本發(fā)明屬于電力設(shè)備絕緣診斷領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于極化-去極化電流檢測的高壓裝置。

背景技術(shù)：

自上世紀80年代以來，交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜憑借其優(yōu)良的熱性能，機械性能，電氣性能以及易于安裝，便于維護的優(yōu)點，開始廣泛地應(yīng)用于我國電力系統(tǒng)中。由于電、熱、水分、機械、外界環(huán)境，化學腐蝕等因素的影響，XLPE電纜在長期使用過程中將會逐漸有水樹生成，發(fā)生絕緣劣化，最終威脅電纜的安全可靠運行。所以，對XLPE電纜進行預試維護，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行意義重大。

極化-去極化電流(PDC)電流法是一種基于介質(zhì)響應(yīng)理論的新型電纜診斷方法，通過對電纜施加直流極化電壓后短接，測量電纜極化/去極化電流；由于交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣層老化程度不同，其極化-去極化電流呈現(xiàn)不同特性。

交聯(lián)聚乙烯電纜的極化-去極化電流極其微弱，一般為pA～mA量級，因而高壓裝置的穩(wěn)定性對極化-去極化電流的測量具有重要影響?，F(xiàn)有技術(shù)中的高壓電源模塊不穩(wěn)定(紋波達到50mV)導致電流極化電流波動，從而影響到極化-去極化電流的精確性；同時，由于高壓電源模塊與大地以及其它設(shè)備隔離不足，引起的泄露電流進一步使得極化去極化電流不準確；此外，由于現(xiàn)有技術(shù)中將控制電路直接驅(qū)動高壓繼電器，高壓繼電器容易對控制電路擊穿破壞，同時造成高壓繼電器誤動和拒動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種用于極化-去極化電流檢測的高壓裝置，其目的在于提高高壓裝置的穩(wěn)定性，從而增加極化-去極化電流的測量精度。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于極化-去極化電流檢測的高壓裝置，所述高壓裝置的輸出端用于連接交聯(lián)聚乙烯電纜的線芯，從而使交聯(lián)聚乙烯電纜產(chǎn)生極化-去極化電流；所述高壓裝置包括隔離供電模塊，升壓穩(wěn)壓模塊，繼電器組以及控制電路；

所述隔離供電模塊用于分別給升壓穩(wěn)壓模塊，繼電器組以及控制電路提供直流電壓；

所述升壓穩(wěn)壓模塊的第一輸入端連接所述隔離供電模塊的第一輸出端，控制端連接所述控制電路的第一控制端，用于將電壓升高并將電壓紋波穩(wěn)定在10mV以下，并將自身的狀態(tài)信號反饋給控制電路；

所述繼電器組的第一輸入端連接所述隔離供電模塊的第二輸出端，第二輸入端連接所述升壓穩(wěn)壓模塊的輸出端，控制端連接所述控制電路的第二控制端，所述繼電器組的輸出端作為所述高壓裝置的輸出端，用于改變所述升壓穩(wěn)壓模塊與所述交聯(lián)聚乙烯電纜的連接狀態(tài)，并將自身的狀態(tài)信號反饋給控制電路；

所述控制電路的輸入端連接所述隔離供電模塊的第三輸出端，用于向所述升壓穩(wěn)壓模塊以及繼電器組發(fā)出指令信號，使得所述升壓穩(wěn)壓模塊根據(jù)該指令信號升壓，以及所述繼電器組根據(jù)該指令信號而改變所述升壓穩(wěn)壓模塊與所述交聯(lián)聚乙烯電纜的連接狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述隔離供電模塊包括直流電源以及DC-DC隔離裝置，所述DC-DC隔離裝置的輸入端連接所述直流電源的輸出端，所述DC-DC隔離裝置的第一輸出端作為所述隔離供電模塊的第一輸出端，第二輸出端作為所述隔離供電模塊的第二輸出端，第三輸出端作為所述隔離供電模塊的第三輸出端。

優(yōu)選地，所述升壓穩(wěn)壓模塊包括直流濾波電容以及DC-DC升壓模塊，所述DC-DC升壓模塊的輸入端作為所述升壓穩(wěn)壓模塊的輸入端，用于將電壓升高；所述直流濾波電容的輸入端連接所述DC-DC升壓模塊的輸出端，輸出端作為所述升壓穩(wěn)壓模塊的輸出端，用于使電壓紋波穩(wěn)定在10mV以下。

