[发明专利]一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统及其操作方法

权利要求书

1.一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统，其特征在于，包括：整流单元(11)、逆变单元(12)、三绕组变压器单元(13)、干扰脉冲提取单元(14)、谐振电抗器(15)、检测单元(16)、信号处理单元(17)和主机(18)；

所述整流单元(11)的输出端与所述逆变单元(12)的输入端相连接；

所述逆变单元(12)包括2个并联的开关桥臂，采用等脉宽调制控制方法控制各开关的通断状态；

所述三绕组变压器单元(13)包括变比为1:3:1的绕组W1、绕组W2、绕组W3；绕组W1与逆变单元(12)的输出端相连接；绕组W2一端与谐振电抗器(15)相连接，另一端接地；绕组W3与干扰脉冲提取单元(14)的输入端相连接；其中，所述谐振电抗器(15)用于与被测电力电缆形成谐振电路；所述干扰脉冲提取单元(14)用于获取由逆变单元(12)电路状态改变而产生的脉冲序列，并将测量得到的干扰脉冲序列发送至信号处理单元(17)；

所述检测单元(16)用于测量被测电力电缆的高压波形和局部放电波形并输出至信号处理单元(17)；

所述信号处理单元(17)用于将干扰脉冲序列和局部放电波形进行差模处理，获取处理后的局部放电脉冲序列；

所述主机(18)用于输出试验的实时加压波形和处理后的局部放电脉冲序列。

2.根据权利要求1所述的一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统，其特征在于，所述整流单元(11)能够输出的最大直流电压为538V，最大电流为500A，最大纹波小于5％，输入电压为幅值小于380V交流电压。

3.根据权利要求1所述的一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统，其特征在于，所述逆变单元(12)能够产生频率在20～300Hz范围内可调的方波信号；

所述逆变单元(12)的开关桥臂包括两个串联的IGBT开关，每个IGBT开关耐压大于等于1200V，IGBT额定电流大于500A。

4.根据权利要求1所述的一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统，其特征在于，所述等脉宽调制控制方法的步骤具体包括：

每个开关在一个周期中状态变化2次，开关周期取决于谐振电抗器的电感值L和被测电力电缆的等效电容值C，由式(1)计算获得开关周期T；

5.根据权利要求1所述的一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统，其特征在于，所述干扰脉冲提取单元(14)具有带通滤波功能，通带频率为100kHz～100MHz，滤除20Hz～300Hz的正弦电压。

6.根据权利要求1所述的一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统，其特征在于，所述谐振电抗器(15)的电感值L大于2H，电阻值R小于10Ω，在峰值为30kV交流电压作用下局部放电量小于2pC，在峰值为10A正弦电流作用30分钟后温升小于40℃；

所述谐振电抗器(15)与被测电力电缆形成的谐振电路的品质因素Q由谐振电抗器(15)的电感值L、电阻值R以及被测电力电缆的等效电容C决定，品质因素Q应大于60，满足式(2)所示的关系，

7.根据权利要求1所述的一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统，其特征在于，所述检测单元(16)包括并联的高压检测模块和局部放电检测模块；

所述高压检测模块包括电容分压器和低通滤波器，所述电容分压器分压比为2000:1，所述低通滤波器通带频率为0Hz～1000Hz；

所述局部放电检测模块包括高压耦合电容、检测阻抗和带通滤波器；其中，所述高压耦合电容与所述检测阻抗串联，所述检测阻抗的输出端与所述带通滤波器的输入端相连接。

8.根据权利要求7所述的一种电缆耐压和局部放电一体化试验系统，其特征在于，所述信号处理单元(17)由数据采集模块与数据处理模块组成；

所述数据采集模块具有三个数据采集通道，其中一个为低速通道，另外两个为高速通道；所述低速通道的输入端与所述高压检测模块的输出端相连接；两个高速通道的输入端分别与所述局部放电检测模块以及干扰脉冲提取单元(14)的输出端相连接。

9.一种权利要求1所述的电缆耐压和局部放电一体化试验系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置试验电压和试验时长；

将逆变单元输出频率由20Hz逐渐增大到300Hz，在频率变化过程中保持占空比不变；获得在整个频率变化过程中被测电力电缆的电压最大值，获取对应的逆变单元输出频率，得到测试频率f；通过公式T＝1/f计算获得开关周期；

逆变单元保持开关周期不变；在加压过程中利用检测单元测量被测电力电缆电压幅值，并将被测电力电缆电压与预设电压相比较，若被测电力电缆电压小于等于预设电压的95％，将占空比增大1％；若被测电力电缆电压大于预设电压的95％且小于99％，将占空比增大1％；若被测电力电缆电压与预设电压误差小于1％，保持占空比不变，持续预设的加压时长，进行局部放电检测；

利用检测单元测量局部放电信号，利用干扰脉冲提取单元测量逆变单元产生的干扰脉冲信号，利用信号处理单元对局部放电信号和干扰脉冲信号进行时域差模处理，获取纯净的局部放电信号并传输至主机，以时域波形图的形式显示。