CN112540276A - 一种车载电缆耐压测试装置及测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车载电缆耐压测试装置，包括：电压转换单元、变频调压单元、第一变压器、电抗器和信号采集单元；电压转换单元与车上的直流电源单元和变频调压单元电连接，电压转换单元用于将直流电源单元输入的直流电压转换为变频调压单元的工作电压；变频调压单元用于提供初始测试电压并调节初始测试电压的频率，以使初始测试电压的频率等于电抗器和待测试电缆的谐振频率；变频调压单元还用于根据信号采集单元反馈的电压信号调节初始测试电压的大小，以使待测试电缆两端的电压为待测试电缆的目标测试电压。本发明实施例提供的技术方案满足了电缆绝缘耐压实验的测试电压需求，保证了电缆的绝缘耐压实验的开展，以及线路的安全。

Description

一种车载电缆耐压测试装置及测试系统

技术领域

本发明实施例涉及电缆耐压测试技术领域，尤其涉及一种车载电缆耐压测试装置及测试系统。

背景技术

在众多配网电缆线路中，10kv电缆线路相对较长，分布也比较广泛，服务于广大用电客户。但是由于其线路分布较为复杂，受各种内外干扰性因素，对它的安全运行带来不良影响，容易出现各种故障和问题，因此必须加大配网电缆线路的检测和实验力度，及时发现故障问题并解决处理好。

现有技术中，配网设备电压大部分为10kv及以下，并且经常会因雨天潮湿或空气湿度较高，造成接地掉闸以及电压降低的问题，不能满足电缆绝缘耐压实验的测试电压需求，导致电缆的绝缘耐压实验无法开展，造成线路故障。

发明内容

本发明实施例提供了一种车载电缆耐压测试装置及测试系统，以满足电缆绝缘耐压实验的测试电压需求，保证电缆的绝缘耐压实验的开展，以及线路安全。

第一方面，本发明实施例提供了一种车载电缆耐压测试装置，包括：

电压转换单元、变频调压单元、第一变压器、电抗器和信号采集单元；

所述电压转换单元与车上的直流电源单元和所述变频调压单元电连接，所述电压转换单元用于将所述直流电源单元输入的直流电压转换为所述变频调压单元的工作电压；所述变频调压单元与所述第一变压器连接，所述第一变压器还通过电抗器与待测试电缆的两端电连接；

所述变频调压单元用于提供初始测试电压并调节所述初始测试电压的频率；所述第一变压器用于增大提供给所述待测试电缆的初始测试电压，并在所述测试电压的频率等于所述电抗器和所述待测试电缆的谐振频率时，将所述初始测试电压增大到自身输出电压的谐振倍数；

所述信号采集单元与所述变频调压单元和所述待测试电缆连接，所述信号采集单元用于采集所述待测试电缆上的电压信号，并将所述电压信号反馈至所述变频调压单元；所述变频调压单元还用于根据所述电压信号调节所述初始测试电压的大小，以使待测试电缆两端的电压为所述待测试电缆的目标测试电压。

可选的，所述直流电源单元包括车上自带的直流供电电池。

可选的，所述电压转换单元包括：逆变器和第二变压器；

所述直流电源单元与所述逆变器电连接，所述逆变器与所述第二变压器电连接；

所述逆变器用于将所述电源输入端输入的直流电压转换成交流电压；所述第二变压器用于将所述交流电压增大到所述变频调压单元的工作电压。

可选的，所述逆变器包括：第一控制开关、第二控制开关、第一电阻和第二电阻；所述第二变压器包括一次线圈和二次线圈；

所述直流电源单元的正极端与所述第一次线圈的中点电连接，所述一次线圈的第一端与所述第一控制开关的第一端电连接；所述第一控制开关的第二端与所述第二控制开关的第二端以及所述直流电源单元的负极端电连接；所述第二控制开关的第一端通过所述第一电阻与所述第一控制开关的控制端电连接；所述第二控制开关的第一端还与所述一次线圈的第二端电连接；所述第二控制开关的控制端与通过所述第二电阻与所述第一控制开关的第一端以及所述一次线圈的第一端电连接；

