八次脈沖法檢測電纜故障測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種采用八次脈沖法的電纜故障測試系統(tǒng)，針對高速鐵路目前普遍使用的27.5KV單芯電纜的特性，最新研制出的一款專用儀器，除了可專門用于檢測高鐵電纜的閃絡(luò)性故障、絕緣故障、低阻故障、高阻故障、開路故障以及電纜接頭故障外，還可檢測35KV以下等級的各種電力電纜的各種故障，包括電纜故障測試儀主機，輕型一體化高壓發(fā)生器，八次脈沖產(chǎn)生器、自動觸發(fā)裝置、電纜路徑信號產(chǎn)生器，數(shù)顯同步精確定點儀，高壓儲能電容，電纜識別儀，電纜在帶電/不帶電狀態(tài)下均可測試識別，給使用者提供了更為簡捷的故障波形判斷方法。
【專利說明】八次脈沖法檢測電纜故障測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電纜檢測裝置，特別涉及了八次脈沖法檢測電纜故障測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力設(shè)備中，有線通信的暢通和電力的輸送有賴于電纜線路的正常運行。一旦線路發(fā)生障礙，就會造成通信和電力的中斷，如不能及時查出故障并迅速予以排除，就會造成很大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。因而，電纜故障測試儀是維護各種電纜的重要工具。電纜故障測試儀是一套綜合性的電纜故障檢測設(shè)備，用于電力電纜開路、短路、接地、低阻、高阻閃絡(luò)性及高阻泄漏性故障的測試，以及同軸通信電纜和市話電纜的開路、短路故障的精確測試；還可以測試電纜路徑、埋深，以及電波測速，核定電纜長度等，并可建立電纜檔案以便日常維護管理。
[0003]現(xiàn)有的電纜故障測試儀使用時容易受到現(xiàn)場環(huán)境因素干擾而影響到測試精度，而且體積較大，安裝操作繁瑣，無法實施保存多組試驗數(shù)據(jù)和波形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種采用八次脈沖法的電纜故障測試系統(tǒng)，針對高速鐵路目前普遍使用的27.5KV單芯電纜的特性，最新研制出的一款專用儀器，除了可專門用于檢測高鐵電纜的閃絡(luò)性故障、絕緣故障、低阻故障、高阻故障、開路故障以及電纜接頭故障外，還可檢測35KV以下等級的各種電力電纜的各種故障。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種電纜故障測試裝置包括電纜故障測試儀
(3)(具有測試波形分析處理功能)，一體化高壓發(fā)生器(4)(產(chǎn)生直流高壓)，八次脈沖產(chǎn)生器(I)、八次脈沖自動觸發(fā)裝置(2)、電纜路徑信號產(chǎn)生器，數(shù)顯同步精確定點儀，高壓儲能電容，電纜識別儀(電纜在帶電/不帶電狀態(tài)下均可測試識別)。
[0006]八次脈沖產(chǎn)生器(I)的作用是將一體化高壓發(fā)生器(4)產(chǎn)生的瞬時沖擊高壓脈沖引導(dǎo)到故障電纜的故障相上，保證故障點能充分擊穿，并能延長故障點擊穿后的電弧持續(xù)時間。同時，產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖啟動八次脈沖自動觸發(fā)裝置(2)和電纜故障測試儀(3)。八次脈沖自動觸發(fā)裝置(2)立即先后發(fā)出16個測試低壓脈沖，經(jīng)八次脈沖產(chǎn)生器(I)傳送到被測故障電纜(5)上。前八個測試脈沖利用電纜電弧擊穿瞬間的電流電壓波形特征，將形成八個故障反射脈沖。在故障點熄弧后再發(fā)射八個測試脈沖測得電纜全長反射波形。形成八組脈沖。這八組脈沖同時記錄在顯示屏的上下半屏上。每組脈沖波形中，一個脈沖反映電纜的全長，另一個脈沖波形反映電纜的高阻(短路)故障距離。這八組十六個測試波形都是在一次沖擊高壓閃絡(luò)的情況下采集到的。
