一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)，包括：電纜故障模擬箱、設(shè)于電纜故障模擬箱內(nèi)的電極安裝板、三個(gè)進(jìn)線電極和三個(gè)出線電極；三個(gè)進(jìn)線電極分別與進(jìn)線電纜中的三相線芯相連，三個(gè)出線電極分別與第一出線電纜中的三相線芯相連；電纜故障模擬箱內(nèi)設(shè)有用于在進(jìn)線電極和出線電極之間模擬斷線、低阻、高阻和閃絡(luò)故障的電阻箱，與出線電極相連的第二出線電纜的末端設(shè)有高壓電纜終端；高壓電纜終端用于連接電纜故障定位檢測(cè)儀。該電纜故障定位檢測(cè)儀包括：中央控制單元、用于向被測(cè)電纜發(fā)射脈沖信號(hào)的脈沖發(fā)射電路、用于接收來自被測(cè)電纜的反射信號(hào)的反射接收電路和高速數(shù)據(jù)采集電路；反射接收電路的輸出端與高速數(shù)據(jù)采集電路的輸入端相連。
【專利說明】一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?200910309789.8，發(fā)明創(chuàng)造名稱為《電纜故障模擬及故障定位系統(tǒng)》，申請(qǐng)日為:2009年11月16日的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及人員培訓(xùn)用電纜故障模擬設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種人員培訓(xùn)用電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0003]電力電纜(以下簡(jiǎn)稱電纜)多埋于地下，一旦發(fā)生故障，尋找起來十分困難，往往要花費(fèi)數(shù)小時(shí)，甚至幾天的時(shí)間，不僅浪費(fèi)了大量的人力、物力，而且會(huì)造成大量的電量損失和較壞的社會(huì)影響。如何準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)地查尋電纜故障點(diǎn)便成了供電部門日益關(guān)注的問題。電纜故障情況及埋設(shè)環(huán)境比較復(fù)雜，變化多，測(cè)試人員應(yīng)熟悉電纜的埋設(shè)走向與環(huán)境，確切地判斷出電纜故障性質(zhì)，選擇合適的儀器與測(cè)量方法，按照一定的程序工作，才能順利地測(cè)出電纜故障點(diǎn)。
[0004]近年來，電力電纜故障的測(cè)試技術(shù)有了較大的發(fā)展，如出現(xiàn)了故障測(cè)距的脈沖時(shí)域反射法、路徑探測(cè)的脈沖磁場(chǎng)法以及利用磁場(chǎng)與聲音信號(hào)時(shí)間差尋找故障點(diǎn)位置的方法等。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，更使得電纜故障探測(cè)技術(shù)面貌一新，進(jìn)入了智能化階段。
[0005]電力電纜故障探測(cè)是一項(xiàng)技術(shù)性比較強(qiáng)的工作，測(cè)試人員應(yīng)掌握所使用儀器的工作原理并要有一定的工作經(jīng)驗(yàn)。要做好電纜故障的探測(cè)工作，除了購買先進(jìn)的儀器設(shè)備以夕卜，還要做好測(cè)試人員的培訓(xùn)工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種人員培訓(xùn)用電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)，包括:電纜故障模擬箱、設(shè)于電纜故障模擬箱內(nèi)的電極安裝板、以及設(shè)于電極安裝板上的三個(gè)進(jìn)線電極和三個(gè)出線電極；三個(gè)進(jìn)線電極分別與進(jìn)線電纜中的三相線芯相連，三個(gè)出線電極分別與第一出線電纜中的三相線芯相連；所述電纜故障模擬箱內(nèi)設(shè)有用于在進(jìn)線電極和出線電極之間模擬斷線故障、低阻故障、高阻故障和閃絡(luò)故障的電阻箱，與所述出線電極相連的第二出線電纜的末端設(shè)有高壓電纜終端；高壓電纜終端用于連接電纜故障定位檢測(cè)儀。該電纜故障定位檢測(cè)儀包括:中央控制單元、與中央控制單元相連的用于向被測(cè)電纜發(fā)射脈沖信號(hào)的脈沖發(fā)射電路、用于接收來自所述被測(cè)電纜的反射信號(hào)的反射接收電路、以及與中央控制單元的數(shù)據(jù)采集輸入端相連的高速數(shù)據(jù)采集電路；反射接收電路的輸出端與高速數(shù)據(jù)采集電路的輸入端相連。