優(yōu)選地，所述控制電路包括通訊模塊以及信號轉(zhuǎn)換模塊；所述通訊模塊的輸入端作為所述控制電路的輸入端，輸出端連接信號轉(zhuǎn)換模塊，用于接收外部控制信號，并轉(zhuǎn)發(fā)給信號轉(zhuǎn)換模塊；所述信號轉(zhuǎn)換模塊的第一輸出端作為所述控制電路的第一輸出端，第二輸出端作為所述控制電路的第二輸出端，用于將控制信號解碼，并利用解碼后的控制信號對所述升壓穩(wěn)壓模塊以及繼電器組發(fā)出指令信號，控制所述升壓穩(wěn)壓模塊將電壓升高，同時控制所述繼電器組中不同繼電器的導通或斷開，從而改變升壓穩(wěn)壓模塊與所述交聯(lián)聚乙烯電纜的連接狀態(tài)，同時將所述升壓穩(wěn)壓模塊以及繼電器組的狀態(tài)信號反饋給外部。

作為進一步優(yōu)選地，所述通信模塊為無線通信模塊，防止了有線裝置以及大地對高壓裝置增加的電磁干擾。

作為進一步優(yōu)選地，所述控制電路還包括第一光電隔離電路以及第二光電隔離電路，所述第一光電隔離電路的第一控制端連接信號轉(zhuǎn)換模塊的第一控制端，第二控制端作為所述控制電路的第一控制端，所述第二光電隔離電路的第一控制端連接信號轉(zhuǎn)換模塊的第二控制端，第二控制端作為所述控制電路的第二控制端，用于保護控制電路，防止繼電器組和升壓穩(wěn)壓模塊的直流電壓對所述控制電路的破壞和干擾。

作為更進一步優(yōu)選地，所述第一光電隔離電路以及第二光電隔離電路包括依次連接的瞬態(tài)抑制二極管以及光電隔離芯片，所述信號轉(zhuǎn)換模塊的控制端連接瞬態(tài)抑制二極管，所述光電隔離芯片的控制端作為所述控制電路的控制端。

優(yōu)選地，所述繼電器組的斷態(tài)阻值大于1TΩ，動作時間小于1ms。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列的有益效果：

1、通過對升壓穩(wěn)壓模塊，繼電器組以及控制電路進行隔離供電，以及升壓穩(wěn)壓模塊的優(yōu)化，將高壓裝置的電壓紋波降低到了10mV，避免了由于供電的不穩(wěn)定導致升壓穩(wěn)壓模塊輸出電壓的不穩(wěn)定問題，增加了極化-去極化電流測量的精確度；

2、對不同的模塊進行隔離供電，同時還增加了系統(tǒng)的安全系數(shù)，防止了繼電器組的拒動作和誤動作，以及控制電路被高壓所燒毀；

3、優(yōu)選通過無線通信模塊來接收控制信號，避免了有線通信引入的電磁干擾，增加了高壓裝置的穩(wěn)定性；

4、優(yōu)選通過光電隔離電路避免了高壓對控制模塊的破壞和干擾，提高了高壓裝置的安全系數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1高壓裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例1的隔離供電模塊工作示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例1的高壓升壓穩(wěn)壓模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例1的繼電器組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例1的隔離驅(qū)動模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供了一種用于極化-去極化電流檢測的高壓裝置，所述高壓裝 置的輸出端用于連接交聯(lián)聚乙烯電纜的線芯，從而使交聯(lián)聚乙烯電纜產(chǎn)生極化-去極化電流；所述高壓裝置包括隔離供電模塊，升壓穩(wěn)壓模塊，繼電器組以及控制電路。

所述隔離供電模塊包括直流電源以及DC-DC隔離裝置，所述隔離供電模塊包括直流電源以及DC-DC隔離裝置，所述DC-DC隔離裝置的輸入端連接所述直流電源的輸出端，所述DC-DC隔離裝置的輸入端連接直流電源，第一輸出端作為所述隔離供電模塊的第一輸出端，第二輸出端作為所述隔離供電模塊的第二輸出端，第三輸出端作為所述隔離供電模塊的第三輸出端，用于分別給升壓穩(wěn)壓模塊，繼電器組以及控制電路提供隔離的直流電壓；所述直流電源優(yōu)選為可拆離的與外界隔離的供電蓄電池，在高壓裝置工作時，蓄電池直接對高壓裝置供電，高壓裝置停止使用時將蓄電池拆離進行充電，從而克服了現(xiàn)場工作時取電的困難，避免了供電的不穩(wěn)定而導致的測量誤差。