[0007]采用八次脈沖法測試電纜故障的目的是為了使發(fā)送的低壓測試脈沖有效避開故障電纜在沖擊高壓作用的瞬間出現(xiàn)的余弦大振蕩干擾，在故障點短路電弧相對平穩(wěn)期間得到標準清晰的類似短路故障的回波，并有較大的理想測試波形選擇余地。不同的沖擊高壓、不同的電纜長度、不同的電纜故障距離、余弦大振蕩的周期和持續(xù)時間差異非常大。單純的二次脈沖法所采集的波形往往因發(fā)送遲延時間不夠而受到余弦大振蕩的干擾，波形較亂，分析困難。只有靠調(diào)整測試脈沖的延遲發(fā)射時間或采用中壓延弧裝置來保障，無形中增加了操作難度和設(shè)備重量及成本。而八次脈沖法恰恰克服了這些困難，大大簡化了測試手續(xù)。一次沖擊高壓閃絡(luò)過程得到的八組測試波形，總有幾組波形便于故障距離判讀。這也是八次脈沖法較二次脈沖法先進之處。
[0008]只要對故障電纜一次高壓沖擊放電，所有的高阻故障均可用八次脈沖法測試判斷故障距離，主屏及時得到八個電纜故障距離波形和八個電纜全長波形，選擇任意一組波形自動進行同屏疊加對比的不同處(分岔處)即為故障距離點，數(shù)字化顯示故障距離。
[0009]沖擊高壓經(jīng)脈沖產(chǎn)生器送給故障電纜，使故障點瞬間放電擊穿，每次擊穿燃弧時間約5MS以上，在此期間，八次脈沖自動觸發(fā)裝置使電纜故障測試主機適時向故障電纜發(fā)送時間間隔為0.5毫秒的低壓脈沖信號，(其中低壓脈沖信號是由儀器內(nèi)部的單片機產(chǎn)生，保證了同類脈寬的一致性；脈沖寬度分別為0.2微秒、2微秒、4微秒、8微秒)。
[0010]沖擊高壓加至故障電纜，故障電纜擊穿放電，一次擊穿燃弧時間約5毫秒以上，此時向故障電纜發(fā)送時間間隔為0.5毫秒的八個低壓脈沖信號，這樣就可以保證每次發(fā)送的八個低壓脈沖，在一次沖擊高壓所產(chǎn)生的擊穿燃弧期間范圍內(nèi)在故障點返回測試端，在此期間八次脈沖產(chǎn)生器不需穩(wěn)弧或用中壓脈沖來穩(wěn)定和延長電弧時間，高智能八次脈沖產(chǎn)生器自動觸發(fā)裝置即可完成高壓沖擊信號與低壓脈沖信號的適時同步，及時得到故障波形和故障距離。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于該儀器只需打一次沖擊高壓，就可得到一組八個故障測試脈沖和一組電纜全長測試脈沖(總共16個測試脈沖)。操作人員只需從八個故障波形中任意選出一個故障反射波形，就可得到非常容易判讀的低壓脈沖法短路故障波形，省去了笨重的中壓延弧裝置，簡化了測試手段，給使用者提供了更為簡捷的故障波形判斷方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1:本發(fā)明的主要工作原理圖。
【具體實施方式】
[0013]八次脈沖產(chǎn)生器(I):
一次沖擊高壓發(fā)生同時自動啟動低壓脈沖，即時完成八次脈沖法測試；同屏顯示8個電纜故障波形和8個電纜全長波形，供用戶可任意選取，確定故障距離。儀器內(nèi)部應(yīng)采用前沿技術(shù)無需附加電源即可正常工作。體積小，重量輕(標出尺寸及重量，質(zhì)量輕者優(yōu)先考慮)。
[0014]無需交流供電電源正常工作，全自動觸發(fā)裝置，只需對故障電纜進行一次高壓沖擊放電，所有的高阻故障均可用八次脈沖法取樣測試，主屏及時得到8個電纜故障距離波形和8個電纜全長波形，選擇任意一組波形圖都會將高阻故障呈現(xiàn)為最簡單的低壓脈沖短路故障波形，自動進行同屏疊加對比的不同處(分岔處)即為故障距離點，數(shù)字化顯示，及時判斷出故障距離。體積350_X230_X 180mm ;整機重量< 3.5Kg。
[0015]八次脈沖產(chǎn)生器(I)的作用是將一體化高壓發(fā)生器(4)產(chǎn)生的瞬時沖擊高壓脈沖引導(dǎo)到故障電纜的故障相上，保證故障點能充分擊穿，并能延長故障點擊穿后的電弧持續(xù)時間。同時，產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖啟動八次脈沖自動觸發(fā)裝置(2)和電纜故障測試儀(3)。八次脈沖自動觸發(fā)裝置(2)立即先后發(fā)出16個測試低壓脈沖，經(jīng)八次脈沖產(chǎn)生器(I)傳送到被測故障電纜(5)上。前八個測試脈沖利用電纜電弧擊穿瞬間的電流電壓波形特征，將形成八個故障反射脈沖。在故障點熄弧后再發(fā)射八個測試脈沖測得電纜全長反射波形。形成八組脈沖。這八組脈沖同時記錄在顯示屏的上下半屏上。每組脈沖波形中，一個脈沖反映電纜的全長，另一個脈沖波形反映電纜的高阻(短路)故障距離。這八組十六個測試波形都是在一次沖擊高壓閃絡(luò)的情況下采集到的。
