電纜故障模擬、定位系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種電纜故障模擬、定位系統，包括：電纜故障模擬箱、設于電纜故障模擬箱內的電極安裝板、三個進線電極和三個出線電極；三個進線電極分別與進線電纜中的三相線芯相連，三個出線電極分別與第一出線電纜中的三相線芯相連；電纜故障模擬箱內設有用于在進線電極和出線電極之間模擬斷線、低阻、高阻和閃絡故障的電阻箱，與出線電極相連的第二出線電纜的末端設有高壓電纜終端；高壓電纜終端用于連接電纜故障定位檢測儀。該電纜故障定位檢測儀包括：中央控制單元、用于向被測電纜發射脈沖信號的脈沖發射電路、用于接收來自被測電纜的反射信號的反射接收電路和高速數據采集電路；反射接收電路的輸出端與高速數據采集電路的輸入端相連。
【專利說明】電纜故障模擬、定位系統
[0001]本申請是申請號為:200910309789.8，發明創造名稱為《電纜故障模擬及故障定位系統》，申請日為:2009年11月16日的發明專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明涉及人員培訓用電纜故障模擬設備的【技術領域】，具體是一種人員培訓用電纜故障模擬及故障定位系統。
【背景技術】
[0003]電力電纜(以下簡稱電纜)多埋于地下，一旦發生故障，尋找起來十分困難，往往要花費數小時，甚至幾天的時間，不僅浪費了大量的人力、物力，而且會造成大量的電量損失和較壞的社會影響。如何準確、迅速、經濟地查尋電纜故障點便成了供電部門日益關注的問題。電纜故障情況及埋設環境比較復雜，變化多，測試人員應熟悉電纜的埋設走向與環境，確切地判斷出電纜故障性質，選擇合適的儀器與測量方法，按照一定的程序工作，才能順利地測出電纜故障點。
[0004]近年來，電力電纜故障的測試技術有了較大的發展，如出現了故障測距的脈沖時域反射法、路徑探測的脈沖磁場法以及利用磁場與聲音信號時間差尋找故障點位置的方法等。計算機技術的應用，更使得電纜故障探測技術面貌一新，進入了智能化階段。
[0005]電力電纜故障探測是一項技術性比較強的工作，測試人員應掌握所使用儀器的工作原理并要有一定的工作經驗。要做好電纜故障的探測工作，除了購買先進的儀器設備以夕卜，還要做好測試人員的培訓工作。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種人員培訓用電纜故障模擬及故障定位系統。
[0007]為解決上述技術問題，本發明提供的電纜故障模擬、定位系統，包括:電纜故障模擬箱、設于電纜故障模擬箱內的電極安裝板、以及設于電極安裝板上的三個進線電極和三個出線電極；三個進線電極分別與進線電纜中的三相線芯相連，三個出線電極分別與第一出線電纜中的三相線芯相連；所述電纜故障模擬箱內設有用于在進線電極和出線電極之間模擬斷線故障、低阻故障、高阻故障和閃絡故障的電阻箱，與所述出線電極相連的第二出線電纜的末端設有高壓電纜終端；高壓電纜終端用于連接電纜故障定位檢測儀。該電纜故障定位檢測儀包括:中央控制單元、與中央控制單元相連的用于向被測電纜發射脈沖信號的脈沖發射電路、用于接收來自所述被測電纜的反射信號的反射接收電路、以及與中央控制單元的數據采集輸入端相連的高速數據采集電路；反射接收電路的輸出端與高速數據采集電路的輸入端相連。
[0008]所述進線電極和出線電極為絕緣圓錐體，其內設有末端穿過電極安裝板上的安裝孔的電極棒；電極棒的末端用于連接電纜芯線并用絕緣材料包裹，絕緣圓錐體的底部延伸入所述電極安裝板上的安裝孔，電極棒的前端延伸出絕緣圓錐體的頂部，電極棒的前端連接有螺栓。
