试装置，其特征在于：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；所述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，用于接收所述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，所述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；所述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，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力晖，李演达，钟平，刘贺晨，刘云鹏，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：新型
国别省市：河北,13