一種電力電纜故障測試教學工具的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種電力電纜故障測試教學工具，包括上位機、故障測試儀、變阻器，上位機與故障測試儀連接，由故障測試儀進行波形數據采集、處理、及與上位機通信將波形數據發送給上位機進行顯示；故障測試儀通過通訊同軸電纜與變阻器連接，通過調節變阻器阻值大小進行故障設置，模擬電纜故障；所述故障測試儀包括單片機、采集模塊、A/D轉換模塊、數據存儲模塊及接口電路。采用分離式結構，將測試儀器與上位機連接，實現人機對話，提高了系統的穩定性和通用性，不用現有的高壓設備，安全性高，其測試的波形效果比電力電纜更加清晰，雜亂波形較少，適合各種場合培訓，節約了大量培訓費用，省時省力。
【專利說明】—種電力電纜故障測試教學工具
【技術領域】
[0001 ] 本發明具體涉及一種教學工具，尤其涉及一種電力電纜故障測試教學工具。
【背景技術】
[0002]在電纜行業中，電纜故障的查找是比較困難的，難以掌握，是一項技術性和經驗性都比較強的工作。故障測試查找的難點在于故障波形的識別，這就要求測試人員要正確識別波形。因此電纜故障測試儀器的性能指標、操作步驟、測試方法，就顯得特別關鍵。
[0003]而目前在實際中使用的各種電纜故障測試儀器價格昂貴、體積龐大、操作程序冗繁，接線方式復雜，現場工作不安全，而且波形顯示干擾大、波形不標準，對波形的識別比較困難。
[0004]培養一名合格的電纜故障測試人員需要的周期較長，至少要有三年以上的現場測試經驗；目前，開展故障測試培訓工作需要將足夠長度的電纜跟體積龐大的電纜故障測試儀、操作箱、高壓發生器等重大設備連接，模擬電纜的使用狀況及各種故障狀況；各設備質量較重且體積龐大，測試設備連接高壓發生器測試過程中存在觸電的安全隱患，培訓現場要占用9m2以上的場地，而且電纜的各種故障設置也有一定的難度，故障現場也不好模擬；給培訓工作帶來很多麻煩。
[0005]綜合以上各項因素，故障測試培訓受場地、人力、環境、設備、危險因素及故障點設置等條件的影響，給培訓工作帶來很多不便，導致故障測試培訓開展投入大，培訓過程復雜，培訓效果不明顯。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種結構簡單、使用方便、攜帶輕便、工作效率高、操作安全的電力電纜故障測試教學工具。
[0007]為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0008]一種電力電纜故障測試教學工具，包括上位機、故障測試儀、變阻器，上位機與故障測試儀連接，由故障測試儀進行波形數據采集、處理、及與上位機通信將波形數據發送給上位機進行顯示；故障測試儀通過通訊同軸電纜與變阻器連接，通過調節變阻器阻值大小進行故障設置，模擬電纜故障；所述故障測試儀包括單片機、采集模塊、A/D轉換模塊、數據存儲模塊及接口電路。
[0009]所述故障測試儀的單片機接收上位機發送的指令，單片機控制功率器件產生發射波，然后通過采集模塊接收反射波，并將反射波經A/D轉換模塊轉換為數字信號，通過接口電路發送給上位機。
[0010]所述A/D轉換模塊輸出的數字信號，存儲在數據存儲模塊中，所述故障測試儀數據存儲模塊連接有LED顯示模塊，通過LED顯示模塊顯示采集的電壓。
[0011]所述上位機控制故障測試儀進行電纜故障信號的采集、電壓數據的顯示、存儲及與上位機通信。[0012]所述上位機為筆記本電腦，故障測試儀器通過USB接口與筆記本電腦連接，實現人機對話。
[0013]所述故障測試儀的A/D轉換模塊和數據存儲模塊連接有欠壓保護電路。
[0014]本發明有益效果如下:
[0015]I)本發明的工具由上位機、故障測試儀和變阻器組成，故障測試儀，體積小，采用分離式結構，將測試儀器與上位機連接，實現人機對話，提高了系統的穩定性和通用性。
[0016]2)不用現有的高壓設備，使用安全性高，對上位機、操作人員非常安全。
[0017]3)采用上位機作為顯示終端，測試波形特征清晰易辨，雙通道同屏對比數據處理技術，有利于進行波形的對比分析，其測試的波形效果比電力電纜更加清晰，雜亂波形較少。
[0018]4)本教學工具縮小了培訓場地，比以往的現場培訓，操作簡便、安全性高。可在室內進行連線、測試、講解，提高了培訓效果。
[0019]5)用變阻器進行故障點的設置，通過調節變阻器阻值的大小來模擬各種短路、開路、低阻故障，故障容易設置，且設置的故障阻值較準確故障點容易設置，通過調節變阻器的阻值大小進行設置，且設置的故障阻值較準確。
[0020]6 )教學工具的制成，適合各種場合培訓，節約了大量培訓費用，省時省力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的原理圖；
[0022]圖2是本發明的故障測試儀的結構圖；
[0023]圖3是同軸通訊電纜結構圖；圖3a是剖視圖；圖3b是結構分解圖；
[0024]圖4是應用變阻器模擬故障點阻值原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0026]圖1為教學工具的原理圖，電力電纜故障測試教學工具，包括由筆記本電腦組成的上位機b、故障測試儀a、變阻器d，上位機b與故障測試儀a連接，由故障測試儀a進行波形數據采集、處理、及與上位機b通信將波形數據發送給上位機b進行顯示；故障測試儀a通過通訊同軸電纜c與變阻器d連接，通過調節變阻器d阻值大小進行故障設置，模擬電纜故障。
