用于高壓電纜故障定位的直流信號智能采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)故障定位裝置，特別是涉及一種用于查找電力電纜故障點的直流信號智能采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓電纜以其占地少、敷設(shè)方便、人身安全保障、供電可靠性高、維護工作量少等優(yōu)點在高壓輸變電網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著我國大中型城市建設(shè)的飛速發(fā)展和城市規(guī)劃的要求，電力系統(tǒng)輸變電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也越來越大，尤其是IlOkV及以上等級的高壓輸變電網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的電纜，也是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，可能含有GIS終端；可能含有T接頭；可能為長線路，包含多個交叉互聯(lián)段。電纜一旦發(fā)生絕緣擊穿，往往幾天無法定位故障點，拖延供電時間，降低供電可靠性。
[0003]目前市場上對于IlOkV及以上電壓等級輸變電網(wǎng)絡(luò)中電纜故障定位主要利用Murray電橋法和行波反射兩種。
[0004]而利用Murray電橋?qū)舸c定位是經(jīng)典的辦法，方便而準確，如圖1。但電橋只能得到百分比，人工計算故障點距離。有時有些故障電橋也無法定位，主要原因為:臨近運行電纜的負荷電流產(chǎn)生工頻磁場，在故障電纜XY，及輔助電纜MN，圍成的區(qū)域XYNM產(chǎn)生感應(yīng)電壓。在檢流計的2端M、X形成可能超過100V的工頻電壓，而用于定位的直流電位差不過mV級。因此，檢流計容易損壞，或者不能平衡，或因為交流參與電橋平衡，定位比例誤差很大。
[0005]行波反射法主要是二次脈沖法、三次脈沖法和脈沖電流法。脈沖電流法測得的波形復(fù)雜，理解起來困難，沒有經(jīng)驗的人難以識別出故障點的反射脈沖。如圖2，二次脈沖法保留了脈沖電流法用高壓信號擊穿故障點的做法，將低壓脈沖法引入了高阻故障的測試，使波形更容易理解，便于掌握。如圖3，三次脈沖法，先由高壓短時脈沖擊穿故障點，緊跟著中壓脈沖維持足夠長的燃弧，使低壓脈沖同步更加可靠。但因高壓電纜擁有交叉互聯(lián)、T接頭，波阻抗產(chǎn)生突變，使定位反射波十分復(fù)雜，難以定位，高壓脈沖在該點也有能量損失，難以到達遠處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，經(jīng)過大量的探索和經(jīng)驗總結(jié)，本發(fā)明提出了一種用于輸電網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜高壓電纜系統(tǒng)故障定位的直流信號智能采集裝置來提高電纜故障查找效率。
[0007]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述的用于高壓電纜故障定位的直流信號智能采集裝置包括:采樣電壓保護濾波電路、采樣電流保護濾波電路、取樣電阻、信號放大和AD轉(zhuǎn)換電路以及智能處理單元，所述采樣電壓保護濾波電路的兩個輸入端連接到被測試電纜和輔助電纜的測試端，外接高壓恒流源經(jīng)過取樣電阻分別連接到被測試電纜和輔助電纜的測試端，所述被測試電纜和輔助電纜另一終端頭短接，采樣電流保護濾波電路的兩個輸入端連接取樣電阻的兩端，所述采樣電壓保護濾波電路、采樣電流保護濾波電路的輸出端分別經(jīng)過一路信號放大和AD轉(zhuǎn)換電路連接到智能處理單元；所述采樣電壓保護濾波電路用于抑制采樣電壓中的高頻、高壓脈沖以及消除交流和高頻背景干擾信號，將濾波后的信號傳輸?shù)胶笠患壭盘柗糯蠛虯D轉(zhuǎn)換電路；所述采樣電流保護濾波電路用于抑制采樣電流中的高頻、高壓脈沖以及消除交流和高頻背景干擾信號，將濾波后的信號傳輸?shù)胶笠患壭盘柗糯蠛虯D轉(zhuǎn)換電路；所述信號放大和AD轉(zhuǎn)換電路將直流小信號放大，并將直流電壓、電流模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給智能處理單元。
