摘要：目前配网电缆敷设或维修后，在投运前需要对电缆进行耐压及局放试验，然而由于需要由2套试验系统完成试验，且交流耐压试验装置体积质量大，导致现场试验往往不得已通过直流耐压方式进行，具有较大的安全隐患，因本文研究电力电缆局放及耐压分布式双端同步检测技术，形成基于状态融合的电缆绝缘分布式双端同步检测装置设计方案，并通过研制基于状态融合的电缆绝缘分布式同步检测装置，实现电缆局放耐压状态同步检测。
关键词：状态融合；电缆绝缘；分布式同步检测
1.引言
随着国民经济的高速增长，城市化建设的进程日益发展，对于提高供电可靠性和稳定性的需求也越来越迫切。市区内的高压输电通道出于市政规划，所处环境以及人身安全等因素的考虑，电力电缆使用率激增。电缆化率提升的同时，系统的电容电流也随之增大，由于绝缘缺陷导致的接地故障电弧不易熄灭，进而扩大故障范围，引发严重事故。电缆多敷设于隧道内或地面下，且距离较长，内部的绝缘缺陷排查较为困难。近年来，由于电缆内部绝缘缺陷、接头位置制作和安装工艺缺陷而导致的起火、大面积停电等事故时有发生。因此，应在投运前对电缆进行彻底检测，避免带有绝缘缺陷的设备入网运行。
针对上述问题，本文研究了基于状态融合的电缆绝缘分布式同步检测技术研究的方法，并设计了一套基于高频脉冲法的分布式局放测试系统，对电缆内部、中间接头及终端头进行检测。系统通过无线通讯的方式对各检测单元的采集数据进行传输，利用神经网络对测试图谱进行模式识别，以确定局放信号产生的位置和类型，实现故障定位。
2.实施方案
高压直流电源分析
高压直流电源一直是国内外的研究热点，因为高压电源广泛应用于电力系统耐压测试、通信领域中的通信电源、工业中静电除尘，污水处理、医疗器械设备电源、军事脉冲点火，雷达发射器等各个方面。传统的高压直流源采用工频变压器直接升压，再整流滤波或高压工频经过倍压整流电路得到，根据功率负荷的不同而结构有所不同。传统高压直流源有着体积大而重的缺陷，世纪末电力电子的高速发展，为高压直流电源创造了一片新天地，高频逆变技术的成熟可以大大降低升压变压器的体积，实现了整个电路的高效、低重量、小体积。
图 高频高压直流电源基本结构
图为高频高压直流电源的基本结构，工频交流电先通过整流滤波和调压模块得到一个合适的直流电压，然后通过逆变电路逆变成高频方波，再通过后面两级升压成高压直流。就整个电路而言，可把电路分为两个部分：调压部分和升压部分。
在高压直流电源中，输出电压的高低和稳定一般采用调压电路通过反馈电压与参考电压比较来实现；也可采用逆变电路通过控制开关导通时间来调整电压，但这种控制电压的方式可调整的电压范围小、效率低而较少采用；文献也给出了用交流调压电路加逆变电路结合的方式来调压和稳定电压，前级的交流调压模块实现电压的调整，后级的逆变电路进行稳压，两者结合来实现可调稳定的高压直流源。通常调压电路可以分为交流调压电路和直流调压电路，其控制方式主要有：脉宽调制技术（PWM）脉冲频率调制技术（脉冲幅度调制技术三种方式控制技术性能良好并且实现简单，使用最为广泛在实际的高压直流源中，无论是模拟的高压源还是数字的高压源大多都以方式控制功率开关管实现调压和稳压。
斩波调压电路拓扑结构选择
由于高压直流电源的输出电压等级高，因此要求前级的稳压电路有高的动态稳定性和可靠性。在高压直流电源中，通常采用Buck电路进行直流斩波，但Buck是降压型变换，因此需要采用更高变比的功率变压器和更多级的倍压整流电路来得到预期的电压输出，这无疑增加了变压器的设计和制作难度，综合考虑本项目采用Boost电路作为稳压单元。
Boost-PFC电路以其优异的性能被广泛使用，近年来在传统Boost-PFC电路进一步衍生出了如无桥Boost-PFC、三电平Boost-PFC等新型拓扑结构。其拓扑结构如下：
图无桥Boost拓扑
无桥Boost-PFC拓扑如图所示，开关管S1和S2控制信号相同，当S1、S2导通，电路通过S1和S2续流导通，电感充电。当S1、S2断开时，在输入电压正半周内，电路通过D1和S2中的体二极管续流导通，交流源与电感一起向电容和负载供电，完成Boost过程；在输入电压负半周内，电路通过D2和S1中的体二极管续流导通，完成Boost过程。
振荡波发生系统原理框架研究
依据二阶 RLC 振荡电路原理，搭建的整个振荡波发生系统整体如图所示。系统主要由恒流恒压直流高压发生器、高压开关、电抗器、阻容分压单元、电容试品及其击穿保护电路组成。
图 振荡波试验系统组成框图
图中VDC 为直流高压电源，R1 为充电电阻，R2 为阻尼电阻，L1 为振荡电感，S为高压开关，Cx为1μF电缆试品，C3、C4、R3及R4组成阻容分压器。该系统工作过程为首先利用恒流直流高压发生器 VDC 对试品电容Cx进行充电，到达试验电压时，关闭恒流直流高压电源，合上高压开关S，此时由电容Cx和电感L1、电阻R2构成的振荡回路发生阻尼振荡，得到衰减的振荡波信号。
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论文作者:刘大伟,刘毅,李放,王琛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/11/21
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