所述升壓穩(wěn)壓模塊包括直流濾波電容以及DC-DC升壓模塊，所述DC-DC升壓模塊的輸入端作為所述升壓穩(wěn)壓模塊的輸入端，用于將電壓升高至設(shè)定的大小(通常為-1000V)，所述直流濾波電容的電容值大于DC-DC升壓模塊內(nèi)部電容的電容值的10倍(通常為6μF)，所述直流濾波電容的輸入端連接所述DC-DC升壓模塊的輸出端，輸出端作為所述升壓穩(wěn)壓模塊的輸出端，用于與所述DC-DC升壓模塊并聯(lián)，使所述DC-DC升壓模塊輸出的直流電壓的電壓紋波穩(wěn)定在10mV，并輸入繼電器組；所述繼電器組的第一輸入端連接所述隔離供電模塊的第二輸出端，第二輸入端連接所述升壓穩(wěn)壓模塊的輸出端，控制端連接所述控制電路的第二控制端，所述繼電器組的輸出端作為所述高壓裝置的輸出端。所述繼電器組包括極化繼電器K_p，去極化繼電器K_dp，極化電阻R_p以及去極化電阻R_dp；極化繼電器與極化電阻依次連接在升壓穩(wěn)壓模塊的高壓端與交聯(lián)聚乙烯的線芯之間，去極化繼電器與去極化電阻串聯(lián)，極化繼電器的另一端連接在極化繼電器與 極化電阻的連接端，去極化電阻的另一端與升壓穩(wěn)壓模塊的低壓端共地。其中，去極化電阻與極化電阻的阻值大于1TΩ，極化繼電器與去極化繼電器的動作時間小于1ms，用于快速切換所述升壓穩(wěn)壓模塊與所述交聯(lián)聚乙烯電纜的導通或斷開狀態(tài)，使交聯(lián)聚乙烯電纜產(chǎn)生極化-去極化電流。

所述控制電路包括無線通信模塊以及信號轉(zhuǎn)換模塊，所述無線通信模塊用于接收外部控制信號(通常由與之配合的測量系統(tǒng)所發(fā)出)，并輸入信號轉(zhuǎn)換模塊，所述信號轉(zhuǎn)換模塊用于將控制信號解碼，并利用解碼后的控制信號對所述繼電器組發(fā)出指令信號，控制所述升壓穩(wěn)壓模塊將電壓升高，同時控制所述繼電器組中不同繼電器的導通或斷開，從而改變升壓穩(wěn)壓模塊與所述交聯(lián)聚乙烯電纜的連接狀態(tài)，使電纜產(chǎn)生極化-去極化電流；同時，信號轉(zhuǎn)換模塊也將繼電器組與升壓穩(wěn)壓模塊的反饋的狀態(tài)信號發(fā)送給無線通信模塊，無信通信模塊再將該工作狀態(tài)發(fā)送給外部。所述無線通信模塊采用2.4G無線通信方法，將高壓裝置與大地以及其他設(shè)備進行電氣隔離，使高壓裝置與大地的絕緣達到1000T，泄露電流小于1pA。

所述控制電路還可以包括第一光電隔離電路以及第二光電隔離電路，所述第一光電隔離電路的第一控制端連接信號轉(zhuǎn)換模塊的第一控制端，第二控制端作為所述控制電路的第一控制端，所述第二光電隔離電路的第一控制端連接信號轉(zhuǎn)換模塊的第二控制端，第二控制端作為所述控制電路的第二控制端，用于保護控制電路，防止直流電壓對所述控制電路的破壞和干擾。兩個光電隔離電路皆由依次連接瞬態(tài)抑制二極管以及光電隔離芯片組成，所述信號轉(zhuǎn)換模塊的控制端連接瞬態(tài)抑制二極管，所述光電隔離芯片的控制端作為所述控制電路的控制端。

實施例1

本發(fā)明實施例的高壓裝置包括蓄電池，DC-DC隔離裝置，升壓穩(wěn)壓模塊，繼電器組以及控制電路，其中，控制電路包括信號轉(zhuǎn)換模塊，光電隔離電路以及通訊模塊，如圖1所示。

蓄電池通過隔離供電模塊分別給升壓穩(wěn)壓模塊，繼電器組以及控制電路，如圖2所示，隔離供電方式避免了三個部分通過電源線的相互影響。蓄電池在高壓裝置工作時，直接對高壓裝置供電，高壓裝置停止使用時將蓄電池拆離進行充電，從而克服了現(xiàn)場工作時取電的困難，避免了供電的不穩(wěn)定而導致的測量誤差。

