[發明專利]一種超短電纜超低頻介損測量平臺及方法

在審

• 申請號: 202211734960.1
• 申請日: 2022-12-31
• 公開（公告）號: CN116165489A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 黃友聰;鄭鐘楠;張瑩;陳少康;王瓊;林梓圻;程韻初;王曉杰;方超穎;謝文炳;許軍;韓濤;李文豪
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司電力科學研究院;天津大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R27/26
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 霍慧慧

1.一種超短電纜超低頻介損測量平臺，其特征在于：包括超低頻高壓電源、傳輸電纜、被測電纜、電壓采集模塊、電流采集模塊、介損測量模塊及校準模塊；所述超低頻高壓電源、傳輸電纜及被測電纜依次連接，所述被測電纜外部設置有屏蔽殼，所述被測電纜兩側的第一屏蔽電極與第二屏蔽電極短接并與屏蔽殼短接，電流采集模塊模塊包括依次連接的電流采樣電阻、電流信號電壓跟隨器、電流信號低通濾波器及電流信號高通濾波器，所述電流采樣電阻通過開關K1連接至所述被測電纜，所述電壓采集模塊包括電壓采樣電阻R1、電壓采樣電阻R2、電壓信號電壓跟隨器、電壓信號低通濾波器及電壓信號高通濾波器，所述電壓采樣電阻R1與電壓采樣電阻R2并聯連接后串聯依次連接電壓信號電壓跟隨器、電壓信號低通濾波器及電壓信號高通濾波器，所述電壓采樣電阻R1通過開關K2連接至所述被測電纜的第一屏蔽電極，所述介損測量模塊包括電流信號過零比較器、電壓信號過零比較器、與門及第一示波器，所述電流信號過零比較器一端連接至所述電流信號高通濾波器，另一端通過開關K3連接至所述與門，所述電壓信號過零比較器一端連接至所述電壓信號高通濾波器，另一端通過開關K4連接至所述所述與門，所述與門連接至所述第一示波器，所述校準模塊包括信號發生器及第二示波器，所述信號發生器通過開關K1連接至所述被測電纜，所述第二示波器分別通過開關K3、K4分別連接至所述電流信號過零比較器及電壓信號過零比較器。

2.根據權利要求1所述的超短電纜超低頻介損測量平臺，其特征在于：所述超低頻高壓電源的頻率為0.01～0.1Hz，電壓為0～80kV，最大負載電流為40mA。

3.根據權利要求1所述的超短電纜超低頻介損測量平臺，其特征在于：所述傳輸電纜為長度50m，電壓35kV的電力電纜，最高耐壓值大于80kV。

4.根據權利要求1所述的超短電纜超低頻介損測量平臺，其特征在于：所述被測電纜的長度為1～50m，所述屏蔽殼為鋁箔、銅箔或不銹鋼材質制成。

5.根據權利要求1所述的超短電纜超低頻介損測量平臺，其特征在于：所述電流采樣電阻為阻值小于1M歐姆的無感電阻，所述電流信號電壓跟隨器采用輸入電阻大于1G歐姆的集成運算放大器，所述電流信號低通濾波器的上限截止頻率為0.5Hz，所述電流信號高通濾波器的下限截止頻率為0.005Hz。

6.根據權利要求1所述的超短電纜超低頻介損測量平臺，其特征在于：所述電壓采樣電阻R1為阻值1G歐姆的無感電阻，所述電壓采樣電阻R2為阻值1M歐姆的無感電阻，所述電壓信號電壓跟隨器采用輸入電阻大于1G歐姆的集成運算放大器，所述電壓信號低通濾波器的上限截止頻率為0.5Hz，所述電壓信號高通濾波器的下限截止頻率為0.005Hz。

7.根據權利要求1所述的超短電纜超低頻介損測量平臺，其特征在于：所述電流信號電壓跟隨器、電壓信號電壓跟隨器、電壓信號過零比較器、電流信號過零比較器及與門的響應時間均小于10ns。

8.一種如權利要求1～7所述超短電纜超低頻介損測量平臺的測量方法，其特征在于：所述方法的步驟為：

S1、誤差校準：將開關K1撥至1，將K2撥至1’，將K3撥至4，將K4撥至4’，打開信號發生器產生0.1Hz至0.01Hz的正弦波信號，信號發生器同時連接至電流采集模塊及電壓采集模塊，電流信號過零比較器及電壓信號過零比較器輸出的矩形波連接至第二示波器，并在第二示波器上觀測矩形波上升的時間差△t；

S2、介損測量：將開關K1撥至2，將K2撥至2’，將K3撥至3，將K4撥至3’，進入介損測量模式，電流信號及電壓信號首先分別進入電流信號過零比較器及電壓信號過零比較器，將正弦波信號轉換為矩形波數字信號，之后將兩路矩形波信號接入與門的兩個輸入端，產生電平比較信號，并在第一示波器上顯示；

由于被測電纜容性電流的存在，電流信號超前于電壓信號，根據第一示波器上觀察的信號可知，超低頻信號的半周期時長為T，與門信號輸出的矩形波高電平時長為t，電流信號超前電壓信號的時間為T-t，

因此，修正前介電損耗角弧度值計算為：

考慮校準誤差之后，介質損耗角弧度值修正為：

則可進一步求得介電損耗角正切值為tgδ。