4。1 放大电路 8

4。2 有源滤波电路的设计 11

4。3 信号采集处理模块的设计 13

4。4 显示模块的设计 15

5 软件系统设计概述 17

6 仿真实验 19

6。1 水树枝仿真实验 19

6。2 监测系统调理电路仿真实验 20

结 论 22

致 谢 23

参考文献 24

1 引言

1。1 课题研究背景

随着工业技术的发展，电气设备的自动化程度日益提高，对供配电系统在稳定性和可靠 性方面的要求也越来越高，同时，电力电缆由于容量大、占地面积小、敷设方便等优点，越 来越多的使用在现代城市的配电系统中，其中 XLPE 电缆使用越来越广泛。电缆绝缘状态的 优劣直接影响了供电系统的性能，及时对电缆绝缘状态进行检测并做出相应判断是保证电力 系统可靠供电的一种重要手段。电缆检测方面，当前我国广泛使用的预防性试验是采用定期 停电进行试验的方法，即离线测试方法。其中，直流耐压测试法和工频耐压测试法最为常用。 离线检测需要在电缆断电状态下施加直流高压电进行测试，一般绝缘试验间隔时间很长，不 易及时发现设备绝缘的不良倾向，且试验所施加的直流高压会加速电缆老化，试验时还会因 停电造成一定的经济损失[1,2]。而在线监测无需将电缆停运即可对电缆绝缘状态进行检测判 断，不仅保证了供电连续性，且可真实反映电缆在运行状态下的工况[3,4]，此外长期的在线 监测可提供大量数据，为预测电缆绝缘状态发展趋势及其工作寿命提供大量实验依据。

目前，XLPE 电缆绝缘在线监测比较成熟的方法主要有：直流成分法、直流叠加法、交 流叠加法、介质损耗正切法等。其中直流叠加法在低压 XLPE 电缆在线监测实际中得到了广 泛的应用[5]，在直流叠加法的基础上，正反直流叠加法考虑了电缆对地分布电容及电缆水树 枝整流效应对测量电力电缆稳态电气参数的影响，提高了电缆在线监测的速度[6]。本文采用 正反直流叠加法设计一套针对 10KV 电压等级的 XLPE 电缆的在线监测系统，通过测量暂态参 数计算 XLPE 电缆的绝缘电阻值来判断电缆的绝缘状态，保证有较好的测量精度和较短的测 量时间。

1。2 XLPE 电力电缆及其劣化机理

依据绝缘材料的性质，可以将电缆分为三种，即橡胶绝缘型、油纸绝缘型以及塑料绝缘 型，XLPE 电缆是塑料绝缘型的电力电缆[1]。随着输配电线路电压等级的升高，油纸绝缘、PVC 绝缘等品种的电缆已无法适应，于是聚乙烯、交联聚乙烯合成橡胶绝缘材料迅速发展起来。 初期的 XLPE 制作工艺使用湿法交联，该方法会增加 XLPE 中微孔数量并增大微孔尺寸[7]，使 XLPE 电缆的使用寿命受到影响。之后各国厂家在 20 世纪 70 年代相继推出干法交联，减少 了 XLPE 中的微孔和水分，提高了 XLPE 绝缘电缆的运行可靠性。XLPE 电力电缆在国外已