升壓穩(wěn)壓模塊包括DC-DC升壓模塊以及在其輸出端并聯(lián)的直流濾波電容C，如圖3所示，DC-DC升壓模塊具有體積小(火柴盒大小)，功率大(5W)可直接焊接在PCB電路板上優(yōu)點，可根據(jù)控制電路的命令，將隔離的電流電源從12V升高至0～-1000v，直流濾波電容的電容為6μF，當DC-DC升壓模塊輸出電壓抖動時，如上升50mV，而電容相當于大的蓄水池使得電容上電壓上升小于5mV，達到濾波穩(wěn)壓作用，通過并聯(lián)該電容，可使升壓穩(wěn)壓模塊的輸出電壓穩(wěn)定在-999.995V～-1000.005V。

繼電器組用于連接在升壓穩(wěn)壓模塊與電纜之間，起到了控制兩者之間導通的作用，該繼電器組包括極化繼電器K_p，去極化繼電器K_dp，極化電阻R_p以及去極化電阻R_dp，從而將升壓穩(wěn)壓模塊輸出的超低紋波高壓，轉(zhuǎn)化為可控的超低紋波高壓，如圖4所示。K_p與K_dp大于1TΩ，從而避免了在繼電器斷開時，升壓穩(wěn)壓模塊的泄漏電流對電纜的影響，其動作時間小于1ms，用于快速切換升壓穩(wěn)壓模塊與電纜的導通或斷開狀態(tài)，使交聯(lián)聚乙烯電纜產(chǎn)生極化-去極化電流。

控制電路包括信號轉(zhuǎn)換模塊，兩個光電隔離電路以及通訊模塊，通訊模塊用于與主控儀器通信，主控儀器依據(jù)測量進程，對該高壓裝置發(fā)送預備，極化，去極化等控制命令；信號轉(zhuǎn)換模塊則將將控制信號進行解碼并依照程序?qū)Ω邏貉b置進行命令控制，而光電隔離電路則用于將數(shù)字驅(qū)動信號與繼電器組信號或升壓穩(wěn)壓模塊信號隔離。該通訊模塊采用2.4G無線通信，能夠防止由于有線通信在電氣連接線上引入的電磁干擾。信號轉(zhuǎn)換模塊采用32位數(shù)字處理芯片，該處理芯片將控制信號進行解碼并依照程序?qū)? 高壓裝置進行命令控制，包含控制高壓裝置輸出電壓大小(通常設(shè)置為固定電壓-1000V)，極化繼電器K_p與去極化繼電器K_dp的導通與開斷。同時將高壓裝置工作狀態(tài)包含輸出電壓，K_p與K_dp反饋給主控儀器。

光電隔離電路采用響應(yīng)速度小于150nS，隔離電壓高達2500V的光電隔離芯片，將數(shù)字驅(qū)動信號與繼電器驅(qū)動信號隔離，同時采用瞬態(tài)抑制二極管(TVS)對光電隔離芯片以及信號轉(zhuǎn)換模塊加強保護，如圖5所示。

本實施例的工作過程如下：

S1.通訊模塊接收主控儀器發(fā)出的預備信號，并發(fā)送到信號轉(zhuǎn)換模塊；

S2.信號轉(zhuǎn)換模塊將控制信號進行解碼，先驗證控制報文報頭報尾以及校驗是否正確，不正確則向主控儀器請求重發(fā)，依據(jù)協(xié)議將控制命令和信息提取出來，用這種方法來防止通信故障導致錯誤命令，然后通過光電隔離電路，給升壓穩(wěn)壓模塊發(fā)送升壓信號，使得升壓穩(wěn)壓模塊將隔離供電的直流電源升高至-1000v，

S3.通訊模塊接收主控儀器發(fā)出的極化信號，并發(fā)送到信號轉(zhuǎn)換模塊，信號轉(zhuǎn)換模塊控制繼電器組動作，K_p導通，K_dp斷開，將極化電壓施加在電纜上，升壓穩(wěn)壓模塊以及繼電器組通過通訊模塊，將高壓裝置的工作狀態(tài)反饋給主控儀器；

S4.主控儀器接收到升壓穩(wěn)壓模塊以及繼電器組工作正常的反饋工作狀態(tài)后，在發(fā)送極化信號經(jīng)過設(shè)定的時間(通常設(shè)置為1800s)后，向升壓穩(wěn)壓模塊以及繼電器組送去極化信號，通訊模塊接收主控儀器發(fā)出的去極化信號，并發(fā)送到處理芯片，處理芯片控制繼電器組動作，K_p斷開，K_dp閉合，并控制DC-DC輸出電壓為0V，電纜處于去極化狀態(tài)，升壓穩(wěn)壓模塊以及繼電器組向所述信號轉(zhuǎn)換模塊反饋工作狀態(tài)，然后經(jīng)過通訊模塊，發(fā)送給主控儀器。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等 同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。