一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，屬于電力系統中高電壓工程技術領域。
【背景技術】
[0002 ]電纜線路已成為城市供電網絡的主體，電纜絕緣狀態直接影響電纜線路的安全運行，進而影響城市供電安全。通過相應的技術手段對電纜絕緣狀態進行實時監測是確保城市供電安全的有效途徑。測量電纜絕緣泄漏電流可直接反映電纜絕緣狀態，并由電纜絕緣泄漏電流與電纜線路運行電壓進行相位比較計算得到損耗因數等絕緣診斷用技術參數。
[0003]傳統測量電流的設備有電流互感器，根據測量范圍和精度要求設計不同規格的電流互感器。在電力系統中，大電流互感器在負載電流測試中得到廣泛應用，小電流電流互感器可通過電力設備的接地線用于各種電力設備絕緣泄漏電流的檢測。對電纜線路而言，采用小電流電流互感器通過電纜接地線測量電纜絕緣泄漏電流只適用于短段、屏蔽直接接地的電纜線路；而對于采用交叉互聯接地方式的長電纜線路和電纜絕緣護套破損的電纜線路，小電流互感器根本無法實現電纜絕緣泄漏電流的測量。
[0004]對于采用交叉互聯接地方式長電纜線路和電纜絕緣護套破損的電纜線路，有人提出了雙電流互感器和異地同步測量技術實現電纜絕緣泄漏電流的測量技術。該技術用電纜首末端電流之差計算得到絕緣泄漏電流，由于電纜負載電流遠大于絕緣泄漏電流，這種直接法測量很難保證絕緣泄漏電流的測試精度。
【實用新型內容】
[0005]目的:為了克服交叉互聯接地方式長電纜線路和電纜絕緣護套破損的電纜線路中電纜絕緣泄漏電流無法測量及測量精度低的問題，本實用新型提供一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構。
[0006]技術方案:為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:
[0007]—種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，包括:電纜線路、輸入電源、接地電容、接地電阻，其特征在于:還包括電源控制模塊、前端電流比較器、后端電流比較器、前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源、接口電路，所述電纜線路首端設置有前端電流比較器，所述電纜線路末端設置有后端電流比較器，所述前端電流比較器包括補償線圈N1、補償線圈N2、測量線圈Nd，所述后端電流比較器包括補償線圈N1、測量線圈Nd;所述輸入電源與電源控制模塊相連接，用于控制輸入電源Vin，所述電源控制模塊通過接口電路分別與前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源的正向輸入端相連接，所述前端電壓控制電流源輸出端與補償線圈N2組成回路;所述后端電壓控制電流源輸出端與前端電流比較器的補償線圈N1、后端電流比較器的補償線圈NI組成回路;所述接地電阻Gx、接地電容Cx與電纜線路并聯后接地。
[0008]所述前端電流比較器、后端電流比較器均采用穿心式電流比較器。
[0009]所述前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源均包括運算放大器。
[0010]作為優選方案，所述補償線圈NI設置為200匝、補償線圈N2設置為10匝。
[0011]作為優選方案，所述補償線圈NI設置為200匝、補償線圈N2設置為20匝。
[0012]有益效果:本實用新型提供的一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，采用兩個穿心式電流比較器差動運行方式，消除負載電流的影響，實現電纜絕緣損耗電流的精確測量;采用兩個穿心式電流比較器差動運行方式從被測電纜線芯獲得絕緣泄漏電流的測量，消除電纜接地方式的影響和電纜絕緣護套破損對電纜絕緣電流測試的影響;采用穿心式電流比較器安裝在電纜末端底部，通過電磁感應方式獲得被測電流信息，電纜絕緣和屏蔽將高電壓限制在電纜絕緣內部，電流比較器不直接接觸高電壓，因此運行安全，且適合任何電壓等級；由于運算放大器的輸入阻抗極低可近似為零，消除了一次電流互感器的復合數值誤差和相角誤差，進一步提高了的工頻高壓測量技術的測量精度。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型結構不意圖；
[0014]圖2為電纜首端用前端電流比較器結構示意圖；
[0015]圖3為電纜末端用后端電流比較器結構示意圖；
[0016]圖4為電壓控制電流源結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0018]如圖1所示，具體測量實施方式如下:首先，通過安裝在電纜線路末端的后端電流比較器的測量線圈Nd輸出電壓Ud2的幅值和相位，并得到電纜末端電流12，電源控制模塊調整輸入電源輸出電壓Vin，由Vin控制的后端電壓控制電流源輸出補償電流13，補償電流13通過前端電流比較器和后端電流比較器中的補償線圈NI產生相應的磁勢與電纜負載電流產生的磁勢進行補償，當滿足安匝平衡原理I2=I3*N1時，補償掉電纜負載電流在電纜末端的后端電流比較器中磁勢的同時也補償掉電纜首端的前端電流比較器中電纜負載電流所產生的磁勢。