所述二次线圈与所述变频调压单元电连接。

可选的，所述第一控制开关包括第一NPN型三极管，所述第二控制开关包括第二NPN型三极管；

所述第一NPN型三极管的集电极与所述一次线圈的第一端以及所述第二NPN型三极管的基极电连接；所述第一NPN型三极管的发射极与所述第二NPN型三极管的发射极以及所述直流电源单元的负极端电连接；所述第一NPN型三极管的基极与所述第二NPN型三极管的集电极以及所述一次线圈的第二端电连接。

可选的，所述第一变压器为励磁变压器。

可选的，所述信号采集单元包括：

电压信号采集单元，所述电压信号采集单元用于采集所述待测试电缆上的电压信号。

可选的，所述电压信号采集单元包括：电容分压器，所述电容分压器并联连接在所述待测试电缆的两端，所述电容分压器还与所述变频调压单元电连接。

可选的，所述电抗器的品质因数的范围为30～200。。

第二方面，本发明实施例提供了一种电缆耐压测试系统，包括车辆，还包括第一方面任一所述的车载电缆耐压测试装置，所述电缆耐压测试装置与所述车辆上的直流电源单元电连接，所述直流电源单元用于为所述车载电缆耐压测试装置供电。

本发明实施例提供了一种车载电缆耐压测试装置，包括：电压转换单元、变频调压单元、第一变压器、电抗器和信号采集单元；电压转换单元与车上的直流电源单元和变频调压单元电连接，电压转换单元用于将直流电源单元输入的直流电压转换为变频调压单元的工作电压；变频调压单元与第一变压器连接，第一变压器还通过电抗器与待测试电缆的两端电连接；变频调压单元用于提供初始测试电压并调节初始测试电压的频率；第一变压器用于增大提供给待测试电缆的初始测试电压，并在初始测试电压的频率等于电抗器和所述待测试电缆的谐振频率时，将初始测试电压增大到自身输出电压的谐振倍数；信号采集单元与变频调压单元和所述待测试电缆连接，信号采集单元用于采集待测试电缆上的电压信号，并将电压信号反馈至变频调压单元；变频调压单元还用于根据电压信号调节初始测试电压的大小，以使待测试电缆两端的电压为待测试电缆的目标测试电压。本发明实施例提供的技术方案通过电压转换单元将车上的直流电源单元转为变频调压单元的工作电压，以使变频调压单元可以调解出待测试电缆的目标测试电压值，从而满足了电缆绝缘耐压实验的测试电压需求，保证了电缆的绝缘耐压实验的开展，以及线路的安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种车载电缆耐压测试装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种车载电缆耐压测试装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电压转换单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

目前，为降低电缆线路的故障率，进一步提高供电可靠性，需要对其质量及状态进行检测。电缆的耐压测试是对其质量及状态进行检测的重要实验。电缆的耐压测试需要在待测试电缆的两端施加一测试电压，例如，10KV的电缆则需要将测试电压升高至不低于10KV以对其进行耐压测试。在升压和耐压过程中，如发现待测试电缆输出波形异常畸变，而且电流异常增大，电压不稳，待测试电缆发生异味，烟雾或异常响声或闪烙等现象，应立即停止升压，停机后查明原因。这些现象如果是待测试电缆绝缘部分薄弱引起的，则认为耐压试验不合格。如确定是待测试电缆由于空气湿度或表面脏污等原因所致，应将待测试电缆清洁干燥处理后，再进行试验。现有技术中，配网设备电压大部分为10kv及以下，并且经常会因雨天潮湿或空气湿度较高，造成接地掉闸以及电压降低的问题，不能满足电缆绝缘耐压实验的测试电压需求，导致电缆的绝缘耐压实验无法开展，造成线路故障。