[0009]所述脈沖發射電路包括:與中央控制單元的預置和啟動信號輸出端相連的定時器、與定時器的輸出端相連的放大電路、與放大電路的輸出端相連的脈沖變壓器、與脈沖變壓器相耦合的耦合變壓器、以及內部阻抗平衡電路；脈沖變壓器的第一次級線圈、耦合變壓器的第一初級線圈和內部阻抗平衡電路構成回路；脈沖變壓器的第二次級線圈、耦合變壓器的第二初級線圈和被測電纜構成回路；耦合變壓器的次級線圈與脈沖發射電路相連。
[0010]進一步，所述電纜故障模擬箱內設有與各進線電極和各出線電極上的絕緣體相連的用于監測各進線電極和各出線電極的電壓狀態的監視器。
[0011]本發明的積極效果:(I)本發明將三個進線電極和三個出線電極設于電纜故障模擬箱內，通過電阻箱對進線電極和進線電極之間、進線電極和出線電極之間的阻值變化，以及相線與地的連接變化，模擬各類電纜故障，然后采用電纜故障檢測儀進行檢測，從而滿足人員培訓的要求。(2)監視器用于電壓狀態的監視，以方便調試。(3)電纜故障檢測儀采用脈沖信號發射與接收的方法檢測電纜故障類型，并實現故障測距或定位，結構簡單、使用方便。(4)本發明具有以下特點:1).智能化程度高。能自動判斷故障點是否放電，計算并顯示故障距離；有波形存儲、比較、放大及操作提示等功能；并可根據不同的電纜絕緣介質整定波速度；提供兩個可移動光標，可測量波形上任意兩點之間的距離。2).采用線性電流耦合器測量流過地線的脈沖電流信號，與傳統的閃測儀利用電阻電容分壓器測量脈沖電壓信號的方法相比，接線簡單、方便；把儀器與高壓回路從電氣上隔離開來，安全性特別好。3).采用可充電電池供電，體積小、重量輕、攜帶方便。避免了傳統的閃測儀中存在的因與高壓回路共用交流電源造成的干擾問題，保證了儀器在強電磁干擾環境下，在高壓回路的球間隙擊穿或故障點放電時可靠地工作。4).采用大屏幕點陣式液晶顯示器，顯示出的波形及故障距離等信息穩定清晰，可調節對比度，并具有背光功能，以在不同的外部光線條件下，獲得最佳顯示效果。5).測量精度高，在被測電纜長度小于IOOOm時絕對誤差小于±lm ；在電纜長度大于1000m時，相對誤差小于0.5%。6).測量盲區小，能測定出電纜出頭IOm處的故障。7).配有微型打印機接口，可以方便地打印出屏幕顯示的波形、數據等信息，便于保存資料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
圖1為實施例中的電纜故障模擬、定位系統的主視圖；
圖2為圖1的側視圖；
圖3為實施例中的電纜故障模擬、定位系統底部的結構示意圖；
圖4為實施例中的電纜故障模擬、定位系統內的電極安裝板、進線電極和出線電極的裝配結構示意圖；
圖5為實施例中的第二出線電纜和高壓電纜終端的結構示意圖；
圖6為實施例中的進線電極和出線電極的結構示意圖；
圖7為圖6的B-B剖面視圖； 圖8為實施例中的電纜故障定位檢測儀的電路框圖；
圖9為圖8中的脈沖發射電路的電路框圖。
【具體實施方式】
[0013]見圖1-9，本實施例的電纜故障模擬、定位系統包括:設于混凝土基礎2上的電纜故障模擬箱1、設于電纜故障模擬箱I內的電極安裝板5、以及設于電極安裝板5上的三個進線電極6和三個出線電極7 ;三個進線電極6分別與進線電纜8中的三相線芯相連，三個出線電極7分別與第一出線電纜9中的三相線芯相連。所述鋼筋混凝土基礎2與電纜故障模擬箱I之間通過地腳和膨脹螺栓固定相連。所述電纜故障模擬箱I底部兩側設有穿線管3，電纜故障模擬箱I底部中央具有開孔4，電纜故障模擬箱I的前端面上設有雙開門14。
[0014]所述進線電纜8和第一出線電纜9的絕緣體外屏蔽接地。電纜故障模擬箱I內設有用于在進線電極6和出線電極7之間模擬斷線故障、低阻故障、高阻故障和閃絡故障的電阻箱10。
