一種用于電纜識別裝置的信號發生器的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種用于電纜識別裝置的信號發生器，包括電源模塊、高壓變壓單元和放電控制單元，所述高壓變壓單元包括電子脈沖發生模塊，并聯在電子脈沖發生模塊上的電壓檢測電路和脈沖電容，所述放電控制單元包括用于控制對電纜進行周期性放電的時間繼電器、直流電磁鐵，以及連接在脈沖電容輸出端的機械式周期放電開關；所述電源模塊提供的低壓直流電源經過放電控制單元后進入電子脈沖發生模塊，直接輸出直流高壓，電壓檢測電路實時檢測直流高壓輸出值，輸出的直流高壓為脈沖電容充電，提供電纜放電的能量，然后通過放電控制單元定時對電纜進行放電。本發明所述的信號發生器，具有抗干擾強、適用性強、體積小等特點。
【專利說明】—種用于電纜識別裝置的信號發生器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于電纜識別裝置的信號發生器，屬于電纜識別【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著城市經濟快速發展和城市居民生活質量的提高，人們對居住環境和城市面貌的要求也越來越高。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點，使電纜成為新世紀新時代的一種潮流，它對美化城市環境和提升城市功能產生嶄新的現實效應，得到了越來越廣泛的應用。城市經濟的快速發展，用電需求也大幅增長，使得電纜搶修作業和電纜遷改工程也越來越多。在遷改和搶修作業中，電纜溝或開挖區域內經常是多條不同截面積、不同等級的電纜并排敷設，需要區分出哪條是此次工作要尋找的電纜，該工作稱之為電纜識別。根據《電力安全工作規程》10.2.1.9條要求，電纜識別工作涉及人身和設備安全，鑒別結果的可靠性非常重要，必須100%準確可靠。
[0003]電纜識別的傳統方法是核對圖紙，人工現場核實，但電纜敷設的圖紙常常不夠規范、不夠詳細，甚至丟失損壞，加之埋設環境和標識物的變化缺失，很難找到目標電纜。
[0004]目前主要依靠電纜識別儀來進行電纜識別。當前國內外各廠家的鑒別儀裝置以SEBAKMT和BAUR公司的最為典型。雖然大多數識別儀產品實現電路結構和技術參數均有不同，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)和音頻感應法兩種(主要結合電纜路徑探測作業開展)。即用發射器從目標電纜首端加入一信號，該信號具有與運行電纜的工頻電流電壓信號明顯差別的特征量，如電流的方向、信號的形狀、幅值的大小、信號發射的時間和周期及持續時間等，然后用接收器按要求檢測需鑒別地點的各條電纜上觀察信號的特征量，從而判別出該目標電纜。
[0005]實際作業中發現，目前的使用最普及的各類電纜識別儀在遇有強感應電等干擾情況下，常常導致誤判或施加信號較困難、甚至損壞識別儀器的情況，這給電纜遷改和故障搶修工作帶來了極大的安全風險。經過分析發現，國內不少城市和地區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，多芯電纜和單芯電纜混合敷設，而一部分電纜通道內高水位的客觀環境往往引起電纜護層多點接地，在停電被測電纜與同通道運行電纜同向敷設較長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出較強的感應電流或電壓；此外，由于新版設計規范的修訂，原有單芯電纜的護層感應電壓在有絕緣保護的前提下，從50V提高到了 300V，在取得電纜長度變長、中間接頭變少的有利條件的同時，單端電纜護層感應電壓大大提高。
