[发明专利]中压单相电缆终端的运行电压相位定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备绝缘状态监测技术，具体涉及中压单相电缆终端的运行电压相位定位方法。

背景技术

近年来，城市电力电缆线路中发生了大量的电缆终端绝缘击穿甚至爆炸事故，电缆终端的绝缘状态评估引起了电力系统运行维护单位的广泛关注和高度重视。针对实际运行的电缆终端进行局部放电的带电检测和绝缘诊断仍有许多关键问题尚未解决，比如难以获得运行电压的相位进行局部放电相位分析等问题。通过PD信号的固有特征提取真实PD信号是PD检测必须解决的重要问题，这些信号特征包括放电脉冲的时间相位信息、时频特征、持续时间等等。对于在工频电压下运行的电缆终端，PD通常发生在工频电压的第一三象限，因此，工频的相位信息成为了帮助判断信号是否为PD的重要依据，传统PD诊断分析应用的相位幅值谱图也是基于相位信息建立的。因此，获取待测设备的电压相位信息成为了现场PD检测的重要技术工作。

然而，在现场测试过时获得待测高压设备的电压相位并不容易。现在能采集获取电压相位的方法有两种。他们都有各自的不足之处：

第一，直接在运行线路的金属部分进行带电测试，需要经过严格的带电作业审查，同时测试可能给电力系统供电可靠性造成负面影响，并对低压测试设备带来安全隐患，这些困难导致直接获取高压相位并不现实。

第二，一些现有PD在线检测仪器通常采用仪器自身供电电源的上升沿过零点作为PD采集的触发信号，也就是使用低压电源的相位信号分析PD信号，这种方法虽然为PD数据的采集提供了稳定的触发信号，但低压电源的过零点并非运行电压的过零点，这是因为低压电源与待测高压设备相互隔离，而现场低压接线取电方式在多数情况下并不清楚，直接通过低压电源的相位信息对PD谱图进行相位识别，将严重影响诊断结果的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题高可靠性的间接测量中压单相电缆终端的运行电压相位，目的在于提供中压单相电缆终端的运行电压相位定位方法，解决在线高可靠性检测待测高压设备的电压相位的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

在中压单相电缆终端耦合电压，包括依次进行的以下步骤：

A、在中压单相电缆终端头外护套表面安装金属贴片耦合电压传感器，采集金属贴片耦合电压传感器耦合的电压相位；

B、建立了电缆、金属贴片耦合电压传感器与示波器构成的等效电路模型，使用RLC电桥进行测量；通过测量结果计算耦合电压与运行电压之间的相位角θ；

C、对步骤A采集的耦合电压相位往后移相θ度获得运行电压的参考相位。

所述的金属贴片耦合电压传感器包括两个平行正对的金属贴片以及夹在金属贴片之间的绝缘层构成，其中一片金属贴片接地后制成金属贴片耦合电压传感器。

所述步骤A中金属贴片耦合电压传感器的安装位置优选在内部铜屏蔽层截断位置以上，半导电层截断位置以下。

所述步骤B中计算耦合电压与运行电压之间的相位角θ的方法是所述R₁为金属贴片耦合电压传感器与电缆线芯之间的绝缘电阻、R₂为示波器的输入阻抗、C₁为步骤C中RLC电路的电容、C₂为金属贴片耦合电压传感器与大地之间的电容。

中压单相电缆终端相位定位方法的实现装置由金属贴片耦合电压传感器，示波器和RLC检测电桥构成。

金属贴片耦合电压传感器的安装位置尽量选在铜屏蔽层截断位置以上，半导电层截断位置以内的区域所对应的外护套表面。由于只需要将金属贴片耦合电压传感器装在对应的外护套表面，因此可以在线检测间接测量中压单相电缆终端的运行电压相位。

耦合电压矫正原理：

为计算耦合电压与真实电压的相位差，建立了电缆、金属贴片耦合电压传感器与示波器构成的等效电路模型。U₀为电缆运行电压。对于电缆这类电容性元件，使用阻容并联模型描述Z₁和Z₂，令高压电极与金属电极之间的阻抗为Z₁，金属电极与地电极之间的阻抗为Z₂，根据等效电路模型可知金属电极上的耦合电压U₁计算公式为：

Z₁的计算公式为：

Z₂的计算公式为：

进一步可以求出式形如U₁＝AU₀+j·BU₀的算式，其中：