本发明实施例提供了一种车载电缆耐压测试装置，图1是本发明实施例提供的一种车载电缆耐压测试装置的结构框图，参考图1，装置包括：

电压转换单元10、变频调压单元20、第一变压器30、电抗器40和信号采集单元50；

电压转换单元10与车上的直流电源单元100和变频调压单元20电连接，电压转换单元10用于将直流电源单元100输入的直流电压转换为变频调压单元20的工作电压；变频调压单元20与第一变压器30连接，第一变压器30还通过电抗器40与待测试电缆200的两端电连接；

变频调压单元20用于提供初始测试电压并调节初始测试电压的频率；第一变压器30用于增大提供给待测试电缆200的初始测试电压，并在测试电压的频率等于电抗器40和待测试电缆200的谐振频率时，将初始测试电压增大到自身输出电压的谐振倍数；

信号采集单元50与变频调压单元20和待测试电缆200连接，信号采集单元50用于采集待测试电缆200上的电压信号，并将电压信号反馈至变频调压单元20；变频调压单元20还用于根据电压信号调节初始测试电压的大小，以使待测试电缆200两端的电压为待测试电缆200的目标测试电压值。

具体的，本发明实施例提供的车载电缆耐压测试装置包括电压转换单元10、变频调压单元20、第一变压器30、电抗器40和信号采集单元50。其中，电压转换单元10与车上的直流电源单元100电连接，电压转换单元10还与变频调压单元20电连接，电压转换单元10可以将直流电源单元100提供的直流电压转化为变频调压单元20的工作电压。例如变频调压单元20的工作电压为220V的交流电，车上的直流电源单元100提供的电压为10V的直流电压，则电压转换单元10可以将直流电源单元100提供的10V直流电压转化为220V的交流电压。变频调压单元20还与第一变压器30连接，第一变压器30通过电抗器40与待测试电缆200的两端电连接。第一变压器30可以增大变频调压单元20输出的初始测试电压。在此基础上，电抗器40和待测试电缆可以组成一个串联谐振，当变频调压单元20输出的初始测试电压的频率达到电抗器40和待测电缆组成的串联谐振的固定的谐振频率时，电路发生谐振。此时待测试电缆200两端的初始测试电压为第一变压器30输出电压的谐振倍数。从而进一步的放大了初始测试电压。在谐振电路中，电容器件的电压/电源电压＝谐振回路放大倍数，电容和电感在交流电路中，相位相差180度，而它们的阻性和电源频率有关，所以会在某一个频率下，它们的阻性大小相等，此时发生谐振，因相位相差180度，所以电容和电感在整个电路中的阻性为零。谐振回路放大倍数＝电容电压/电源电压。电抗器40的电感和待测电缆等效的电容组成的串联谐振的固定的谐振频率基于公式

确定。其中，L为电抗器40的电感，C为待测电缆的电容。

其中，变频调压单元20在接收到电压转换单元10提供的电压后，输出初始测试电压，变频调压单元20可以调节自身输出电压的频率，因此，可以通过变频调压单元20输出预设频率的初始测试电压。根据公式

确定电抗器40和待测电缆组成的串联谐振的固定的谐振频率后，将变频调压单元20输出电压的频率设定为根据公式计算出来的谐振频率。此时则可以使电抗器40和待测电缆处于谐振状态。即待测试电缆200两端的测试电压为第一变压器30输出电压的谐振倍数。信号采集单元50与变频调压单元20和待测试电缆200连接，信号采集单元50可以采集待测试电缆200上的电压信号，并将电压信号反馈至变频调压单元20；变频调压单元20还用于根据电压信号调节初始测试电压的大小，直到使待测试电缆200两端的电压升压达到待测试电缆200的目标测试电压。从而满足了电缆绝缘耐压实验的测试电压需求，保证了电缆的绝缘耐压实验的开展，以及线路的安全。

