專利名稱：數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種電纜絕緣故障檢測(cè)技木，特別涉及ー種數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，由于土地資源緊張，同時(shí)為美化環(huán)境，電カ電纜在我國也得到了廣泛的應(yīng)用，電カ電纜作為電カ系統(tǒng)的重要組成部分，一旦發(fā)生故障將直接影響著整個(gè)電カ系統(tǒng)的安全運(yùn)行，如果故障發(fā)現(xiàn)不及吋，可能導(dǎo)致火災(zāi)、大規(guī)模停電等較大的事故后果，給國民經(jīng)濟(jì)帶來不可估量的損失。目前常用的方法是采用行波測(cè)量法，這就要求相關(guān)從業(yè)人員具有熟練的測(cè)試技術(shù) 和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，行波法故障測(cè)試波形的識(shí)別一直是電纜故障測(cè)試人員的難題，由于電纜故障測(cè)試的波形復(fù)雜，識(shí)別難度大，測(cè)試人員需經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)才能勝任，故對(duì)測(cè)試人員要求較高。另外，目前一部分從事電纜檢修、維護(hù)的工作人員素質(zhì)不高，對(duì)現(xiàn)代測(cè)試方法原理、設(shè)備、使用方法了解不夠深入。一旦發(fā)生電纜故障，這些不利因素將會(huì)延誤電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)間，給國民經(jīng)濟(jì)造成損失，給人民生活帶來嚴(yán)重影響。因此，就迫切的需要設(shè)計(jì)ー種低成本且方便易操作的設(shè)備來定位電纜故障。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)電纜絕緣故障檢測(cè)方法復(fù)雜的問題，提出了ー種數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀，是ー種利用電阻電橋原理測(cè)試低阻和高阻的電纜絕緣故障的新型測(cè)試裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為ー種數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀，包括電源、兩個(gè)電橋和檢測(cè)控制部分，電源包括高壓電源和低壓電源，低壓電源后串聯(lián)第一開關(guān)后，給測(cè)量電纜長度的第一電橋供電，高壓電源后串聯(lián)第二開關(guān)后，接故障定位的第二電橋，ー個(gè)數(shù)字電位器作為第一電橋和第二電橋的公共臂，檢測(cè)控制部分包括作為公共臂的數(shù)字電位器和檢測(cè)控制電路，數(shù)字電位器的兩個(gè)固定端連接在被測(cè)電纜的任意兩相，其中ー項(xiàng)為故障相，數(shù)字電位器的滑動(dòng)端連接高壓電源的輸出；檢測(cè)控制電路的控制輸出端連接到數(shù)字電位器的滑動(dòng)端，檢測(cè)控制電路的檢測(cè)信號(hào)端接在電橋的兩端，即并聯(lián)到電位器的兩個(gè)固定端。所述檢測(cè)控制電路包括電流采集電路和檢測(cè)信號(hào)處理電路，電流采集電路包括連接高壓電源輸出的取樣電阻和依次串聯(lián)的放大電路以及與放大電路相連的跟隨電路；檢測(cè)信號(hào)處理電路輸入接數(shù)字電位器兩固定端，檢測(cè)信號(hào)處理電路測(cè)試電橋兩端電壓信號(hào)依次經(jīng)過第一級(jí)放大電路、濾波電路和第二級(jí)放大電路；其中第二級(jí)放大電路的輸出和電流采集電路中跟隨電路的輸出連接ー個(gè)高速A/D采樣電路，高速A/D采樣電路的輸出端與ー個(gè)帶有顯示的CPU分析與控制系統(tǒng)的輸入端相連，CPU分析與控制系統(tǒng)的ー個(gè)控制輸出連接數(shù)字電位器的滑動(dòng)端，另ー個(gè)控制輸出通過數(shù)字電位器與檢測(cè)信號(hào)處理電路中的ニ級(jí)放大電路輸入端相連。[0007]本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀，比現(xiàn)有的測(cè)試儀成本低且易操作。

