專利名稱：數字式電纜絕緣故障自動定位儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種電纜絕緣故障檢測技木，特別涉及ー種數字式電纜絕緣故障自動定位儀。
背景技術：
當前，由于土地資源緊張，同時為美化環境，電カ電纜在我國也得到了廣泛的應用，電カ電纜作為電カ系統的重要組成部分，一旦發生故障將直接影響著整個電カ系統的安全運行，如果故障發現不及吋，可能導致火災、大規模停電等較大的事故后果，給國民經濟帶來不可估量的損失。目前常用的方法是采用行波測量法，這就要求相關從業人員具有熟練的測試技術 和豐富的實踐經驗，行波法故障測試波形的識別一直是電纜故障測試人員的難題，由于電纜故障測試的波形復雜，識別難度大，測試人員需經專業培訓才能勝任，故對測試人員要求較高。另外，目前一部分從事電纜檢修、維護的工作人員素質不高，對現代測試方法原理、設備、使用方法了解不夠深入。一旦發生電纜故障，這些不利因素將會延誤電網恢復供電時間，給國民經濟造成損失，給人民生活帶來嚴重影響。因此，就迫切的需要設計ー種低成本且方便易操作的設備來定位電纜故障。
發明內容本實用新型是針對電纜絕緣故障檢測方法復雜的問題，提出了ー種數字式電纜絕緣故障自動定位儀，是ー種利用電阻電橋原理測試低阻和高阻的電纜絕緣故障的新型測試裝置。本實用新型的技術方案為ー種數字式電纜絕緣故障自動定位儀，包括電源、兩個電橋和檢測控制部分，電源包括高壓電源和低壓電源，低壓電源后串聯第一開關后，給測量電纜長度的第一電橋供電，高壓電源后串聯第二開關后，接故障定位的第二電橋，ー個數字電位器作為第一電橋和第二電橋的公共臂，檢測控制部分包括作為公共臂的數字電位器和檢測控制電路，數字電位器的兩個固定端連接在被測電纜的任意兩相，其中ー項為故障相，數字電位器的滑動端連接高壓電源的輸出；檢測控制電路的控制輸出端連接到數字電位器的滑動端，檢測控制電路的檢測信號端接在電橋的兩端，即并聯到電位器的兩個固定端。所述檢測控制電路包括電流采集電路和檢測信號處理電路，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的放大電路以及與放大電路相連的跟隨電路；檢測信號處理電路輸入接數字電位器兩固定端，檢測信號處理電路測試電橋兩端電壓信號依次經過第一級放大電路、濾波電路和第二級放大電路；其中第二級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高速A/D采樣電路，高速A/D采樣電路的輸出端與ー個帶有顯示的CPU分析與控制系統的輸入端相連，CPU分析與控制系統的ー個控制輸出連接數字電位器的滑動端，另ー個控制輸出通過數字電位器與檢測信號處理電路中的ニ級放大電路輸入端相連。[0007]本實用新型的有益效果在于本實用新型數字式電纜絕緣故障自動定位儀，比現有的測試儀成本低且易操作。
圖I是本實用新型數字式電纜絕緣故障自動定位儀測量電纜長度的原理圖；圖2是本實用新型數字式電纜絕緣故障自動定位儀測量電纜長度等效電路圖；圖3是本實用新型數字式電纜絕緣故障自動定位儀測量電纜絕緣故障距離的原通圖；圖4是本實用新型數字式電纜絕緣故障自動定位儀測量電纜絕緣故障距離的等效電路圖；圖5是本實用新型數字式電纜絕緣故障自動定位儀檢測與控制電路的功能結構 框圖；圖6是本實用新型數字式電纜絕緣故障自動定位儀電路原理圖。
具體實施方式
本裝置是集電纜長度測量和電纜絕緣故障定位于一體，即該裝置在測量絕緣故障距離之前是要測量電纜長度的，這兩步都是基于電橋原理，因此該裝置原理為兩個簡單的電橋。圖I為測量電纜長度的原理圖，圖2為其等效電路圖根據測量電橋兩端的電壓值是否為零，來滑動數字電位器使得電橋平衡
ZL= !Lir2 r5 (I)(圖2中r代表滑動電位器，r=rl+r2)其中rl，r2為數字電位器橋臂電阻；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的關系為￡ =ち1ぴ(3)其中S為電纜的截面積，單位為冊B2 ^カ電纜導電系數。20° C的時銅芯電纜的導電系數為57.00 / Q ■ mn1 ,呂芯電纟jk H勺導電系數為33.90 / Q. mm2。
ゐ=2可得出L =び(4)
^ 2か2圖3是測量電纜絕緣故障的原理圖，圖4是其等效原理圖(圖4中應該為R代表滑動電位器，R=R1+R2，圖中的r3和r6分別為慫ム&%.)。當電橋平衡時