[0006]當前使用的電纜識別儀為了達到安全可靠兼顧體積小重量輕的性能，信號發生器采用中小功率，且加入的電流信號幅值受不同電纜接地電阻的影響，往往造成感應電嚴重干擾信號發生器施加的脈沖信號，感應電達到一定數值后，儀表的過電壓自動保護動作，從而造成信號施加困難，部分國內產品無過電壓保護模塊的，甚至出現過冒煙燒壞的故障，這也是不利于當前普遍使用的數字式小功率電纜識別儀無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場效率。
[0007]而且，無論是國內還是國外進口儀器，接收儀器及探頭較大，不太適合測試現場的應用，如電纜井溝，空間狹小，接收儀器騰挪較為困難，有時甚至難以把儀器攜帶進井溝；目前敷設的電纜排放較為緊密，電纜之間的距離及空間太小，無法將探頭或卡鉗置于其間，直接影響了測試的順利進行。
[0008]所以，電纜的唯一性鑒別急需一種識別性能穩定可靠，體積小、重量輕、便于測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試要求。
[0009]有鑒于此，本發明人對此進行研究，專門開發出一種用于電纜識別裝置的信號發生器，本案由此產生。
【發明內容】
[0010]本發明的目的是提供一種用于電纜識別裝置的信號發生器，能夠完全適應強感應電、無交流電源等惡劣環境，且便于攜帶。
[0011]為了實現上述目的，本發明的解決方案是:
一種用于電纜識別裝置的信號發生器，包括電源模塊、高壓變壓單元和放電控制單元，所述高壓變壓單元包括電子脈沖發生模塊，并聯在電子脈沖發生模塊上的電壓檢測電路和脈沖電容，所述放電控制單元包括用于控制對電纜進行周期性放電的時間繼電器、直流電磁鐵，以及連接在脈沖電容輸出端的機械式周期放電開關；所述電源模塊提供的低壓直流電源經過放電控制單元后進入電子脈沖發生模塊，直接輸出直流高壓，電壓檢測電路實時檢測直流高壓輸出值，輸出的直流高壓為脈沖電容充電，提供電纜放電的能量，然后通過放電控制單元定時對電纜進行放電。
[0012]作為優選，所述放電控制單元進一步包括并聯在脈沖電容兩端的機械式接地放電開關，當待識別電纜感應電壓超出間隙擊穿電壓時，接地放電開關被擊穿，對地放電保護信號發生器；當信號發生器電源關閉或意外斷電時，接地放電開關動作，脈沖電容對地短路，釋放儲存電能，防止信號發生器輸出帶電。
[0013]作為優選，所述放電控制單元主要由2組時間繼電器，2組直流電磁鐵、I個機械式周期放電開關、I個機械式接地放電開關，以及動電極和靜電極構成，直流電磁鐵內鐵棒連接動電極，靜電極連接在信號發生器輸出端，直流電磁鐵與電源模塊相連，時間繼電器控制直流電磁鐵的電源通斷，直流電磁鐵牽引動電極，當直流電磁鐵電源斷開時，直流電磁鐵受重力影響落下，動銅電極與靜銅電極接觸，脈沖電容對目標電纜高壓沖擊放電，在電纜中產生脈沖電流，脈沖電流最大可達幾百安培。當直流電磁鐵電源合上時，直流電磁鐵吸合，拉起動銅電極，與電纜隔離，隔離電壓達5kV，完成一次放電過程，時間繼電器不斷重復上述放電過程，形成周期放電。調節時間繼電器的通斷時間，可調節脈沖產生的周期，設定周期為6秒到15秒可調節。
[0014]作為優選，所述電源模塊包括電源適配器、充電電池和電源開關，電源適配器將輸入的220VAC電源轉換為24VDC電源為充電電池充電，充電電池通過電源開關為放電控制單元提供低壓直流電源。所述充電電池采用聚合物鋰離子充電電池。
[0015]作為優選，所述脈沖電容采用高壓無感脈沖電容，內部充油，過載能力強，安全可
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[0016]作為優選，所述高壓變壓單元采用30KV硅橡膠絕緣線進行各電路直接的接線連接。
[0017]所述電子脈沖發生模塊主要采用電子式高頻高壓直流電源將電壓24V轉換成3kV的直流電壓，給儲能電容充電。其輸入電壓為DC24V，輸出為直流3kV的負極性高壓。
