[發明專利]一種用于電纜中間接頭定位的方波脈沖電源

有效

• 申請號: 202010180426.5
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111416543B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 李柳霞;吳昊謙;林福昌;張欽;李化;劉毅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M9/02
• 分類號: H02M9/02;H02M1/32;H03K3/53
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種用于電纜中間接頭定位的方波脈沖電源，結合行波在電纜中傳輸衰減的實際情況，通過對繼電器進行不同頻率的快速開關，控制方波脈沖的輸出，且使輸出的方波脈沖具有陡峭的邊沿，使接頭處的反射波具有正負尖峰一對信號的明顯特征，便于接頭處反射波的識別。此外，該電源采用高壓模塊輸出千伏級可調直流電壓，通過提高輸入脈沖幅值獲得較高的信噪比，緩解了電纜長度較長時行波衰減嚴重的問題。將該電源用于電纜中間接頭定位，采集電源輸出的脈沖在電纜中間接頭處反射的反射波，所得反射波的特征明顯、信噪比高，能夠準確獲取接頭處反射波到達采集點的時間，從而實現對電纜接頭的準確定位。

技術領域

本發明屬于電力設備領域，更具體地，涉及一種用于電纜中間接頭定位的方波脈沖電源。

背景技術

電纜通道相對于架空線路而言，供電可靠性高，受不可抗力等外部因素的影響少，目前越來越多的輸配電工程選擇電纜這種地下傳輸方式。隨著電纜線路的普及，電纜路徑的延長，中間接頭的數量也就越來越多。電纜中間接頭是電纜通道巡檢的薄弱環節，在施工驗收過程中，供電運行人員為了便于尋找接頭位置，會在中間接頭處安裝警示樁。雖然此種方法能起到一定的定位作用，但是一旦發生不可抗力外界因素導致警示樁被人為破壞，只能靠人為的經驗來查找中間接頭的位置，這使得電纜中間接頭定位難度大大增加。目前，通常采用行波法對電纜中間接頭進行定位，將脈沖電源產生的脈沖輸出到待測電纜后，通過采集反射波到達測量端的時間，結合行波波速，即可對電纜接頭進行定位。由于行波在電纜中傳輸存在衰減和變形，隨著行波行進距離增加，接頭處反射波衰減和變形程度加劇，故其定位結果的準確性和可靠性往往依賴于脈沖電源產生的脈沖。因此，研究一種用于電纜中間接頭定位的方波脈沖電源存在重要的意義。

現有脈沖電源主要采用電容微分電路和峰化電路實現。但是，由于微分電路和峰化電路利用集中參數元件搭建，形成的窄脈沖很不方整，且受開關參數限制，產生的脈沖上升沿較為平緩，上升時間長，且存在嚴重的拖尾，在電纜接頭處反射波幅值較低，當電纜總長較長，中間接頭數量較多時，該脈沖波形在后面幾段接頭處反射的反射波的信噪比較低，無法對中間接頭準確定位。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種用于電纜中間接頭定位的方波脈沖電源，用以解決現有方法由于現有的方波脈沖電源無法產生陡峭的方波邊沿且脈沖幅值過低而導致電纜中間接頭定位不準確的技術問題。

為了實現上述目的，本發明提出了一種用于電纜中間接頭定位的方波脈沖電源，包括：高壓模塊、高壓電阻器、傳輸線、繼電器控制模塊和繼電器；

高壓模塊的輸出端經過高壓電阻器分別與繼電器控制模塊和傳輸線的輸入端相連，傳輸線的輸出端與繼電器的簧片相連，繼電器控制模塊的輸出端與繼電器的吸合線圈相連；

高壓模塊用于輸出千伏級的可調直流電壓，為繼電器控制模塊供電，并給傳輸線充電；

高壓電阻器起限流作用，用于防止方波脈沖電源被損壞；

傳輸線為分布參數元件，用于儲能，并產生脈沖；

繼電器控制模塊用于通過脈沖驅動繼電器，使其快速的導通和開斷，并控制繼電器的開關頻率；

繼電器用于以不同頻率進行開關，將傳輸線輸出的脈沖轉變為具有不同模式以及陡峭的上升沿和下降沿的方波脈沖，并輸出到待測電纜中。

進一步優選地，上述方波脈沖上升沿的上升時間小于1ns，上升沿的下降時間小于2ns，且平頂平直。

進一步優選地，方波脈沖模式包括單次觸發脈沖模式和重頻觸發脈沖模式。

進一步優選地，當繼電器控制模塊控制繼電器進行一次導通和開斷時，方波脈沖電源輸出的方波脈沖的模式為單次觸發脈沖模式；當繼電器控制模塊控制繼電器以固定頻率進行導通和開斷時，方波脈沖電源輸出的方波脈沖的模式為重頻觸發脈沖模式。