圖I是本實(shí)用新型數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀測(cè)量電纜長度的原理圖；圖2是本實(shí)用新型數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀測(cè)量電纜長度等效電路圖；圖3是本實(shí)用新型數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀測(cè)量電纜絕緣故障距離的原通圖；圖4是本實(shí)用新型數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀測(cè)量電纜絕緣故障距離的等效電路圖；圖5是本實(shí)用新型數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀檢測(cè)與控制電路的功能結(jié)構(gòu) 框圖；圖6是本實(shí)用新型數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本裝置是集電纜長度測(cè)量和電纜絕緣故障定位于一體，即該裝置在測(cè)量絕緣故障距離之前是要測(cè)量電纜長度的，這兩步都是基于電橋原理，因此該裝置原理為兩個(gè)簡(jiǎn)單的電橋。圖I為測(cè)量電纜長度的原理圖，圖2為其等效電路圖根據(jù)測(cè)量電橋兩端的電壓值是否為零，來滑動(dòng)數(shù)字電位器使得電橋平衡
ZL= !Lir2 r5 (I)(圖2中r代表滑動(dòng)電位器，r=rl+r2)其中rl，r2為數(shù)字電位器橋臂電阻；r4為定值電阻，r5為2倍的電纜芯線阻值；
可得
;ド；r4 = -- (2)
hも與電纜長度L的關(guān)系為￡ =ち1ぴ(3)其中S為電纜的截面積，單位為冊(cè)B2 ^カ電纜導(dǎo)電系數(shù)。20° C的時(shí)銅芯電纜的導(dǎo)電系數(shù)為57.00 / Q ■ mn1 ,呂芯電纟jk H勺導(dǎo)電系數(shù)為33.90 / Q. mm2。
ゐ=2可得出L =び(4)
^ 2か2圖3是測(cè)量電纜絕緣故障的原理圖，圖4是其等效原理圖(圖4中應(yīng)該為R代表滑動(dòng)電位器，R=R1+R2，圖中的r3和r6分別為慫ム&%.)。當(dāng)電橋平衡時(shí)
R2 r 內(nèi) 2L~ Ly有f = T ,因?yàn)殡娎|芯線電阻和電纜芯線長度成正比，所以得到故障
Rl h距離4 = YTr l=YTF(5)，圖4中的及為絕緣阻值。
I* 2X』盡圖3中的高壓電源包括與調(diào)壓器T相連的變壓器TV ;連接在變壓器TV初級(jí)的電壓表PV ;串聯(lián)在變壓器TV次級(jí)回路中的電流表PA、整流硅堆V以及對(duì)大地電容濾波C。如圖5所示，檢測(cè)控制電路包括與高壓電源輸出串聯(lián)的電流采樣電阻TT兩端取出的電流采集電路5和連接在數(shù)字電位器3兩固定端的測(cè)試電橋兩端電壓的檢測(cè)信號(hào)處理電路4。電流采集電路5包 括連接高電壓輸出的取樣電阻和依次串聯(lián)的放大電路以及與放大電路相連的跟隨電路。檢測(cè)信號(hào)處理電路4依次包括第一級(jí)放大電路、濾波電路和第二級(jí)放大電路，其中第二級(jí)放大電路的輸出和電流采集電路中跟隨電路的輸出連接ー個(gè)高速A/D采樣電路6，高速A/D采樣電路6的輸出端與一個(gè)帶有顯示的CPU分析與控制系統(tǒng)7的輸入端相連。CPU分析與控制系統(tǒng)7的一個(gè)控制輸出連接數(shù)字電位器3的滑動(dòng)端；另ー個(gè)控制輸出通過數(shù)字電位器與檢測(cè)信號(hào)處理電路4中的ニ級(jí)放大電路輸入端相連。圖6是整個(gè)裝置的原理圖，數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀，包括電源、兩個(gè)電橋和檢測(cè)控制部分，電源包括高壓電源2和低壓電源I，低壓電源I后串聯(lián)開關(guān)Al后，給測(cè)量電纜長度的電橋供電，高壓電源2后串聯(lián)開關(guān)A2后，給故障定位的電橋使用，檢測(cè)控制部分包括作為電橋臂的ー個(gè)數(shù)字電位器3和檢測(cè)控制電路，數(shù)字電位器3的兩個(gè)固定端連接在被測(cè)電纜的任意兩相，其中ー項(xiàng)為故障相，該數(shù)字電位器3的滑動(dòng)端連接高電壓部分的輸出；檢測(cè)控制電路的控制端連接到數(shù)字電位器3的滑動(dòng)端，檢測(cè)控制電路的檢測(cè)信號(hào)端接在電橋的兩端，即并聯(lián)到電位器的兩個(gè)固定端。