[0015]所述電纜故障模擬箱I內設有與各進線電極6和各出線電極7上的絕緣體相連的用于監測各進線電極6和各出線電極7的電壓狀態的監視器11。
[0016]與所述出線電極7相連的第二出線電纜13的末端設有高壓電纜終端12。
[0017]在電纜故障模擬、定位系統內設置好某一故障后，通過連接在高壓電纜終端12上的電纜故障檢測定位儀進行故障檢測，使用方便安全，實戰性好。
[0018]所述進線電極6和出線電極7為絕緣圓錐體，其內設有末端穿過電極安裝板5上的安裝孔的電極棒b ;電極棒b的末端用于連接電纜芯線d并用絕緣材料e包裹。所述絕緣圓錐體的底部延伸入所述電極安裝板5上的安裝孔。所述電極棒b的前端延伸出絕緣圓錐體a的頂部，電極棒b的前端連接有螺栓C。絕緣材料e連接有接地線。
[0019]電纜故障定位檢測儀包括:中央控制單元30、與中央控制單元30相連的用于向被測電纜發射脈沖信號的脈沖發射電路31、用于接收來自所述被測電纜的反射信號的反射接收電路32、以及與中央控制單元30的數據采集輸入端相連的高速數據采集電路33 ;反射接收電路32的輸出端與高速數據采集電路33的輸入端相連。
[0020]所述中央控制單元30還連接有打印機34、IXD35和鍵盤36。
[0021]所述脈沖發射電路31包括:與中央控制單元30的預置和啟動信號輸出端相連的定時器21、與定時器21的輸出端相連的放大電路22、與放大電路22的輸出端相連的脈沖變壓器Tl、與脈沖變壓器Tl相耦合的耦合變壓器T2、以及內部阻抗平衡電路23 ;脈沖變壓器Tl的第一次級線圈L3、耦合變壓器T2的第一初級線圈L5和內部阻抗平衡電路23構成回路；脈沖變壓器Tl的第二次級線圈L2、耦合變壓器T2的第二初級線圈L4和被測電纜構成回路；耦合變壓器T2的次級線圈L6與脈沖發射電路31相連。
[0022]所述電纜故障定位檢測儀具有低壓脈沖反射和脈沖電流兩種工作方式。低壓脈沖反射工作方式用于檢測電纜的低電阻與斷線故障，以及測量各種電纜的長度或波速度。脈沖電流工作方式用于電纜的高阻與閃絡型故障測距。
[0023]中央控制單元30的作用是:接收按鍵輸入指令，執行相應的操作；從高速數據采集電路33取出記錄的脈沖反射波形或故障點放電的脈沖電流數據進行處理；把操作提示、判斷結果與故障距離等信息，送到IXD35上顯示；對整個系統自檢、監控。[0024]IXD35是波形、運算結果或操作信息的輸出口。
[0025]打印機34用于將液晶IXD35上的信息打印出來。
[0026]脈沖發射電路31用于產生一個預定寬度的30V矩形脈沖，并通過耦合變壓器T2發送到電纜上去。定時器21為一可預置數的減法計數器。按要中央控制單元30向定時器預先置一個數，脈沖發射電路31接收到中央控制單元30發出啟動發射的命令后，輸出一個5V的電平，此時定時器21在時鐘信號控制下進行減法計數，即每來一個時鐘脈沖，定時計數器減I，經過幾個脈沖后，計數器減到0，定時器21輸出一個OV的電平，這樣就形成了具有一定寬度的5V矩形脈沖。根據測量范圍的不同改變預置的數值，定時器就輸出不同寬度的脈沖。
[0027]定時器21輸出的5V的矩形脈沖，經過放大電路22放大為30V的電壓脈沖，施加到脈沖變壓器Tl的初級線圈LI上去，在脈沖變壓器Tl的所述線圈L2、L3上產生大小相同極性相反的電壓脈沖，分別加到被測線路和內部阻抗平衡電路23，如內部平衡電路阻抗與被測電路波阻抗相近，則在發射脈沖的作用下，在耦合變壓器T2的所述線圈L4、L5上產生一個大小相近，極性相反的電流信號，L6收到的信號極弱，達到了壓縮發射脈沖的目的。而當被測電纜上反射脈沖到來時，在所述線圈L3與L5上產生的電壓大小相等，方向相反，回路電壓代數和為0，內部平衡電路不起作用，反射脈沖電壓通過耦合變壓器T2的第二初級線圈L4全部變換到所述次級線圈L6上，加到信號接收電路上。