[0019]其次，電源控制模塊根據前端電流比較器不平衡信號，電源控制模塊調整輸出電壓Vin，由Vin控制的前端電壓控制電流源輸出補償電流14，直到前端電流比較器的測量線圈Nd輸出為零，S卩Udl=0。
[0020]最后，通過安匝平衡原理Ix=N2*I4計算得到電纜絕緣泄漏電流，Ix等同于接地電阻Gx的電流。
[0021 ] 如圖2-4所示，如測量電纜線路為I 1kV，則前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源采用的運算放大器，運算放大器工作電壓Vs設置為正負15V，RB=RF=1000歐，電流感測電阻Rs設置為0.5歐，前端電流比較器、后端電流比較器的補償線圈NI設置為200匝、補償線圈N2設置為10匝，當負載電流不大于4000A的電纜線路絕緣泄漏電流測量，絕緣泄漏電流可滿足200A。
[0022]如測量電纜線路為220kV，則前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源采用的運算放大器，運算放大器工作電壓Vs設置為正負15V，RB=RF=1000歐，電流感測電阻Rs設置為0.5歐，前端電流比較器、后端電流比較器的補償線圈NI設置為200匝、補償線圈N2設置為20匝，當負載電流不大于4000A的電纜線路絕緣泄漏電流測量，絕緣泄漏電流可滿足400A。
[0023]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，包括:電纜線路、輸入電源、接地電容、接地電阻，其特征在于:還包括電源控制模塊、前端電流比較器、后端電流比較器、前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源、接口電路，所述電纜線路首端設置有前端電流比較器，所述電纜線路末端設置有后端電流比較器，所述前端電流比較器包括補償線圈N1、補償線圈N2、測量線圈Nd，所述后端電流比較器包括補償線圈N1、測量線圈Nd;所述輸入電源與電源控制模塊相連接，用于控制輸入電源Vin，所述電源控制模塊通過接口電路分別與前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源的正向輸入端相連接，所述前端電壓控制電流源輸出端與補償線圈N2組成回路;所述后端電壓控制電流源輸出端與前端電流比較器的補償線圈N1、后端電流比較器的補償線圈NI組成回路;所述接地電阻Gx、接地電容Cx與電纜線路并聯后接地。2.根據權利要求1所述的一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，其特征在于:所述前端電流比較器、后端電流比較器均采用穿心式電流比較器。3.根據權利要求1所述的一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，其特征在于:所述前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源均包括運算放大器。4.根據權利要求1所述的一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，其特征在于:所述補償線圈NI設置為200匝、補償線圈N2設置為10匝。5.根據權利要求1所述的一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構，其特征在于:所述補償線圈NI設置為200匝、補償線圈N2設置為20匝。
【專利摘要】本實用新型公開了一種運行條件下單芯電纜絕緣泄漏電流的測量結構,包括：電纜線路、輸入電源、電源控制模塊、前端電流比較器、后端電流比較器、前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源、接口電路，所述輸入電源與電源控制模塊相連接，所述電源控制模塊通過接口電路分別與前端電壓控制電流源、后端電壓控制電流源的正向輸入端相連接，所述前端電壓控制電流源輸出端與補償線圈N2組成回路；所述后端電壓控制電流源輸出端與前端電流比較器的補償線圈N1、后端電流比較器的補償線圈N1組成回路。本實用新型消除了負載電流的影響，實現電纜絕緣損耗電流的精確測量；消除電纜接地方式的影響和電纜絕緣護套破損對電纜絕緣電流測試的影響；進一步提高了的工頻高壓測量技術的測量精度。
【IPC分類】G01R31/02, G01R19/00
【公開號】CN205120809
【申請號】CN201520934937
【發明人】李鴻澤, 周立, 陳杰, 李陳瑩, 李忠華, 鄭歡
【申請人】國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月20日