[0027]如圖2所示，故障測試儀包括單片機、采集模塊5、A/D轉換模塊6、數據存儲模塊7及USB數據通訊電路8，采樣模塊5包括電壓傳感器，通過電壓傳感器測得電壓信號，然后經A/D轉換模塊6轉換為電壓數字信號，經數據存儲模塊7存儲后通過接口電路發送給顯示終端11顯示,數據存儲模7連接有LED顯示模塊10,通過LED顯示模塊10顯示采集的電壓，上位機控制故障測試儀進行電纜故障信號的采集、電壓數據的顯示、存儲及與上位機通信。上位機為筆記本電腦，故障測試儀器通過USB接口與筆記本電腦連接，實現人機對話，A/D轉換模塊6和數據存儲模塊7連接有欠壓保護電路9。
[0028]電纜故障測試教學工具由筆記本電腦、故障測試儀、通訊同軸電纜、變阻器連接而成，故障測試儀用于采集故障波形，通訊同軸電纜替代電力電纜，變阻器用于設置故障阻值。
[0029]電纜故障測試儀具有自動記錄、存儲并顯示故障點數據以及與上位機能進行USB通訊的功能，現場被測電壓信號經電壓傳感器轉換得到與之對應的電壓信號，該信號經A/D模數轉換和單片機的處理得到與之對應的電壓數據，然后該數據便可被通過LED顯示模塊顯示及傳送到上位機上，以便對該數據做進一步的處理和保存。
[0030]本發明的電纜故障測試儀具有以下幾個特點:
[0031](I)具有數據處理功能。能對被測的數據進行存儲及運算是電纜故障測試儀的兩大特點。
[0032](2)多種輸出形式。電纜故障定位系統可以將電壓信號及故障點顯示于筆記本電腦LED顯示器上，并且通過左右兩個發光二極管來判斷輸出狀態，以便決定電位器的調節電纜故障測試儀與上位機軟件的整體設計方向，使之快速達到平衡。
[0033](3) USB通訊接口。通過USB接口方便的把數據傳送到上位機中，即插即用，支持熱插拔。
[0034](4)在系統可編程邏輯器件ispLs1-1016的應用，實現硬件軟件化以方便最終的調試。
[0035]圖3是同軸通訊電纜結構圖，同軸通訊電纜由導體1，絕緣層2，金屬絲編制屏蔽層3，外護套4四部分組成。電力電纜的主要結構包括線芯導體，絕緣層，屏蔽層，護套層。通訊同軸電纜和電力電纜電纜具有相同的主要結構，都是由線芯、絕緣屏蔽層及護套構成，但是同軸通訊電纜攜帶方便，占用面積小，可在室內從容進行測試，用行波法測試電纜故障，其測試的波形效果一樣，這樣就可以用同軸通訊電纜代替電力電纜進行故障測試教學。
[0036]圖4是應用變阻器模擬故障點阻值原理圖。故障測試培訓中，各種故障點的模擬也是一個難點，本教學工具用變阻器來模擬電纜故障阻值的大小，通過阻值的大小調節來模擬短路、開路、低阻故障。
[0037]使用時，用筆記本電腦充當電纜故障測試儀的顯示屏幕，可以更清楚的觀察故障波形，在Windows界面下操作，人性化的軟件設計，無需專業培訓即可操作。而且筆記本電腦內置辦公自動化軟件，容量大，可以收集各種故障波形。通過把滑動變阻器接在電纜的末端或中間或其它位置，通過調節滑動變阻器的阻值，從而采集出不同的故障波形，研究各種故障所對應的故障波形。
【權利要求】
1.一種電力電纜故障測試教學工具，其特征在于:包括上位機(a)、故障測試儀(b)、變阻器(d)，上位機(a)與故障測試儀(b)連接，由故障測試儀(b)進行波形數據采集、處理、及與上位機(a)通信將波形數據發送給上位機進行顯示；故障測試儀(b)通過通訊同軸電纜(C)與變阻器(d)連接，通過調節變阻器(d)阻值大小進行故障設置，模擬電纜故障；所述故障測試儀(b)包括單片機、采集模塊(5)、A/D轉換模塊(6)、數據存儲模塊(7)及接口電路。
2.根據權利要求1所述的電力電纜故障測試教學工具，其特征在于:所述故障測試儀的單片機接收上位機發送的指令，單片機控制功率器件產生發射波，然后通過采集模塊(5)接收反射波，并將反射波經A/D轉換模塊(6)轉換為數字信號，通過接口電路發送給上位機。
3.根據權利要求1所述的電力電纜故障測試教學工具，其特征在于:所述A/D轉換模塊(6)輸出的數字信號，存儲在數據存儲模塊(7)中，所述故障測試儀數據存儲模塊連接有LED顯示模塊(10)，通過LED顯示模塊(10)顯示采集的電壓。
4.根據權利要求1所述的電力電纜故障測試教學工具，其特征在于:所述上位機控制故障測試儀進行電纜故障信號的采集、電壓數據的顯示、存儲及與上位機通信。
5.根據權利要求1所述的電力電纜故障測試教學工具，其特征在于:所述上位機為筆記本電腦，故障測試儀器通過USB接口與筆記本電腦連接，實現人機對話。
6.根據權利要求1所述的電力電纜故障測試教學工具，其特征在于:所述故障測試儀的A/D轉換模塊(6 )和數據存儲模塊(7 )連接有欠壓保護電路(9 )。
【文檔編號】G09B23/18GK103531059SQ201310410532
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】白曉斌, 鄧央奕, 鄭建康, 曹寶秦, 馬莉, 張棟國, 李有利, 程賢芳 申請人:國家電網公司, 國網陜西省電力公司寶雞供電公司