[0008]進(jìn)一步，為方便故障模擬的設(shè)定，所述電纜故障模擬箱內(nèi)設(shè)有與各進(jìn)線電極和各出線電極上的絕緣體相連的用于監(jiān)測(cè)各進(jìn)線電極和各出線電極的電壓狀態(tài)的監(jiān)視器。
[0009]進(jìn)一步，所述脈沖發(fā)射電路包括:與中央控制單元的預(yù)置和啟動(dòng)信號(hào)輸出端相連的定時(shí)器、與定時(shí)器的輸出端相連的放大電路、與放大電路的輸出端相連的脈沖變壓器、與脈沖變壓器相耦合的耦合變壓器、以及內(nèi)部阻抗平衡電路；脈沖變壓器的第一次級(jí)線圈、耦合變壓器的第一初級(jí)線圈和內(nèi)部阻抗平衡電路構(gòu)成回路；脈沖變壓器的第二次級(jí)線圈、耦合變壓器的第二初級(jí)線圈和被測(cè)電纜構(gòu)成回路；耦合變壓器的次級(jí)線圈與脈沖發(fā)射電路相連。
[0010]所述中央控制單元還連接有打印機(jī)、IXD和鍵盤。
[0011]本發(fā)明的積極效果:(I)本發(fā)明將三個(gè)進(jìn)線電極和三個(gè)出線電極設(shè)于電纜故障模擬箱內(nèi)，通過電阻箱對(duì)進(jìn)線電極和進(jìn)線電極之間、進(jìn)線電極和出線電極之間的阻值變化，以及相線與地的連接變化，模擬各類電纜故障，然后采用電纜故障檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，從而滿足人員培訓(xùn)的要求。(2)監(jiān)視器用于電壓狀態(tài)的監(jiān)視，以方便調(diào)試。(3)電纜故障檢測(cè)儀采用脈沖信號(hào)發(fā)射與接收的方法檢測(cè)電纜故障類型，并實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距或定位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。(4)本發(fā)明具有以下特點(diǎn):1).智能化程度高。能自動(dòng)判斷故障點(diǎn)是否放電，計(jì)算并顯示故障距離；有波形存儲(chǔ)、比較、放大及操作提示等功能；并可根據(jù)不同的電纜絕緣介質(zhì)整定波速度；提供兩個(gè)可移動(dòng)光標(biāo)，可測(cè)量波形上任意兩點(diǎn)之間的距離。2).采用線性電流耦合器測(cè)量流過地線的脈沖電流信號(hào)，與傳統(tǒng)的閃測(cè)儀利用電阻電容分壓器測(cè)量脈沖電壓信號(hào)的方法相比，接線簡(jiǎn)單、方便；把儀器與高壓回路從電氣上隔離開來，安全性特別好。3).采用可充電電池供電，體積小、重量輕、攜帶方便。避免了傳統(tǒng)的閃測(cè)儀中存在的因與高壓回路共用交流電源造成的干擾問題，保證了儀器在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下，在高壓回路的球間隙擊穿或故障點(diǎn)放電時(shí)可靠地工作。4).采用大屏幕點(diǎn)陣式液晶顯示器，顯示出的波形及故障距離等信息穩(wěn)定清晰，可調(diào)節(jié)對(duì)比度，并具有背光功能，以在不同的外部光線條件下，獲得最佳顯示效果。5).測(cè)量精度高，在被測(cè)電纜長(zhǎng)度小于100m時(shí)絕對(duì)誤差小于±lm ；在電纜長(zhǎng)度大于1000m時(shí)，相對(duì)誤差小于0.5%。6).測(cè)量盲區(qū)小，能測(cè)定出電纜出頭1m處的故障。7).配有微型打印機(jī)接口，可以方便地打印出屏幕顯示的波形、數(shù)據(jù)等信息，便于保存資料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
