一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统技术方案

本申请公开一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统，包括：测试箱体、电缆、制损装置、覆冰装置、控制台、电流发生器和控制器。控制台控制制损装置在电缆施加损伤，并使绝缘受损的电缆滑动到下部测试箱体，控制两扇隔离门处于水平状态，控制覆冰装置在下部测试箱体喷射水雾，控制制冷片制冷以提供低温环境，进而在电缆主绝缘层表面形成覆冰。覆冰形成后，通过电流发生器将高压电流通入缆芯；通过控制器获取温度传感器采集的覆冰主绝缘层表面温度随时间的变化数据，计算获得安全测试系数，以利用安全测试系数对电缆绝缘受损程度进行测试。本申请系统实现了对覆冰地区电缆绝缘受损程度进行模拟测试，对电网的正常、稳定运行具有非常重要的意义。

A Simulated Testing System for Cable Insulation Damage in Ice-covered Area

【技术实现步骤摘要】
一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统
本申请涉及配电网
，尤其涉及一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统。
技术介绍
随着电力技术水平的不断发展，电网建设速度逐步加快。低温环境下，输电线路的缺陷威胁着电力及通信网络安全运行。例如，尖刺缺陷是电缆常见的绝缘缺陷之一，该缺陷的存在成为电缆运行的一个重要安全隐患。目前，国内外电缆故障测试技术已发展到较高水平。就国内外各种分体式的测试设备来讲，虽然可以满足电力、电缆故障测试行业的技术需求，但是，寒冷地区输电线路的覆冰问题成为这类地区输电线路绝缘缺陷检测的阻碍。例如，我国西南地区的云南、贵州、四川三省交界处以及云贵高原大部分地区，输电线路覆冰非常严重，导致现有技术无法对其绝缘受损程度进行质量检测和缺陷诊断。由于电缆可靠性和安全性对电网的运行具有非常重要的意义，因此如何对覆冰地区电缆的绝缘性受损程度进行测试，成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请提供一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统，以对覆冰地区电缆绝缘受损程度进行模拟测试，为覆冰地区电缆的绝缘性受损程度的测试技术发展奠定基础。本实施例提供了一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统，包括：测试箱体，所述测试箱体内部包括相对设置的两扇隔离门，每扇隔离门的一侧边缘通过小型电机控制器固定在所述测试箱体壁上，当两扇隔离门在所述小型电机控制器的控制作用下处于水平状态时，将所述测试箱体内的空间分隔为上下两部；测试箱体两侧设有垂直滑轨，上部测试箱体设有水平滑轨，两侧的垂直滑轨上端分别与水平滑轨的两端相连；下部测试箱体的至少两个表面设有制冷片，以在隔离门隔离上部测试箱体的情况下，为下部测试箱体提供低温环境；电缆，所述电缆位于测试箱体内部，包括缆芯和包覆所述缆芯的主绝缘层；所述缆芯的两端设有缆芯旋转装置，所述缆芯旋转装置与滑动于所述垂直滑轨的垂直滑块连接，以使电缆沿垂直滑轨在测试箱体内部上下移动；所述主绝缘层外表面设有温度传感器，用于在模拟测试过程中采集覆冰主绝缘层表面温度随时间的变化数据；制损装置，所述制损装置包括一滑动于水平滑轨的水平滑块；所述水平滑块上设有针尖控制嘴和铜针，用于当所述电缆滑动到受损位置时，所述铜针与主绝缘层接触，在针尖控制嘴的控制下刺入主绝缘层，并通过铜针在水平方向的滑动制损；覆冰装置，所述覆冰装置包括水箱和水管；所述水管的管路上设有水泵，所述水管的两端均伸入所述水箱以形成水循环回路；部分所述水管位于下部测试箱体内部，且位于所述下部测试箱体的部分水管上设有喷水孔；控制台，所述控制台包括若干按钮，所述按钮用于在模拟测试过程中，控制水平滑块在水平滑轨上的滑动、控制垂直滑块在垂直滑轨上的滑动以及控制所述针尖控制嘴以控制铜针对所述主绝缘层的刺入深度，以使制损装置在电缆施加损伤，并使绝缘受损的电缆滑动到下部测试箱体；控制所述小型电机控制器以使两扇隔离门处于水平状态；控制制冷片为隔离的下部测试箱体提供低温环境，以及控制水泵工作，以通过水管上的喷水孔在下部测试箱体中喷射水雾；电流发生器，所述电流发生器设有正极性端口和负极性端口；所述正极性端口和负极性端口分别通过高压接触极与所述缆芯的两端连接，以在电缆覆冰后，将高压电流通入缆芯；控制器，所述控制器与所述温度传感器通信连接，用于在模拟测试过程中，获取覆冰主绝缘层表面温度随时间的变化数据，计算获得安全测试系数，以利用安全测试系数对电缆绝缘受损程度进行测试。