[0018]上述信號發生器工作時，通過高壓變壓單元將高壓沖擊信號施加到目標電纜線芯上，信號沿電纜傳播到遠端，然后經過接地流回信號發生器。在鑒別地點，信號接收器利用一個柔性羅氏線圈測量流過各條電纜的電流信號，然后根據信號的特征鑒別出目標電纜。
[0019]與現有技術相比，本發明所述的電信號發生器具有如下優點:
1)電子式脈沖發生模塊能夠產生3kv的直流負極性高壓，輸出的直流高壓為脈沖電容器充電，提供電纜放電的能量，通過機械式周期放電開關定時對電纜進行放電，解決了強感應電下，脈沖信號難以施加的問題；
2)采用高性能的可充電鋰電池供電，能在絕大多數惡劣的環境下正常工作，保證儀器的適應性，解決了現場無交流電源的問題；
3)安全性高，內設放電控制單元，可以在緊急狀態或斷電情況下直接短路脈沖電容，保證電纜識別裝置無高壓輸出；同時當待識別電纜感應電壓超出間隙擊穿電壓時，接地放電開關被擊穿，對地放電保護儀器，抗干擾能力強；在機殼地和高壓輸出工作地之間加入保護，保證操作人員的安全；
4)電信號發生器整體美觀大方、簡單實用，在操作時接線簡便，操作簡單，性能穩定，安全可靠。
[0020]以下結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實施例的電纜識別裝置檢測狀態圖；
圖2為本實施例的信號發生器原理框圖；
圖3為本實施例的信號發生器放電控制單元電氣原理圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，一種電纜識別裝置，包括信號發生器I和信號接收器2，工作時，信號發生器I將高壓沖擊信號施加到目標電纜3線芯上，信號沿電纜3傳播到遠端，然后經過接地流回信號發生器I。在鑒別地點，信號接收器2利用一個柔性羅氏線圈21測量流過各條電纜3的電流信號，然后根據信號的特征鑒別出目標電纜。
[0023]如圖2所示，用于電纜識別裝置的信號發生器I包括電源模塊、高壓變壓單元和放電控制單元14，所述電源模塊包括電源適配器11、充電電池12和電源開關13，電源適配器將輸入的220VAC電源轉換為24VDC電源為充電電池12充電，充電電池12通過電源開關13為放電控制單元14提供低壓直流電源。在本實施例中，所述充電電池12采用聚合物鋰離子充電電池，直流輸出24V，容量達20Ah，瞬間工作電流在40A以上，配備高性能電源適配器11，最大充電電流可達2.5A，并具有恒流充電及充滿自停功能。所述高壓變壓單元包括電子脈沖發生模塊15,并聯在電子脈沖發生模塊15上的電壓檢測電路16和脈沖電容17。信號發生器I的工作原理為:所述電源模塊提供的低壓直流電源經過放電控制單元后進入電子脈沖發生模塊15，直接輸出直流高壓，電壓檢測電路16實時檢測直流高壓輸出值，輸出的直流高壓為脈沖電容17充電，提供電纜放電的能量，然后通過放電控制單元定時對電纜進行放電。
[0024]所述放電控制單元主要由第一時間繼電器1KT，第二時間繼電器2KT，電纜周期放電直流電磁鐵3YA1，接地放電直流電磁鐵3YA2、連接在脈沖電容17輸出端的機械式周期放電開關SI，并聯在脈沖電容17兩端的機械式接地放電開關S2，以及動電極和靜電極構成，2個直流電磁鐵內鐵棒連接動電極，靜電極連接在信號發生器輸出端，直流電磁鐵與電源模塊相連，第一時間繼電器1KT，第二時間繼電器2KT均為延時繼電器，其中，第一時間繼電器IKT 一般延時時間6秒到15秒(主要目的一是為了確保儲能電容充滿電；二是為了形成明顯的周期間隔，便于操作識別)，本實施例中，第一時間繼電器IKT設定延時6秒，第二時間繼電器2KT設定為0.4秒。繼電器控制直流電磁鐵的電源通斷，直流電磁鐵牽引動電極，當直流電磁鐵電源斷開時，直流電磁鐵受重力影響落下，動銅電極與靜銅電極接觸，脈沖電容17對目標電纜高壓沖擊放電，在電纜中產生脈沖電流，脈沖電流最大可達幾百安培。