本发明实施例提供的车载电缆耐压测试装置包括用于进行耐压测试实验的变频调压单元、第一变压器、电抗器和信号采集单元，还包括可以与车上的直流电压单元连接的电压转换单元。通过电压转换单元可以将车上的直流电压单元的电压转换为交流电并且放大直流电压，使直流电压单元输出的电压满足后续通过变频调压单元、第一变压器、电抗器和信号采集单元进行电缆耐压测试实验。由变频调压单元提供初始测试电压输送给第一变压器，经过第一变压器变压成中压加在电抗器的电感和待测试电缆的电容上。先通过改变变频调压单元输出初始测试电压的频率，使电抗器的电感和待测试电缆的电容处于串联谐振状态。信号采集单元与变频调压单元和待测试电缆连接，信号采集单元用于采集待测试电缆上的电压信号，并将电压信号反馈至变频调压单元；变频调压单元再根据电压信号调节初始测试电压的大小，使待测试电缆上电压达到所需要的电压值，即达到待测试电缆的目标测试电压。本发明实施例提供的技术方案通过电压转换单元扩大了电源的使用范围，为电缆耐压测试实验的进行提供了保障。可以为野外现场利用车载电缆耐压测试装置对待测试电缆进行耐压测试实验提供了保障。从而满足了电缆绝缘耐压实验的测试电压需求，保证了电缆的绝缘耐压实验的开展，以及线路的安全。

可选的，参考图1，直流电源单元100包括车上自带的直流供电电池。具体的，直流供电电池可以为车上的电瓶。电瓶也叫蓄电池，蓄电池是电池的一种，它的工作原理就是把化学能转化为电能。通常，人们所说的电瓶是指铅酸蓄电池。即一种主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。通过电压转换单元10可以将车上的直流电压单元的电压转换为交流电并且放大直流电压，使直流电压单元输出的电压满足后续通过变频调压单元20、第一变压器30、电抗器40和信号采集单元50进行电缆耐压测试实验。电压转换单元10扩大了电源的使用范围，为电缆耐压测试实验的进行提供了保障。并且使用车上的直流供电电池，进一步的方便了电缆耐压测试实验的开展。

可选的，图2是本发明实施例提供的一种车载电缆耐压测试装置的结构示意图，参考图2，第一变压器30为励磁变压器31。电压转换单元10包括：逆变器11和第二变压器12；

直流电源单元100与逆变器11电连接，逆变器11与第二变压器12电连接；

逆变器11用于将电源输入端输入的直流电压转换成交流电压；第二变压器12用于将交流电压增大到变频调压单元20的工作电压。

具体的，电压转换单元10可以包括逆变器11和第二变压器12。其中，直流电源单元100与逆变器11电连接，逆变器11可以将电源输入端输入的直流电压转换成交流电压；逆变器11还与第二变压器12电连接；第二变压器12可以将逆变器11转换成的交流电压增大到变频调压单元20的工作电压。通过由逆变器11和第二变压器12组成的电压转换单元10，可以将车上的直流电压单元的电压转换为交流电并且放大，使直流电压单元输出的电压满足后续通过变频调压单元20、第一变压器30、电抗器40和信号采集单元50进行电缆耐压测试实验。电压转换单元10扩大了电源的使用范围，为电缆耐压测试实验的进行提供了保障。

可选的，图3是本发明实施例提供的一种电压转换单元的电路图，参考图1-3，逆变器11包括：第一控制开关Q1、第二控制开关Q2、第一电阻R1和第二电阻R2；第二变压器12包括一次线圈T1和二次线圈T2；

直流电源单元BT的正极端与第一次线圈T1的中点O电连接，一次线圈T1的第一端A与第一控制开关Q1的第一端电连接；第一控制开关Q1的第二端与第二控制开关Q2的第二端以及直流电源单元BT的负极端电连接；第二控制开关Q2的第一端通过第一电阻与第一控制开关Q1的控制端电连接；第二控制开关Q2的第一端还与一次线圈T1的第二端B电连接；第二控制开关Q2的控制端与通过第二电阻与第一控制开关Q1的第一端以及一次线圈T1的第一端A电连接；