[0028]反射接收電路32用于接收并放大來自耦合變壓器的次級線圈L6上的信號，放大增益可調整。在脈沖電流工作方式下，來自線性電流耦合器的脈沖電流信號通過耦合變壓器T2的L4全部變換到所述次級線圈L6上；加到反射接收電路32。
[0029]高速數據采集電路33按照一定的頻率對模擬信號進行取點抽樣并將抽取的幅值轉換成數字量存貯，記錄脈沖反射或脈沖電流波形。如果要實現Im的測距分辨率，要求波形抽樣的時間分辨率約為10ns，對應的數據采集頻率達100MHz。一般中央控制單元30的時鐘頻率只不過是十幾兆赫茲，很難直接控制信號的A/D (模擬量/數字量)轉換與存貯。本裝置設計了獨特的超高速IOOMHz數據采集電路，它不用中央控制單元30的干涉，自動完成脈沖反射波形的抽樣、轉換并暫存在一數據緩沖區內。在一次波形記錄完成后，中央控制單元30通過接口電路取出數據緩沖區內的脈沖反射或脈沖電流波形的數據，進行處理。
[0030]上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。
【權利要求】
1.一種電纜故障模擬、定位系統，其特征在于包括:電纜故障模擬箱(I)、設于電纜故障模擬箱(I)內的電極安裝板(5)、以及設于電極安裝板(5)上的三個進線電極(6)和三個出線電極(7);三個進線電極(6)分別與進線電纜(8)中的三相線芯相連，三個出線電極(7)分別與第一出線電纜(9)中的三相線芯相連；所述電纜故障模擬箱(I)內設有用于在進線電極(6)和出線電極(7)之間模擬斷線故障、低阻故障、高阻故障和閃絡故障的電阻箱(10)，與所述出線電極(7)相連的第二出線電纜(13)的末端設有高壓電纜終端(12);高壓電纜終端(12)用于連接電纜故障定位檢測儀； 該電纜故障定位檢測儀包括:中央控制單元(30)、與中央控制單元(30)相連的用于向被測電纜發射脈沖信號的脈沖發射電路(31)、用于接收來自所述被測電纜的反射信號的反射接收電路(32)、以及與中央控制單元(30)的數據采集輸入端相連的高速數據采集電路(33);反射接收電路(32)的輸出端與高速數據采集電路(33)的輸入端相連； 所述進線電極(6)和出線電極(7)為絕緣圓錐體(a)，其內設有末端穿過電極安裝板(5)上的安裝孔的電極棒(b);電極棒(b)的末端用于連接電纜芯線(d)并用絕緣材料(e)包裹，絕緣圓錐體的底部延伸入所述電極安裝板(5)上的安裝孔，電極棒(b)的前端延伸出絕緣圓錐體(a)的頂部，電極棒(b)的前端連接有螺栓(C)； 所述脈沖發射電路(31)包括:與中央控制單元(30)的預置和啟動信號輸出端相連的定時器(21)、與定時器(21)的輸出端相連的放大電路(22)、與放大電路(22)的輸出端相連的脈沖變壓器(Tl)、與脈沖變壓器(Tl)相耦合的耦合變壓器(T2)、以及內部阻抗平衡電路(23);脈沖變壓器(Tl)的第一次級線圈(L3)、耦合變壓器(T2)的第一初級線圈(L5)和內部阻抗平衡電路(23)構成回路；脈沖變壓器(Tl)的第二次級線圈(L2)、耦合變壓器(T2)的第二初級線圈(L4)和被測電纜構成回路；耦合變壓器(T2)的次級線圈(L6)與脈沖發射電路(31)相連。
【文檔編號】G01R31/11GK103996337SQ201410233663
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2009年11月16日 優先權日:2009年11月16日
【發明者】許箴 申請人:江蘇省電力公司常州供電公司, 江蘇省電力公司, 國家電網公司