一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，包括柔性羅氏線圈，控制單元，與柔性羅氏線圈相連的信號(hào)處理單元，與控制單元相連的數(shù)據(jù)采集單元、觸發(fā)單元和人機(jī)交互單元，以及為信號(hào)接收器內(nèi)各個(gè)單元供電的電源管理模塊；柔性羅氏線圈實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)電纜的脈沖信號(hào)，并將采集到的脈沖信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元經(jīng)過(guò)濾波、信號(hào)放大處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送給控制單元，控制單元經(jīng)過(guò)分析處理后自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)電纜并將相關(guān)信息通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行顯示。本發(fā)明所述的信號(hào)接收器，具有識(shí)別性能穩(wěn)定可靠、抗干擾強(qiáng)、適用性強(qiáng)、體積小等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】—種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，屬于電纜識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市居民生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)居住環(huán)境和城市面貌的要求也越來(lái)越高。電力電纜供電由于其安全、可靠、有利于美化城市與廠礦布局等優(yōu)點(diǎn)，使電纜成為新世紀(jì)新時(shí)代的一種潮流，它對(duì)美化城市環(huán)境和提升城市功能產(chǎn)生嶄新的現(xiàn)實(shí)效應(yīng)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電需求也大幅增長(zhǎng)，使得電纜搶修作業(yè)和電纜遷改工程也越來(lái)越多。在遷改和搶修作業(yè)中，電纜溝或開挖區(qū)域內(nèi)經(jīng)常是多條不同截面積、不同等級(jí)的電纜并排敷設(shè)，需要區(qū)分出哪條是此次工作要尋找的電纜，該工作稱之為電纜識(shí)別。根據(jù)《電力安全工作規(guī)程》10.2.1.9條要求，電纜識(shí)別工作涉及人身和設(shè)備安全，鑒別結(jié)果的可靠性非常重要，必須100%準(zhǔn)確可靠。
[0003]電纜識(shí)別的傳統(tǒng)方法是核對(duì)圖紙，人工現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，但電纜敷設(shè)的圖紙常常不夠規(guī)范、不夠詳細(xì)，甚至丟失損壞，加之埋設(shè)環(huán)境和標(biāo)識(shí)物的變化缺失，很難找到目標(biāo)電纜。
[0004]目前主要依靠電纜識(shí)別儀來(lái)進(jìn)行電纜識(shí)別。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外各廠家的鑒別儀裝置以SEBAKMT和BAUR公司的最為典型。雖然大多數(shù)識(shí)別儀產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)均有不同，但其工作原理大致相同，主要有脈沖極性法(電流方向法，目前最為普及)和音頻感應(yīng)法兩種(主要結(jié)合電纜路徑探測(cè)作業(yè)開展)。即用發(fā)射器從目標(biāo)電纜首端加入一信號(hào)，該信號(hào)具有與運(yùn)行電纜的工頻電流電壓信號(hào)明顯差別的特征量，如電流的方向、信號(hào)的形狀、幅值的大小、信號(hào)發(fā)射的時(shí)間和周期及持續(xù)時(shí)間等，然后用接收器按要求檢測(cè)需鑒別地點(diǎn)的各條電纜上觀察信號(hào)的特征量，從而判別出該目標(biāo)電纜。
[0005]實(shí)際作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，目前的使用最普及的各類電纜識(shí)別儀在遇有強(qiáng)感應(yīng)電等干擾情況下，常常導(dǎo)致誤判或施加信號(hào)較困難、甚至損壞識(shí)別儀器的情況，這給電纜遷改和故障搶修工作帶來(lái)了極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)不少城市和地區(qū)由于為了施工方便或電纜通道緊張，不少中低壓電纜與超高壓電力電纜使用相同通道敷設(shè)，多芯電纜和單芯電纜混合敷設(shè)，而一部分電纜通道內(nèi)高水位的客觀環(huán)境往往引起電纜護(hù)層多點(diǎn)接地，在停電被測(cè)電纜與同通道運(yùn)行電纜同向敷設(shè)較長(zhǎng)或不同電纜接地電阻差別較大的情況下，往往造成在停電電纜線路上感應(yīng)出較強(qiáng)的感應(yīng)電流或電壓；此外，由于新版設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂，原有單芯電纜的護(hù)層感應(yīng)電壓在有絕緣保護(hù)的前提下，從50V提高到了 300V，在取得電纜長(zhǎng)度變長(zhǎng)、中間接頭變少的有利條件的同時(shí)，單端電纜護(hù)層感應(yīng)電壓大大提高。