二次线圈T2与变频调压单元20电连接。

具体的，电路中，逆变器11包括的第一控制开关Q1、第二控制开关Q2及第二变压器12的一次线圈T1和二次线圈T2组成一个简单的振荡电路。第一控制开关Q1、第二控制开关Q2可以为相同的三极管。第一电阻R1和第二电阻R2的功率可选取的较大些，这样电路的输出功率也会相应地增加，例如第一电阻R1和第二电阻R2可以用的是1W的400欧姆电阻。虽然第一电阻R1和第二电阻R2取值一样，第一控制开关Q1和第二控制开关Q2的三极管的型号相同，但由于三极管参数的离散性，它们不可能完全一样，故接通电源后总有一个三极管先导通。这里假定第一控制开关Q1先导通，则直流电压通过第二变压器12的一次线圈T1的中点O和一次线圈T1的第一端A，以及第一控制开关Q1的第一端和第二端构成回路，由于一次线圈T1中的中点O和一次线圈T1的第一端A之间有电流通过，一次线圈T1中的中点O和一次线圈T1的第二端B之间对应的将产生一个反向的感生电压促使第一控制开关Q1截止，第二控制开关Q2导通。在第二控制开关Q2导通后，一次线圈T1中的中点O和第二端B之间的线圈将有电流流过。两个三极管轮流导通与截止，在第二变压器12的二次线圈T2输出的便是升高的交流电压。

可选的，参考图1-3，第一控制开关Q1包括第一NPN型三极管，第二控制开关Q2包括第二NPN型三极管；

第一NPN型三极管的集电极与一次线圈T1的第一端A以及所述第二NPN三极管的基极电连接；第一NPN型三极管的发射极与第二NPN型三极管的发射极以及直流电源单元100的负极端电连接；第一NPN型三极管的基极与第二NPN型三极管的集电极以及一次线圈T1的第二端B电连接。

具体的，NPN型三极管，由三块半导体构成，其中两块N型和一块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块N型半导体在两侧。NPN型三极管可以使电流放大，并且起到开关的作用。NPN型三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，因此，三极管具有放大电流的作用。

可选的，信号采集单元50包括：

电压信号采集单元，电压信号采集单元用于采集待测试电缆200上的电压信号。

可选的，参考图1-2，电压信号采集单元包括：电容分压器51，电容分压器51并联连接在待测试电缆200的两端，电容分压器51还与变频调压单元20电连接。

具体的，电容分压器51是高压测量装置。具有操作简便，显示直观，精度高、体积小、重量轻等特点，适应于发电厂、变电站、高压电器设备制造厂和高电压试验室等部门作为高电压测量的理想装备。通过电容分压器51测量待测试电缆200上的电压信号，可以提高对待测试电缆200上电压信号测量的准确性。电容分压器51采集待测试电缆200上的电压信号，并将电压信号反馈至变频调压单元20；变频调压单元20再根据电压信号调节初始测试电压的大小，使待测试电缆200上电压达到所需要的电压值，即达到待测试电缆200的目标测试电压。从而满足了电缆绝缘耐压实验的测试电压需求，保证了电缆的绝缘耐压实验的开展，以及线路的安全。同时还可以及时准确的发现在电缆耐压测试实验中，待测试电缆200输出波形异常畸变，电流异常增大和电压不稳等现象。

可选的，电抗器40的品质因数的范围为30～200。电抗器40的品质因数是衡量电感器件的主要参数。电抗器40的品质因数是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电抗器40的品质因数越高，其损耗越小，效率越高。

本发明实施例还提供了一种电缆耐压测试系统，包括车辆，还包括上述任意实施例所述的车载电缆耐压测试装置，电缆耐压测试装置与车辆上的直流电源单元电连接，直流电源单元用于为所述车载电缆耐压测试装置供电。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车载电缆耐压测试装置，其特征在于，包括：