[0016]一體化高壓發(fā)生器(4):
應(yīng)采用高頻高壓輸出形式。輸出直流電壓應(yīng)為0-40kV連續(xù)可調(diào)；電流恒流輸出40mA ；沖擊能量應(yīng)不小于3kJ可調(diào)整。沖擊能量應(yīng)不小于3kJ-可調(diào)整；體積小，重量應(yīng)氺10kg。
[0017]輸出直流電壓0_40kV應(yīng)能連續(xù)可調(diào)，一鍵啟動高壓，旋鈕鍵即可調(diào)節(jié)升壓、降壓，電流恒流輸出40mA.應(yīng)能用作輸出短路、高阻故障的阻值燒穿；電纜故障能有效測試。
[0018]采用高頻開關(guān)型反激諧振式升壓技術(shù)，直流高壓恒流輸出；一鍵即可啟動高壓，一個旋鈕完成升壓、降壓的調(diào)節(jié)，使用十分方便。不僅能在電纜故障測試時用作沖擊直流高壓電源，也可對受潮電纜或疑難不易擊穿的故障電纜進行阻值擊穿，方便測試所有電纜故障，高壓輸出端具備自動保護功能。
[0019]沖擊高壓:0~42kv連續(xù)可調(diào)；輸出恒流電流:40mA ;能量4000J (可調(diào)整);環(huán)境溫度:-20 ~+50°C ;體積 350mmX260mmX260mm ;整機重量≤ 7.5Kg。
[0020]定點儀:
應(yīng)具備聲、磁信號同步測試法。具有靜噪功能，在故障點附近以數(shù)字形式準確顯示故障點距離。在精確定點的同時還可測試出電纜埋設(shè)路徑(走向)。測試電纜深度不小于3M，定點靈敏度不低于80db。
[0021]滿足要求:
(a)、電磁通道增益>110dB (30萬倍)；(10、電磁通道接收機靈敏度〈51^;((3)、聲音通道音頻放大器增益<120dB (信噪比4:1時100萬倍);(d)、50Hz工頻抑制度>80dB (100倍)；(e)、測試電纜深度不小于5M。
[0022]路徑信號產(chǎn)生器:
工作原理:路徑信號產(chǎn)生器配合數(shù)顯同步定點儀接收機的路徑檔能精確可靠地探測各類埋地電纜的埋設(shè)路徑。路徑儀與數(shù)顯同步定點儀(置路徑檔)配合使用，可準確完成電纜路徑的查找，電纜埋設(shè)深度的探測，也可對有些電纜的開路故障、短路故障進行精確定位。
[0023]功能與特點:由于采用斷續(xù)的幅度調(diào)制或等幅15KHZ正弦信號，在探測埋地電纜的路徑走向時，可有效地抑制工頻干擾。大大提高了現(xiàn)場探測效率。由于采用幅度調(diào)制技術(shù)，本信號源不僅適用于傳統(tǒng)的差拍式接收機也適用于直放式倍壓檢波路徑接收機。本信號源的大功率輸出信號可以使所探測的路徑距離達IOKm以上，完全滿足國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)的各類超長度敷設(shè)的電纜。
[0024]1.主要技術(shù)指標:
(a).輸出功率:在負載電阻為10歐姆時，輸出功率大于60瓦，并且連續(xù)可調(diào)。
[0025](b). 工作頻率:15KHz。
[0026](c).路徑信號產(chǎn)生器的輸出端在開路或短路狀態(tài)下不會損壞，具有可靠的保護和自恢復(fù)功能。
[0027](d).路徑有效探測電纜長度不小于10KM，有效探測深度5M。
[0028](e).工作方式:斷續(xù)(重復(fù)周期IHz/秒)等幅或調(diào)幅(調(diào)制頻率400— 1000Hz)。 等幅輸出適合差拍式接收機，調(diào)幅輸出適合直放式倍壓檢波接收機。
[0029](f).具有自動過熱、過載保護功能，可連續(xù)工作八小時以上。
[0030](g).電源:AC220V±10%。
[0031](h).環(huán)境條件:溫度溫度_20°C—+50°C，濕度90%。
[0032]注:鑒于本儀器特點，一定要將被測電纜始端頭的接地線與系統(tǒng)地斷開。路徑信號產(chǎn)生器輸出電纜中的紅夾子接在被測電纜的始端頭外皮上(或鎧上)。輸出電纜的黑夾子接在系統(tǒng)地上或接在接地電阻良好的地樁上，保證被測電纜有較強的信號電磁輻射。
[0033]I1.根據(jù)路徑接收機種類首先預(yù)置路徑信號產(chǎn)生器的“等幅/調(diào)幅”選擇開關(guān)。如用本數(shù)顯同步定點儀接收機，選擇開關(guān)置于“調(diào)幅”或“等幅”位置都行。若用其它型號的接收機，選擇開關(guān)應(yīng)置于“等幅”位置。將“輸出調(diào)節(jié)”電位器置最小位(左旋到底)。