[0008]具體的，所述采樣電壓保護濾波電路包括:采樣電壓保護濾波電路的兩個輸入端分別連接空氣放電管CRl兩端、濾波電容Cl兩端、共模電感LI的兩個輸入端，共模電感LI的兩個輸出端分別連接壓敏電阻RVl兩端、濾波電容C2兩端，濾波電容C2 —端連接電阻Rl一端，濾波電容C2另一端連接濾波電容C3 —端并接地，電阻Rl另一端和濾波電容C3另一端相連并作為信號輸出端。所述采樣電流保護濾波電路與采樣電壓保護濾波電路結(jié)構(gòu)相同。
[0009]具體的，所述信號放大和AD轉(zhuǎn)換電路采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7715。所述信號放大和AD轉(zhuǎn)換電路與智能處理單元之間使用I2C總線相連。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明利用小信號處理采集技術(shù)和濾波技術(shù)設(shè)計符合要求的直流信號智能采集裝置。采集裝置置于高電位端，顯示屏幕和操作也置于高電位端。采集裝置強大濾波功能，能在短時間濾除200V峰值的交流干擾，又能精確檢測幾十微伏的直流信號。因此，這種用于輸電網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜高壓電纜系統(tǒng)故障定位的直流信號智能采集裝置提高電纜故障查找效率，縮短停電時間，提高供電可靠性，具有很好的市場應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0011]圖1是電橋法定位原理圖。
[0012]圖2是二次脈沖法原理圖。
[0013]圖3是三次脈沖法原理圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的實施原理圖。
[0015]圖5是本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖6是采樣電壓保護濾波電路原理圖。
[0017]圖7是采樣電流保護濾波電路原理圖。
[0018]圖8是信號放大和AD轉(zhuǎn)換電路原理圖。
[0019]圖9是智能處理單元電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]本發(fā)明將小信號采集技術(shù)、濾波技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、高低壓隔離技術(shù)應(yīng)用到高壓電纜故障查找設(shè)備中。高壓電纜故障定位難點在于電壓高，可能幾千伏；工頻干擾大，可能達200V ;被測直流信號小，可能只有幾十微伏。因此可以設(shè)計一個采集裝置，對地能耐受1kV電壓，具有強大的濾波功能，具有高精度采樣AD，模擬信號與數(shù)字信號之間采用光耦隔離，通過絕緣杠連接一鍵操作開關(guān)可供人體直接操作。
[0022]整體的故障查找方案是:通過在電纜一端施加穩(wěn)定電流信號，將直流信號智能采集裝置連接到被測試電纜和輔助電纜的測試端，電纜另一終端頭短接，采集裝置自動采集并處理電壓和電流信號，通過模擬和數(shù)字濾波，之后就可以應(yīng)用智能電壓比較法直接顯示故障點百分比和故障點距離測試端距離。原理如圖4所示。
[0023]如圖5所示，本發(fā)明的用于高壓電纜故障定位的直流信號智能采集裝置包括:采樣電壓保護濾波電路、采樣電流保護濾波電路、取樣電阻、信號放大和AD轉(zhuǎn)換電路以及智能處理單元，所述采樣電壓保護濾波電路的兩個輸入端連接到被測試電纜和輔助電纜的測試端，外接高壓恒流源經(jīng)過取樣電阻分別連接到被測試電纜和輔助電纜的測試端，所述被測試電纜和輔助電纜另一終端頭短接(粗短接線)，采樣電流保護濾波電路的兩個輸入端連接取樣電阻的兩端，所述采樣電壓保護濾波電路、采樣電流保護濾波電路的輸出端分別經(jīng)過一路信號放大和AD轉(zhuǎn)換電路連接到智能處理單元。
[0024]信號處理流程說明如下:
1、信號輸入:對故障電纜和輔助電纜構(gòu)成的回路測試電壓和電流信號。
[0025]2、采樣電壓保護濾波電路和采樣電流保護濾波電路分別完成對采樣電壓和采樣電流的信號保護和信號濾波功能。
[0026]其中信號保護是指:對信號輸入回路進行保護，主要抑制高頻、高壓脈沖對后一級模擬電路和數(shù)字電路的干擾。
[0027]信號濾波是指:消除交流和高頻背景干擾信號，提取