[0006]當(dāng)前使用的電纜識(shí)別儀為了達(dá)到安全可靠兼顧體積小重量輕的性能，信號(hào)發(fā)生器采用中小功率，且加入的電流信號(hào)幅值受不同電纜接地電阻的影響，往往造成感應(yīng)電嚴(yán)重干擾信號(hào)發(fā)生器施加的脈沖信號(hào)，感應(yīng)電達(dá)到一定數(shù)值后，儀表的過(guò)電壓自動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，從而造成信號(hào)施加困難，部分國(guó)內(nèi)產(chǎn)品無(wú)過(guò)電壓保護(hù)模塊的，甚至出現(xiàn)過(guò)冒煙燒壞的故障，這也是不利于當(dāng)前普遍使用的數(shù)字式小功率電纜識(shí)別儀無(wú)法正常工作的原因之一，從而大大影響了電纜搶修及道路遷改工程等工作的現(xiàn)場(chǎng)效率。
[0007]而且，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外進(jìn)口儀器，接收儀器及探頭較大，不太適合測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，如電纜井溝，空間狹小，接收儀器騰挪較為困難，有時(shí)甚至難以把儀器攜帶進(jìn)井溝；目前敷設(shè)的電纜排放較為緊密，電纜之間的距離及空間太小，無(wú)法將探頭或卡鉗置于其間，直接影響了測(cè)試的順利進(jìn)行。
[0008]所以，電纜的唯一性鑒別急需一種識(shí)別性能穩(wěn)定可靠，體積小、重量輕、便于測(cè)試人員隨身攜帶的接收裝置，特別是探頭部分，體積一定要適合緊密排列電纜的測(cè)試要求。
[0009]有鑒于此，本發(fā)明人對(duì)此進(jìn)行研究，專門開發(fā)出一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，本案由此產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，具有識(shí)別性能穩(wěn)定可靠、適用性強(qiáng)、體積小便于攜帶等特點(diǎn)。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，包括柔性羅氏線圈，控制單元，與柔性羅氏線圈相連的信號(hào)處理單元，與控制單元相連的數(shù)據(jù)采集單元、觸發(fā)單元和人機(jī)交互單元，以及為信號(hào)接收器內(nèi)各個(gè)單元供電的電源管理模塊；柔性羅氏線圈實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)電纜的脈沖信號(hào)，并將采集到的脈沖信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元經(jīng)過(guò)濾波、信號(hào)放大處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送給控制單元，控制單元經(jīng)過(guò)分析處理后將相關(guān)信息通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行顯示，控制單元同時(shí)根據(jù)觸發(fā)單元的輸出信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)目標(biāo)電纜中沖擊電流信號(hào)波形的采集，并自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)電纜，通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行顯示。
[0012]作為優(yōu)選，所述信號(hào)接收器的控制單元采用51系統(tǒng)單片機(jī)。
[0013]作為優(yōu)選，所述觸發(fā)單元包括并聯(lián)在信號(hào)處理單元上的峰值比較器和谷值比較器，峰值比較強(qiáng)和谷值比較器的輸出端依次連接與門和D觸發(fā)器，D觸發(fā)器的控制單元相連。
[0014]作為優(yōu)選，所述人機(jī)交互單元包括用于數(shù)據(jù)顯示的顯示屏和用戶輸入用的按鍵。
[0015]上述用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器工作時(shí)，信號(hào)發(fā)生器將高壓沖擊信號(hào)施加到目標(biāo)電纜線芯上，信號(hào)沿電纜傳播到遠(yuǎn)端，然后經(jīng)過(guò)接地流回信號(hào)發(fā)生器。在鑒別地點(diǎn)，信號(hào)接收器利用一個(gè)柔性羅氏線圈測(cè)量流過(guò)各條電纜的電流信號(hào)，然后根據(jù)信號(hào)的特征鑒別出目標(biāo)電纜。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的信號(hào)接收器具有如下優(yōu)點(diǎn):