[0034]II1.將被測電纜始端頭的接地線與系統(tǒng)地斷開(終端頭的接地線最好懸空)。將路徑信號產(chǎn)生器輸出電纜中的紅夾子夾住被測電纜的始端頭地線或任一芯線(接芯線時，終端的芯線不接系統(tǒng)地)，黑夾子夾在系統(tǒng)地上(或夾在打入土地的地樁上)。
[0035]IV.完成上述三個步驟后，打開路徑信號產(chǎn)生器電源，調(diào)節(jié)“輸出調(diào)節(jié)”電位器，使電表指針不超過滿度的三分之二即可。
[0036]V.接收機置“路徑”檔。接通電源后，調(diào)節(jié)“音量”電位器。當接收機靠近發(fā)射機信時，耳機中應(yīng)聽到“嘟、嘟”的斷續(xù)音頻振蕩聲，此時即可攜帶接收機到電纜敷設(shè)現(xiàn)場尋測電纜的埋設(shè)路徑。
[0037]V1.路徑尋測完畢，應(yīng)及時關(guān)掉信號發(fā)生器及接收機電源。
[0038]電纜識別儀:
在一束(多根)電纜中欲尋找特定的目標電纜；既可用于運行的帶電電纜、也可用于停運的不帶電電纜的識別，適用于各種類型的高低壓動力電纜。判別電纜準確、操作簡單。
[0039]帶電電纜識別儀功能下特點:
(a)、識別儀采用最新的編碼和解碼技術(shù)，由電流脈沖發(fā)射機，接收機、收發(fā)卡鉗組成，使用簡便。
[0040](b)、具有大功率電流脈沖輸出，現(xiàn)場接收信號特征清晰，輕便靈活，靈敏度高，能有效抑制現(xiàn)場工頻干擾，判斷準確、快速；保護電路可靠，不怕輸出短路；
(C)、大鉗口 Φ 150適合各種截面積的動力電纜；內(nèi)部具有大功率隔離變壓器，操作者與市電不存在任何電氣上的直接接觸，使用極其安全。
[0041](d)、采用聲、光、電同時顯示識別信息，顯示模式獨特新穎，識別狀態(tài)唯一，工作可靠。[0042]電纜故障測試儀(3):
(a).測試方法:應(yīng)具備八次脈沖法；沖擊高壓電流取樣法；低壓脈沖法。
[0043]響應(yīng):滿足要求:共三種測試方法，低壓脈沖法、沖擊高壓電流取樣法、八次脈沖法。
[0044](b).沖擊高壓:術(shù)40KV，能量:術(shù)3000J (可調(diào)整)。[0045]響應(yīng):沖擊高壓:術(shù)42KV，沖擊能量:術(shù)4000J (連續(xù)可調(diào)整)。
[0046](c).數(shù)據(jù)采樣速率:術(shù)IOOMHz。
[0047]響應(yīng):滿足要求:儀器數(shù)據(jù)采樣速率為200MHz。
[0048](d).測試距離:<|C50Km。
[0049]響應(yīng):測試距離:術(shù)lOOKm。
[0050](e).讀數(shù)分辨率:0.5m。
[0051]響應(yīng):讀數(shù)分辨率:0.lm。
[0052](f).系統(tǒng)測試精度小于10cm。
[0053]響應(yīng):儀器測試故障距離精度不大于10cm。
[0054](g).內(nèi)置電源:充滿電后可連續(xù)工作4小時。亦可外接交流電源工作。
[0055]響應(yīng):主機可充電或外接交流電源工作，充滿電后可連續(xù)工作不低于4小時。
【權(quán)利要求】
1.八次脈沖法檢測電纜故障測試裝置，包括電纜故障測試儀主機，一體化高壓發(fā)生器，路徑信號產(chǎn)生器，定點儀，高壓電容，電纜識別儀，其特征在于，還包括八次脈沖產(chǎn)生器和八次脈沖自動觸發(fā)裝置，所述的八次脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖啟動所述八次脈沖自動觸發(fā)裝置立即先后發(fā)出16個測試低壓脈沖，所述16個測試低壓脈沖，其中前八個測試脈沖利用電纜電弧擊穿瞬間的電流電壓波形特征，將形成八個故障反射脈沖，在故障點熄弧后再發(fā)射八個測試脈沖測得電纜全長反射波形，形成八組脈沖。
【文檔編號】G01R31/11GK103499773SQ201310462913
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】楊向征 申請人:西安恒訊電力科技有限公司