进一步的，所述覆冰主绝缘层表面温度随时间的变化数据为主绝缘层表面温度T对连续时间段[0,NL]上的时间点t的连续函数；所述控制器通过下述步骤计算获得安全测试系数：将主绝缘层表面温度T对连续时间段[0,NL]上的时间点t的连续函数分段，得到N个函数T＝fi(t)，t∈[(i-1)L,iL]；将每个时间区间n等划分，并对fi(t)进行傅里叶级数展开，得到：其中，根据每个函数T＝fi(t)的傅里叶级数展开结果，获得数组[X1,X2,X3,…,XN]和[Y1,Y2,Y3,…,YN],其中，Xi＝ain-ai0,Yi＝bin-bi0；按照下式，计算获得安全测试系数p：其中，是数组[X1,X2,X3,…,XN]的平均值，是数组[Y1,Y2,Y3,…,YN]的平均值。进一步的，所述控制器根据安全测试系数与电缆绝缘受损程度级别预设的安全系数取值范围，确定电缆的绝缘受损程度。进一步的，所述正极性端口和负极性端口分别引出一高压电缆线，所述高压接触极设置在所述高压电缆线的自由端。进一步的，所述下部测试箱体与两侧的垂直滑轨的下端相连的位置处设有固定孔，用于在模拟测试过程中，使电缆固定在下部测试箱体的温度变化测试位置。进一步的，所述水管包括出水管、喷水管和回水管；所述出水管的一端伸入所述水箱，另一端与所述喷水管的一端连通，所述喷水管的另一端与所述回水管的一端连通，所述回水管的另一端伸入所述水箱，以形成水循环回路；所述水泵设置在所述出水管上。由以上技术方案可知，本申请提供一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统，包括：测试箱体、电缆、制损装置、覆冰装置、控制台、电流发生器和控制器，在模拟测试过程中，控制台通过控制水平滑块在水平滑轨上的滑动、控制垂直滑块在垂直滑轨上的滑动以及控制针尖控制嘴以控制铜针对所述主绝缘层的刺入深度，使制损装置在电缆施加损伤，并使绝缘受损的电缆滑动到下部测试箱体，控制小型电机控制器使两扇隔离门处于水平状态，控制覆冰装置在下部测试箱体喷射水雾，控制制冷片为隔离的下部测试箱体提供低温环境，以在电缆主绝缘层表面形成覆冰。覆冰形成后，通过电流发生器将高压电流通入缆芯；通过控制器获取温度传感器采集的覆冰主绝缘层表面温度随时间的变化数据，计算获得安全测试系数，以利用安全测试系数对电缆绝缘受损程度进行测试。本申请系统实现了对覆冰地区电缆绝缘受损程度进行模拟测试，为覆冰地区电缆的绝缘性受损程度的测试技术发展奠定基础，对电网的正常、稳定运行具有非常重要的意义。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统的一个实施例示意图；图2为本申请覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试方法的一个实施例流程图。具体实施方式图1为本申请覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统的一个实施例示意图。如图1所示，该系统可以包括测试箱体1、电缆、制损装置、覆冰装置、控制台19、电流发生器21和控制器25。其中：测试箱体1，所述测试箱体1内部包括相对设置的两扇隔离门2，每扇隔离门2的一侧边缘通过小型电机控制器3固定在所述测试箱体壁上，当两扇隔离门2在所述小型电机控制器3的控制作用下处于水平状态时，将所述测试箱体1内的空间分隔为上下两部；测试箱体1两侧设有垂直滑轨4，上部测试箱体设有水平滑轨5，两侧的垂直滑轨4上端分别与水平滑轨5的两端相连；下部测试箱体的至少两个表面设有制冷片6，以在隔离门2隔离上部测试箱体的情况下，为下部测试箱体提供低温环境。需要说明的是，制冷片6可以设置在下部测试箱体的内部或外部，为了提高制冷效率，本实施例将制冷片6设置在箱体内部。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统，其特征在于，包括：测试箱体(1)，所述测试箱体(1)内部包括相对设置的两扇隔离门(2)，每扇隔离门(2)的一侧边缘通过小型电机控制器(3)固定在所述测试箱体壁上，当两扇隔离门(2)在所述小型电机控制器(3)的控制作用下处于水平状态时，将所述测试箱体(1)内的空间分隔为上下两部；测试箱体(1)两侧设有垂直滑轨(4)，上部测试箱体设有水平滑轨(5)，两侧的垂直滑轨(4)上端分别与水平滑轨(5)的两端相连；下部测试箱体的至少两个表面设有制冷片(6)，以在隔离门(2)隔离上部测试箱体的情况下，为下部测试箱体提供低温环境；电缆，所述电缆位于测试箱体内部，包括缆芯(7)和包覆所述缆芯(7)的主绝缘层(8)；所述缆