圖1為實(shí)施例中的一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)的主視圖；
圖2為圖1的側(cè)視圖；
圖3為實(shí)施例中的一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)底部的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實(shí)施例中的一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)內(nèi)的電極安裝板、進(jìn)線電極和出線電極的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為實(shí)施例中的第二出線電纜和高壓電纜終端的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為實(shí)施例中的進(jìn)線電極和出線電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為圖6的B-B剖面視圖；
圖8為實(shí)施例中的電纜故障定位檢測(cè)儀的電路框圖；
圖9為圖8中的脈沖發(fā)射電路的電路框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]見圖1-9,本實(shí)施例的一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)包括:設(shè)于混凝土基礎(chǔ)2上的電纜故障模擬箱1、設(shè)于電纜故障模擬箱I內(nèi)的電極安裝板5、以及設(shè)于電極安裝板5上的三個(gè)進(jìn)線電極6和三個(gè)出線電極7 ;三個(gè)進(jìn)線電極6分別與進(jìn)線電纜8中的三相線芯相連，三個(gè)出線電極7分別與第一出線電纜9中的三相線芯相連。所述鋼筋混凝土基礎(chǔ)2與電纜故障模擬箱I之間通過地腳和膨脹螺栓固定相連。所述電纜故障模擬箱I底部?jī)蓚?cè)設(shè)有穿線管3，電纜故障模擬箱I底部中央具有開孔4，電纜故障模擬箱I的前端面上設(shè)有雙開門14。
[0014]所述進(jìn)線電纜8和第一出線電纜9的絕緣體外屏蔽接地。電纜故障模擬箱I內(nèi)設(shè)有用于在進(jìn)線電極6和出線電極7之間模擬斷線故障、低阻故障、高阻故障和閃絡(luò)故障的電阻箱10。
[0015]所述電纜故障模擬箱I內(nèi)設(shè)有與各進(jìn)線電極6和各出線電極7上的絕緣體相連的用于監(jiān)測(cè)各進(jìn)線電極6和各出線電極7的電壓狀態(tài)的監(jiān)視器11。
[0016]與所述出線電極7相連的第二出線電纜13的末端設(shè)有高壓電纜終端12。
[0017]在一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置好某一故障后，通過連接在高壓電纜終端12上的電纜故障檢測(cè)定位儀進(jìn)行故障檢測(cè)，使用方便安全，實(shí)戰(zhàn)性好。
[0018]所述進(jìn)線電極6和出線電極7為絕緣圓錐體，其內(nèi)設(shè)有末端穿過電極安裝板5上的安裝孔的電極棒b ;電極棒b的末端用于連接電纜芯線d并用絕緣材料e包裹。所述絕緣圓錐體的底部延伸入所述電極安裝板5上的安裝孔。所述電極棒b的前端延伸出絕緣圓錐體a的頂部，電極棒b的前端連接有螺栓C。絕緣材料e連接有接地線。
[0019]電纜故障定位檢測(cè)儀包括:中央控制單元30、與中央控制單元30相連的用于向被測(cè)電纜發(fā)射脈沖信號(hào)的脈沖發(fā)射電路31、用于接收來自所述被測(cè)電纜的反射信號(hào)的反射接收電路32、以及與中央控制單元30的數(shù)據(jù)采集輸入端相連的高速數(shù)據(jù)采集電路33 ；反射接收電路32的輸出端與高速數(shù)據(jù)采集電路33的輸入端相連。
[0020]所述中央控制單元30還連接有打印機(jī)34、IXD35和鍵盤36。