當(dāng)測(cè)量電纜長度時(shí)，開關(guān)Al閉合，電橋橋臂相當(dāng)于S2和S4閉合，此時(shí)電橋橋臂電阻為rl、r2、r4、r5.等效電路如圖2，電橋的平衡是通過測(cè)量電橋兩端的電壓值是否為零來滑動(dòng)數(shù)字電位器，使得電橋平衡，此時(shí)讀出的數(shù)字電位器的兩電阻為rl和r2，當(dāng)CPU測(cè)出的電纜長度后，存儲(chǔ)起來，這時(shí)斷開Al、S7，閉合開關(guān)A2，此時(shí)為測(cè)量電纜絕緣故障的電橋，該電橋橋臂電阻相當(dāng)于斷開S2，S4,閉合SI，S3，其等效電路圖如圖4。
權(quán)利要求1.ー種數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀，其特征在于，包括電源、兩個(gè)電橋和檢測(cè)控制部分，電源包括高壓電源和低壓電源，低壓電源后串聯(lián)第一開關(guān)后，給測(cè)量電纜長度的第ー電橋供電，高壓電源后串聯(lián)第二開關(guān)后，接故障定位的第二電橋，ー個(gè)數(shù)字電位器作為第一電橋和第二電橋的公共臂，檢測(cè)控制部分包括作為公共臂的數(shù)字電位器和檢測(cè)控制電路，數(shù)字電位器的兩個(gè)固定端連接在被測(cè)電纜的任意兩相，其中ー項(xiàng)為故障相，數(shù)字電位器的滑動(dòng)端連接高壓電源的輸出；檢測(cè)控制電路的控制輸出端連接到數(shù)字電位器的滑動(dòng)端，檢測(cè)控制電路的檢測(cè)信號(hào)端接在電橋的兩端，即并聯(lián)到電位器的兩個(gè)固定端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀，其特征在于，所述檢測(cè)控制電路包括電流采集電路和檢測(cè)信號(hào)處理電路，電流采集電路包括連接高壓電源輸出的取樣電阻和依次串聯(lián)的放大電路以及與放大電路相連的跟隨電路；檢測(cè)信號(hào)處理電路輸入接數(shù)字電位器兩固定端，檢測(cè)信號(hào)處理電路測(cè)試電橋兩端電壓信號(hào)依次經(jīng)過第一級(jí)放大電路、濾波電路和第二級(jí)放大電路；其中第二級(jí)放大電路的輸出和電流采集電路中跟隨電路的輸出連接ー個(gè)高速A/D采樣電路，高速A/D采樣電路的輸出端與一個(gè)帶有顯示的CPU分析與控制系統(tǒng)的輸入端相連，CPU分析與控制系統(tǒng)的ー個(gè)控制輸出連接數(shù)字電位器的滑動(dòng)端，另 ー個(gè)控制輸出通過數(shù)字電位器與檢測(cè)信號(hào)處理電路中的ニ級(jí)放大電路輸入端相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式電纜絕緣故障自動(dòng)定位儀，電源包括高壓電源和低壓電源，低壓電源后串聯(lián)第一開關(guān)后，給測(cè)量電纜長度的第一電橋供電，高壓電源后串聯(lián)第二開關(guān)后，接故障定位的第二電橋，一個(gè)數(shù)字電位器作為第一電橋和第二電橋的公共臂，檢測(cè)控制部分包括作為公共臂的數(shù)字電位器和檢測(cè)控制電路，數(shù)字電位器的兩個(gè)固定端連接在被測(cè)電纜的任意兩相，其中一項(xiàng)為故障相，數(shù)字電位器的滑動(dòng)端連接高壓電源的輸出；檢測(cè)控制電路的控制輸出端連接到數(shù)字電位器的滑動(dòng)端，檢測(cè)控制電路的檢測(cè)信號(hào)端接在電橋的兩端，即并聯(lián)到電位器的兩個(gè)固定端。此定位儀是集電纜長度測(cè)量和電纜絕緣故障定位于一體，比現(xiàn)有的測(cè)試儀成本低且易操作。
文檔編號(hào)G01R31/08GK202649380SQ20122024729
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者朱武, 張華富, 張佳民, 桂媛, 馬維亞 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院