1)采用便攜式探測(cè)結(jié)構(gòu)，通過(guò)柔性羅氏線圈獲取到脈沖信號(hào)后，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元濾波、放大處理后，輸送給控制單元進(jìn)行運(yùn)算分析，在確認(rèn)是有效脈沖后，通過(guò)良好的人機(jī)界面進(jìn)行顯示，利用柔性羅氏線圈的特性和信號(hào)處理單元帶通濾波器的濾波作用，消除了工頻電流的影響，防止產(chǎn)生誤判，作為探測(cè)裝置，由于現(xiàn)場(chǎng)是在強(qiáng)工頻干擾的環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)，儀器的智能檢測(cè)難免會(huì)發(fā)生誤判漏判的可能性，因此需要提供良好的人機(jī)交互，彌補(bǔ)可能出現(xiàn)的誤判現(xiàn)象；
2)由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境存在強(qiáng)工頻干擾，電纜直徑粗，卡鉗開口不能有效包羅住電纜等問(wèn)題，所以不能采用傳統(tǒng)意義上的卡鉗式電流互感器，而本發(fā)明采用的柔性羅氏線圈是一個(gè)空心環(huán)形的線圈，沒有鐵芯，無(wú)磁滯效應(yīng)，輸入無(wú)飽和，測(cè)量范圍寬，能承受大電流，不易受外界電磁干擾，而且羅氏線圈本身與被測(cè)回路沒有直接的電路聯(lián)系，而是通過(guò)電磁場(chǎng)耦合，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量回路與被測(cè)回路電氣上的隔離，易被接受，使用安全；羅氏線圈響應(yīng)頻率范圍寬，響應(yīng)時(shí)間快，響應(yīng)時(shí)間能達(dá)到uS級(jí)別，能順應(yīng)瞬息萬(wàn)變的電流；羅氏線圈輸出的線性度較好，可以達(dá)到0.2%，能精確地反映輸入信號(hào)的大小。
[0017]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)施例的電纜識(shí)別裝置檢測(cè)狀態(tài)圖；
圖2為本實(shí)施例的信號(hào)接收器原理框圖；
圖3為本實(shí)施例的信號(hào)接收器觸發(fā)單元原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，一種電纜識(shí)別裝置，包括信號(hào)發(fā)生器I和信號(hào)接收器2，工作時(shí)，信號(hào)發(fā)生器I將高壓沖擊信號(hào)施加到目標(biāo)電纜3線芯上，信號(hào)沿電纜3傳播到遠(yuǎn)端，然后經(jīng)過(guò)接地流回信號(hào)發(fā)生器I。在鑒別地點(diǎn)，信號(hào)接收器2利用一個(gè)柔性羅氏線圈21測(cè)量流過(guò)各條電纜3的電流信號(hào)，然后根據(jù)信號(hào)的特征鑒別出目標(biāo)電纜。
[0020]如圖2所示，所述信號(hào)接收器2包括柔性羅氏線圈21，控制單元23，與柔性羅氏線圈線圈21相連的信號(hào)處理單元22，與控制單元23相連的數(shù)據(jù)采集單元24、觸發(fā)單元25和人機(jī)交互單元26，以及為信號(hào)接收器內(nèi)各個(gè)單元供電的電源管理單元。柔性羅氏線圈21實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)線纜的脈沖信號(hào)，并將采集到的脈沖信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理單元22，信號(hào)處理單元22經(jīng)過(guò)濾波、信號(hào)放大處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元24，數(shù)據(jù)采集單元24將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送給控制單元23，控制單元23經(jīng)過(guò)分析處理后將相關(guān)信息通過(guò)人機(jī)交互單元26進(jìn)行顯示，控制單元23可根據(jù)觸發(fā)單元25的輸出信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)目標(biāo)電纜中沖擊電流信號(hào)波形的采集，同時(shí)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，自動(dòng)判斷出目標(biāo)電纜，并通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行顯示。
[0021]所述人機(jī)交互單元26包括用于數(shù)據(jù)顯示的液晶屏和用戶輸入用的按鍵。在本實(shí)施例胡總，考慮到要顯示脈沖波形信號(hào)，因此顯示屏采用分辨率為240X128的黃底黑字的單色大屏幕點(diǎn)陣圖形式液晶。按鍵包括“開機(jī)”、“關(guān)機(jī)”、“暫?！?、“背光”、“記憶”、“比較”、“左移”、“右移”八個(gè)鍵。
[0022]所述信號(hào)接收器2的控制單元23采用51系統(tǒng)單片機(jī)89C58，單片機(jī)89C58片內(nèi)有32K字節(jié)的EPR0M，因此無(wú)需外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。單片機(jī)89C58可以根據(jù)觸發(fā)單元的輸出信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)目標(biāo)電纜中沖擊電流信號(hào)波形的采集，并顯示在液晶屏上，同時(shí)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，自動(dòng)判斷出目標(biāo)電纜。