电压转换单元、变频调压单元、第一变压器、电抗器和信号采集单元；

所述电压转换单元与车上的直流电源单元和所述变频调压单元电连接，所述电压转换单元用于将所述直流电源单元输入的直流电压转换为所述变频调压单元的工作电压；所述变频调压单元与所述第一变压器连接，所述第一变压器还通过电抗器与待测试电缆的两端电连接；

所述变频调压单元用于提供初始测试电压并调节所述初始测试电压的频率；所述第一变压器用于增大提供给所述待测试电缆的初始测试电压，并在所述测试电压的频率等于所述电抗器和所述待测试电缆的谐振频率时，将所述初始测试电压增大到自身输出电压的谐振倍数；

所述信号采集单元与所述变频调压单元和所述待测试电缆连接，所述信号采集单元用于采集所述待测试电缆上的电压信号，并将所述电压信号反馈至所述变频调压单元；所述变频调压单元还用于根据所述电压信号调节所述初始测试电压的大小，以使待测试电缆两端的电压为所述待测试电缆的目标测试电压。

2.根据权利要求1所述的车载电缆耐压测试装置，其特征在于，所述直流电源单元包括车上自带的直流供电电池。

3.根据权利要求1所述的车载电缆耐压测试装置，其特征在于，所述电压转换单元包括：逆变器和第二变压器；

所述直流电源单元与所述逆变器电连接，所述逆变器与所述第二变压器电连接；

所述逆变器用于将所述电源输入端输入的直流电压转换成交流电压；所述第二变压器用于将所述交流电压增大到所述变频调压单元的工作电压。

4.根据权利要求3所述的车载电缆耐压测试装置，其特征在于，所述逆变器包括：第一控制开关、第二控制开关、第一电阻和第二电阻；所述第二变压器包括一次线圈和二次线圈；

所述直流电源单元的正极端与所述第一次线圈的中点电连接，所述一次线圈的第一端与所述第一控制开关的第一端电连接；所述第一控制开关的第二端与所述第二控制开关的第二端以及所述直流电源单元的负极端电连接；所述第二控制开关的第一端通过所述第一电阻与所述第一控制开关的控制端电连接；所述第二控制开关的第一端还与所述一次线圈的第二端电连接；所述第二控制开关的控制端与通过所述第二电阻与所述第一控制开关的第一端以及所述一次线圈的第一端电连接；

所述二次线圈与所述变频调压单元电连接。

5.根据权利要求4所述的车载电缆耐压测试装置，其特征在于，所述第一控制开关包括第一NPN型三极管，所述第二控制开关包括第二NPN型三极管；

所述第一NPN型三极管的集电极与所述一次线圈的第一端以及所述第二NPN型三极管的基极电连接；所述第一NPN型三极管的发射极与所述第二NPN型三极管的发射极以及所述直流电源单元的负极端电连接；所述第一NPN型三极管的基极与所述第二NPN型三极管的集电极以及所述一次线圈的第二端电连接。

6.根据权利要求1所述的车载电缆耐压测试装置，其特征在于，所述第一变压器为励磁变压器。

7.根据权利要求1所述的车载电缆耐压测试装置，其特征在于，所述信号采集单元包括：

电压信号采集单元，所述电压信号采集单元用于采集所述待测试电缆上的电压信号。

8.根据权利要求7所述的车载电缆耐压测试装置，其特征在于，所述电压信号采集单元包括：电容分压器，所述电容分压器并联连接在所述待测试电缆的两端，所述电容分压器还与所述变频调压单元电连接。

9.根据权利要求1所述的车载电缆耐压测试装置发生器，其特征在于，所述电抗器的品质因数的范围为30～200。

10.一种电缆耐压测试系统，其特征在于，包括车辆，还包括权利要求1-9任一所述的车载电缆耐压测试装置，所述电缆耐压测试装置与所述车辆上的直流电源单元电连接，所述直流电源单元用于为所述车载电缆耐压测试装置供电。

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