芯(7)的两端设有缆芯旋转装置(9)，所述缆芯旋转装置(9)与滑动于所述垂直滑轨(4)的垂直滑块(10)连接，以使电缆沿垂直滑轨(4)在测试箱体内部上下移动；所述主绝缘层(8)外表面设有温度传感器(11)，用于在模拟测试过程中采集覆冰主绝缘层(8)表面温度随时间的变化数据；制损装置，所述制损装置包括一滑动于水平滑轨(5)的水平滑块(12)；所述水平滑块(12)上设有针尖控制嘴(13)和铜针(14)，用于当所述电缆滑动到受损位置时，所述铜针(14)与主绝缘层(8)接触，在针尖控制嘴(13)的控制下刺入主绝缘层(8)，并通过铜针(14)在水平方向的滑动制损；覆冰装置，所述覆冰装置包括水箱(15)和水管(16)；所述水管(16)的管路上设有水泵(17)，所述水管(16)的两端均伸入所述水箱(15)以形成水循环回路；部分所述水管(16)位于下部测试箱体内部，且位于所述下部测试箱体的部分水管上设有喷水孔(18)；控制台(19)，所述控制台(19)包括若干按钮(20)，所述按钮(20)用于在模拟测试过程中，控制水平滑块(12)在水平滑轨(5)上的滑动、控制垂直滑块(10)在垂直滑轨(4)上的滑动以及控制所述针尖控制嘴(13)以控制铜针(14)对所述主绝缘层(8)的刺入深度，以使制损装置在电缆施加损伤，并使绝缘受损的电缆滑动到下部测试箱体；控制所述小型电机控制器(3)以使两扇隔离门(2)处于水平状态；控制制冷片(6)为隔离的下部测试箱体提供低温环境，以及控制水泵(17)工作，以通过水管(16)上的喷水孔(18)在下部测试箱体中喷射水雾；电流发生器(21)，所述电流发生器(21)设有正极性端口(22)和负极性端口(23)；所述正极性端口(22)和负极性端口(23)分别通过高压接触极(24)与所述缆芯(7)的两端连接，以在电缆覆冰后，将高压电流通入缆芯(7)；控制器(25)，所述控制器(25)与所述温度传感器(11)通信连接，用于在模拟测试过程中，获取覆冰主绝缘层(8)表面温度随时间的变化数据，计算获得安全测试系数，以利用安全测试系数对电缆绝缘受损程度进行测试。...

【技术特征摘要】
1.一种覆冰地区电缆绝缘受损程度模拟测试系统，其特征在于，包括：测试箱体(1)，所述测试箱体(1)内部包括相对设置的两扇隔离门(2)，每扇隔离门(2)的一侧边缘通过小型电机控制器(3)固定在所述测试箱体壁上，当两扇隔离门(2)在所述小型电机控制器(3)的控制作用下处于水平状态时，将所述测试箱体(1)内的空间分隔为上下两部；测试箱体(1)两侧设有垂直滑轨(4)，上部测试箱体设有水平滑轨(5)，两侧的垂直滑轨(4)上端分别与水平滑轨(5)的两端相连；下部测试箱体的至少两个表面设有制冷片(6)，以在隔离门(2)隔离上部测试箱体的情况下，为下部测试箱体提供低温环境；电缆，所述电缆位于测试箱体内部，包括缆芯(7)和包覆所述缆芯(7)的主绝缘层(8)；所述缆芯(7)的两端设有缆芯旋转装置(9)，所述缆芯旋转装置(9)与滑动于所述垂直滑轨(4)的垂直滑块(10)连接，以使电缆沿垂直滑轨(4)在测试箱体内部上下移动；所述主绝缘层(8)外表面设有温度传感器(11)，用于在模拟测试过程中采集覆冰主绝缘层(8)表面温度随时间的变化数据；制损装置，所述制损装置包括一滑动于水平滑轨(5)的水平滑块(12)；所述水平滑块(12)上设有针尖控制嘴(13)和铜针(14)，用于当所述电缆滑动到受损位置时，所述铜针(14)与主绝缘层(8)接触，在针尖控制嘴(13)的控制下刺入主绝缘层(8)，并通过铜针(14)在水平方向的滑动制损；覆冰装置，所述覆冰装置包括水箱(15)和水管(16)；所述水管(16)的管路上设有水泵(17)，所述水管(16)的两端均伸入所述水箱(15)以形成水循环回路；部分所述水管(16)位于下部测试箱体内部，且位于所述下部测试箱体的部分水管上设有喷水孔(18)；控制台(19)，所述控制台(19)包括若干按钮(20)，所述按钮(20)用于在模拟测试过程中，控制水平滑块(12)在水平滑轨(5)上的滑动、控制垂直滑块(10)在垂直滑轨(4)上的滑动以及控制所述针尖控制嘴(13)以控制铜针(14)对所述主绝缘层(8)的刺入深度，以使制损装置在电缆施加损伤，并使绝缘受损的电缆滑动到下部测试箱体；控制所述小型电机控制器(3)以使两扇隔离门(2)处于水平状态；控制制冷片(6)为隔离的下部测试箱体提供低温环境，以及控制水泵(17)工作，以通过水管(16)上的喷水孔(18)在下部测试箱体中喷射水雾；电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王科，项恩新，王达达，徐肖伟，范黎涛，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53