[0023]如圖3所示，所述觸發(fā)單元25包括并聯(lián)在信號(hào)處理單元22上的峰值比較器251和谷值比較器252，峰值比較強(qiáng)251和谷值比較器252的輸出端依次連接與門253和D觸發(fā)器254，D觸發(fā)器254的控制單元23相連。信號(hào)接收器2采集的數(shù)據(jù)信號(hào)是高壓信號(hào)發(fā)生器每間隔放電周期施加在電纜上的沖擊電流信號(hào)。由于沖擊電流信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間的不確定性，僅僅依靠軟件觸發(fā)方式，無(wú)法保證對(duì)沖擊電流信號(hào)的實(shí)時(shí)采集。為保證對(duì)沖擊電流信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，必須設(shè)計(jì)硬件觸發(fā)單元。觸發(fā)單元的功能就是捕獲電纜中的沖擊電流信號(hào)，并觸發(fā)單片機(jī)開啟數(shù)據(jù)采集。觸發(fā)單元25的D觸發(fā)器254具有復(fù)位功能，當(dāng)數(shù)據(jù)采集完成后，可復(fù)位D觸發(fā)器254，以方便下次觸發(fā)數(shù)據(jù)采集。在本實(shí)施例中，放電周期約為15(^s，觸發(fā)實(shí)時(shí)采集在該周期前后適當(dāng)擴(kuò)展后給予200點(diǎn)左右的觸發(fā)頻率設(shè)置。
[0024]本實(shí)施例所述的信號(hào)接收器2采用鋰電池，鋰電池具有使用壽命長(zhǎng)、容量大、無(wú)記憶效應(yīng)、使用安全等特點(diǎn)。鋰電池單節(jié)電壓為3.6V，而單片機(jī)及數(shù)據(jù)采集等電路工作電壓為5V，因此在設(shè)計(jì)中采用2節(jié)串聯(lián)的方式，再經(jīng)過(guò)三端線性穩(wěn)壓集成電路轉(zhuǎn)換成單片機(jī)及其它芯片需要的電壓。鋰電池電壓為7.2V，容量為1.2Ah，電池可供儀器運(yùn)行5小時(shí)左右。本實(shí)施例所述的電源管理單元帶有專門的AD轉(zhuǎn)換芯片，將電池電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，可實(shí)時(shí)采集電池電量，并在液晶屏顯示電量，同時(shí)具有電池欠壓時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)功能。電池充電器輸入電壓范圍寬(輸入電壓為ACl 10?AC220V)，具有過(guò)充保護(hù)等功能。
[0025]上述實(shí)施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，其特征在于:包括柔性羅氏線圈，控制單元，與柔性羅氏線圈相連的信號(hào)處理單元，與控制單元相連的數(shù)據(jù)采集單元、觸發(fā)單元和人機(jī)交互單元，以及為信號(hào)接收器內(nèi)各個(gè)單元供電的電源管理模塊；柔性羅氏線圈實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)電纜的脈沖信號(hào)，并將采集到的脈沖信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元經(jīng)過(guò)濾波、信號(hào)放大處理后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送給控制單元，控制單元經(jīng)過(guò)分析處理后將相關(guān)信息通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行顯示，控制單元同時(shí)根據(jù)觸發(fā)單元的輸出信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)目標(biāo)電纜中沖擊電流信號(hào)波形的采集，并自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)電纜，通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，其特征在于:所述信號(hào)接收器的控制單元采用51系統(tǒng)單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，其特征在于:所述觸發(fā)單元包括并聯(lián)在信號(hào)處理單元上的峰值比較器和谷值比較器，峰值比較強(qiáng)和谷值比較器的輸出端依次連接與門和D觸發(fā)器，D觸發(fā)器的控制單元相連。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于電纜識(shí)別裝置的信號(hào)接收器，其特征在于:所述人機(jī)交互單元包括用于數(shù)據(jù)顯示的顯示屏和用戶輸入用的按鍵。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK104407271SQ201410784472
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】陳 峰, 周太祥, 童國(guó)鋒, 章燕卿, 孟永平, 傅成剛, 陳志剛 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司