R2 r 內 2L~ Ly有f = T ,因為電纜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壓器T相連的變壓器TV ;連接在變壓器TV初級的電壓表PV ;串聯在變壓器TV次級回路中的電流表PA、整流硅堆V以及對大地電容濾波C。如圖5所示，檢測控制電路包括與高壓電源輸出串聯的電流采樣電阻TT兩端取出的電流采集電路5和連接在數字電位器3兩固定端的測試電橋兩端電壓的檢測信號處理電路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的放大電路以及與放大電路相連的跟隨電路。檢測信號處理電路4依次包括第一級放大電路、濾波電路和第二級放大電路，其中第二級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的輸出端與一個帶有顯示的CPU分析與控制系統7的輸入端相連。CPU分析與控制系統7的一個控制輸出連接數字電位器3的滑動端；另ー個控制輸出通過數字電位器與檢測信號處理電路4中的ニ級放大電路輸入端相連。圖6是整個裝置的原理圖，數字式電纜絕緣故障自動定位儀，包括電源、兩個電橋和檢測控制部分，電源包括高壓電源2和低壓電源I，低壓電源I后串聯開關Al后，給測量電纜長度的電橋供電，高壓電源2后串聯開關A2后，給故障定位的電橋使用，檢測控制部分包括作為電橋臂的ー個數字電位器3和檢測控制電路，數字電位器3的兩個固定端連接在被測電纜的任意兩相，其中ー項為故障相，該數字電位器3的滑動端連接高電壓部分的輸出；檢測控制電路的控制端連接到數字電位器3的滑動端，檢測控制電路的檢測信號端接在電橋的兩端，即并聯到電位器的兩個固定端。當測量電纜長度時，開關Al閉合，電橋橋臂相當于S2和S4閉合，此時電橋橋臂電阻為rl、r2、r4、r5.等效電路如圖2，電橋的平衡是通過測量電橋兩端的電壓值是否為零來滑動數字電位器，使得電橋平衡，此時讀出的數字電位器的兩電阻為rl和r2，當CPU測出的電纜長度后，存儲起來，這時斷開Al、S7，閉合開關A2，此時為測量電纜絕緣故障的電橋，該電橋橋臂電阻相當于斷開S2，S4,閉合SI，S3，其等效電路圖如圖4。
權利要求1.ー種數字式電纜絕緣故障自動定位儀，其特征在于，包括電源、兩個電橋和檢測控制部分，電源包括高壓電源和低壓電源，低壓電源后串聯第一開關后，給測量電纜長度的第ー電橋供電，高壓電源后串聯第二開關后，接故障定位的第二電橋，ー個數字電位器作為第一電橋和第二電橋的公共臂，檢測控制部分包括作為公共臂的數字電位器和檢測控制電路，數字電位器的兩個固定端連接在被測電纜的任意兩相，其中ー項為故障相，數字電位器的滑動端連接高壓電源的輸出；檢測控制電路的控制輸出端連接到數字電位器的滑動端，檢測控制電路的檢測信號端接在電橋的兩端，即并聯到電位器的兩個固定端。
2.根據權利要求I所述數字式電纜絕緣故障自動定位儀，其特征在于，所述檢測控制電路包括電流采集電路和檢測信號處理電路，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的放大電路以及與放大電路相連的跟隨電路；檢測信號處理電路輸入接數字電位器兩固定端，檢測信號處理電路測試電橋兩端電壓信號依次經過第一級放大電路、濾波電路和第二級放大電路；其中第二級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高速A/D采樣電路，高速A/D采樣電路的輸出端與一個帶有顯示的CPU分析與控制系統的輸入端相連，CPU分析與控制系統的ー個控制輸出連接數字電位器的滑動端，另 ー個控制輸出通過數字電位器與檢測信號處理電路中的ニ級放大電路輸入端相連。
專利摘要本實用新型涉及一種數字式電纜絕緣故障自動定位儀，電源包括高壓電源和低壓電源，低壓電源后串聯第一開關后，給測量電纜長度的第一電橋供電，高壓電源后串聯第二開關后，接故障定位的第二電橋，一個數字電位器作為第一電橋和第二電橋的公共臂，檢測控制部分包括作為公共臂的數字電位器和檢測控制電路，數字電位器的兩個固定端連接在被測電纜的任意兩相，其中一項為故障相，數字電位器的滑動端連接高壓電源的輸出；檢測控制電路的控制輸出端連接到數字電位器的滑動端，檢測控制電路的檢測信號端接在電橋的兩端，即并聯到電位器的兩個固定端。此定位儀是集電纜長度測量和電纜絕緣故障定位于一體，比現有的測試儀成本低且易操作。
文檔編號G01R31/08GK202649380SQ20122024729
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者朱武, 張華富, 張佳民, 桂媛, 馬維亞 申請人:上海電力學院