[0021]所述脈沖發(fā)射電路31包括:與中央控制單元30的預(yù)置和啟動(dòng)信號(hào)輸出端相連的定時(shí)器21、與定時(shí)器21的輸出端相連的放大電路22、與放大電路22的輸出端相連的脈沖變壓器Tl、與脈沖變壓器Tl相耦合的耦合變壓器T2、以及內(nèi)部阻抗平衡電路23 ;脈沖變壓器Tl的第一次級(jí)線圈L3、耦合變壓器T2的第一初級(jí)線圈L5和內(nèi)部阻抗平衡電路23構(gòu)成回路；脈沖變壓器Tl的第二次級(jí)線圈L2、耦合變壓器T2的第二初級(jí)線圈L4和被測(cè)電纜構(gòu)成回路；耦合變壓器T2的次級(jí)線圈L6與脈沖發(fā)射電路31相連。
[0022]所述電纜故障定位檢測(cè)儀具有低壓脈沖反射和脈沖電流兩種工作方式。低壓脈沖反射工作方式用于檢測(cè)電纜的低電阻與斷線故障，以及測(cè)量各種電纜的長(zhǎng)度或波速度。脈沖電流工作方式用于電纜的高阻與閃絡(luò)型故障測(cè)距。
[0023]中央控制單元30的作用是:接收按鍵輸入指令，執(zhí)行相應(yīng)的操作；從高速數(shù)據(jù)采集電路33取出記錄的脈沖反射波形或故障點(diǎn)放電的脈沖電流數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；把操作提示、判斷結(jié)果與故障距離等信息，送到IXD35上顯示；對(duì)整個(gè)系統(tǒng)自檢、監(jiān)控。
[0024]IXD35是波形、運(yùn)算結(jié)果或操作信息的輸出口。
[0025]打印機(jī)34用于將液晶IXD35上的信息打印出來。
[0026]脈沖發(fā)射電路31用于產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定寬度的30V矩形脈沖，并通過耦合變壓器T2發(fā)送到電纜上去。定時(shí)器21為一可預(yù)置數(shù)的減法計(jì)數(shù)器。按要中央控制單元30向定時(shí)器預(yù)先置一個(gè)數(shù)，脈沖發(fā)射電路31接收到中央控制單元30發(fā)出啟動(dòng)發(fā)射的命令后，輸出一個(gè)5V的電平，此時(shí)定時(shí)器21在時(shí)鐘信號(hào)控制下進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，即每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖，定時(shí)計(jì)數(shù)器減I，經(jīng)過幾個(gè)脈沖后，計(jì)數(shù)器減到0，定時(shí)器21輸出一個(gè)OV的電平，這樣就形成了具有一定寬度的5V矩形脈沖。根據(jù)測(cè)量范圍的不同改變預(yù)置的數(shù)值，定時(shí)器就輸出不同寬度的脈沖。
[0027]定時(shí)器21輸出的5V的矩形脈沖，經(jīng)過放大電路22放大為30V的電壓脈沖，施加到脈沖變壓器Tl的初級(jí)線圈LI上去，在脈沖變壓器Tl的所述線圈L2、L3上產(chǎn)生大小相同極性相反的電壓脈沖，分別加到被測(cè)線路和內(nèi)部阻抗平衡電路23，如內(nèi)部平衡電路阻抗與被測(cè)電路波阻抗相近，則在發(fā)射脈沖的作用下，在耦合變壓器T2的所述線圈L4、L5上產(chǎn)生一個(gè)大小相近，極性相反的電流信號(hào)，L6收到的信號(hào)極弱，達(dá)到了壓縮發(fā)射脈沖的目的。而當(dāng)被測(cè)電纜上反射脈沖到來時(shí)，在所述線圈L3與L5上產(chǎn)生的電壓大小相等，方向相反，回路電壓代數(shù)和為0，內(nèi)部平衡電路不起作用，反射脈沖電壓通過耦合變壓器T2的第二初級(jí)線圈L4全部變換到所述次級(jí)線圈L6上，加到信號(hào)接收電路上。
[0028]反射接收電路32用于接收并放大來自耦合變壓器的次級(jí)線圈L6上的信號(hào)，放大增益可調(diào)整。在脈沖電流工作方式下，來自線性電流耦合器的脈沖電流信號(hào)通過耦合變壓器T2的L4全部變換到所述次級(jí)線圈L6上；加到反射接收電路32。
[0029]高速數(shù)據(jù)采集電路33按照一定的頻率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行取點(diǎn)抽樣并將抽取的幅值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量存貯，記錄脈沖反射或脈沖電流波形。如果要實(shí)現(xiàn)Im的測(cè)距分辨率，要求波形抽樣的時(shí)間分辨率約為10ns，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集頻率達(dá)100MHz。一般中央控制單元30的時(shí)鐘頻率只不過是十幾兆赫茲，很難直接控制信號(hào)的A/D (模擬量/數(shù)字量)轉(zhuǎn)換與存貯。本裝置設(shè)計(jì)了獨(dú)特的超高速10MHz數(shù)據(jù)采集電路，它不用中央控制單元30的干涉，自動(dòng)完成脈沖反射波形的抽樣、轉(zhuǎn)換并暫存在一數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)。在一次波形記錄完成后，中央控制單元30通過接口電路取出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)的脈沖反射或脈沖電流波形的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理。
[0030]上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。
【權(quán)利要求】
1.一種電力電纜故障模擬及定位系統(tǒng),其特征在于包括:電纜故障模擬箱(I)、設(shè)于電纜故障模擬箱(I)內(nèi)的電極安裝板(5)、以及設(shè)于電極安裝板(5)上的三個(gè)進(jìn)線電極(6)和三個(gè)出線電極(7);三個(gè)進(jìn)線電極(6)分別與進(jìn)線電纜(8)中的三相線芯相連，三個(gè)出線電極(7)分別與第一出線電纜(9)中的三相線芯相連；所述電纜故障模擬箱(I)內(nèi)設(shè)有用于在進(jìn)線電極(6)和出線電極(7)之間模擬斷線故障、低阻故障、高阻故障和閃絡(luò)故障的電阻箱(10)，與所述出線電極(7)相連的第二出線電纜(13)的末端設(shè)有高壓電纜終端(12);高壓電纜終端(12)用于連接電纜故障定位檢測(cè)儀； 該電纜故障定位檢測(cè)儀包括:中央控制單元(30)、與中央控制單元(30)相連的用于向被測(cè)電纜發(fā)射脈沖信號(hào)的脈沖發(fā)射電路(31)、用于接收來自所述被測(cè)電纜的反射信號(hào)的反射接收電路(32)、以及與中央控制單元(30)的數(shù)據(jù)采集輸入端相連的高速數(shù)據(jù)采集電路(33);反射接收電路(32)的輸出端與高速數(shù)據(jù)采集電路(33)的輸入端相連； 所述電纜故障模擬箱(I)內(nèi)設(shè)有與各進(jìn)線電極(6)和各出線電極(7)上的絕緣體相連的用于監(jiān)測(cè)各進(jìn)線電極(6 )和各出線電極(7 )的電壓狀態(tài)的監(jiān)視器(11); 所述脈沖發(fā)射電路(31)包括:與中央控制單元(30)的預(yù)置和啟動(dòng)信號(hào)輸出端相連的定時(shí)器(21)、與定時(shí)器(21)的輸出端相連的放大電路(22)、與放大電路(22)的輸出端相連的脈沖變壓器(Tl)、與脈沖變壓器(Tl)相耦合的耦合變壓器(T2)、以及內(nèi)部阻抗平衡電路(23);脈沖變壓器(Tl)的第一次級(jí)線圈(L3)、耦合變壓器(T2)的第一初級(jí)線圈(L5)和內(nèi)部阻抗平衡電路(23)構(gòu)成回路；脈沖變壓器(Tl)的第二次級(jí)線圈(L2)、耦合變壓器(T2)的第二初級(jí)線圈(L4)和被測(cè)電纜構(gòu)成回路；耦合變壓器(T2)的次級(jí)線圈(L6)與脈沖發(fā)射電路(31)相連； 所述中央控制單元(30)還連接有打印機(jī)(34)、LCD (35)和鍵盤(36)。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK104183179SQ201410433399
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2009年11月16日
【發(fā)明者】許箴 申請(qǐng)人:江蘇省電力公司常州供電公司, 江蘇省電力公司, 國家電網(wǎng)公司