當直流電磁鐵電源合上時，直流電磁鐵吸合，拉起動銅電極，與電纜隔離，隔離電壓達5kV，完成一次放電過程，如圖3所示，放電控制單元的具體工作原理為:當打開電源開關13后，直流電磁鐵3YA1、3YA2上電拉起，兩開關處于打開狀態；2KT-1為常閉觸點，第一時間繼電器IKT經觸點2KT-1接通，由于是上電延時，當達到6s的時間延時后，第一時間繼電器IKT動作，常閉觸點1KT-1打開，電纜周期放電直流電磁鐵3YA1斷電，并落下，脈沖電容17對電纜放電；第一時間繼電器IKT的常開觸點1KT-2閉合，第二時間繼電器2KT通電，經過0.4s后，第二時間繼電器2KT動作，常閉觸點2KT-1動作打開，第一時間繼電器IKT斷電，常閉觸點1KT-1斷電閉合，電纜周期放電直流電磁鐵3YA1上電拉起，電子脈沖發生模塊15對脈沖電容17充電，常開觸點1KT-2斷電打開，時間繼電器2KT斷電，常閉觸點2KT-1閉合，時間繼電器IKT上電，新的周期循環開始。當信號發生器電源關閉或意外斷電時，接地放電直流電磁鐵3YA2斷電，接地放電開關S2動作落下，脈沖電容16對地短路，釋放儲存電能，防止發生器輸出帶電，當待識別電纜感應電壓超出間隙擊穿電壓時，接地放電開關S2被擊穿,對地放電保護信號發生器；
在本實施例中，所述脈沖電容16采用高壓無感脈沖電容，內部充油，過載能力強，安全可靠。高頻高壓直流電源輸出端接有50k Ω電阻，連接到10 μ F/5kV的儲能電容，工頻時，容抗約為318 Ω，當芯線中感應電壓為300V時，產生的電流不足1A，而直流脈沖電流可達幾百安培。而直流脈沖電壓可達3kV，遠大于感應電壓，可容易的將脈沖施加到電纜上。
[0025]所述電子脈沖發生模塊16主要采用電子式高頻高壓直流電源將24V直流電壓轉換成3kV的直流電壓，給儲能電容充電。電子脈沖發生模塊16的輸入電壓為DC24V，輸出為直流3kV的負極性高壓。所述高壓變壓單元采用30KV硅橡膠絕緣線進行各電路直接的接線連接。
[0026]上述實施例和圖式并非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬【技術領域】的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利范疇。
【權利要求】
1.一種用于電纜識別裝置的信號發生器，其特征在于:包括電源模塊、高壓變壓單元和放電控制單元，所述高壓變壓單元包括電子脈沖發生模塊，并聯在電子脈沖發生模塊上的電壓檢測電路和脈沖電容，所述放電控制單元包括用于控制對電纜進行周期性放電的時間繼電器、直流電磁鐵，以及連接在脈沖電容輸出端的機械式周期放電開關；所述電源模塊提供的低壓直流電源經過放電控制單元后進入電子脈沖發生模塊，直接輸出直流高壓，電壓檢測電路實時檢測直流高壓輸出值，輸出的直流高壓為脈沖電容充電，提供電纜放電的能量，然后通過放電控制單元定時對電纜進行放電。
2.如權利要求1所述的一種用于電纜識別裝置的信號發生器，其特征在于:所述放電控制單元進一步包括并聯在脈沖電容兩端的機械式接地放電開關。
3.如權利要求2所述的一種用于電纜識別裝置的信號發生器，其特征在于:所述放電控制單元主要由2組時間繼電器，2組直流電磁鐵、I個機械式周期放電開關、I個機械式接地放電開關，以及動電極和靜電極構成，直流電磁鐵內鐵棒連接動電極，靜電極連接在信號發生器輸出端，直流電磁鐵與電源模塊相連，時間繼電器控制直流電磁鐵的電源通斷，直流電磁鐵牽弓I動電極，當直流電磁鐵電源斷開時，直流電磁鐵受重力影響落下，動銅電極與靜銅電極接觸，脈沖電容對目標電纜高壓沖擊放電，當直流電磁鐵電源合上時，直流電磁鐵吸合，拉起動銅電極，與電纜隔離，完成一次放電過程。
4.如權利要求1所述的一種用于電纜識別裝置的信號發生器，其特征在于:所述電源模塊包括電源適配器、充電電池和電源開關，電源適配器將輸入的220VAC電源轉換為24VDC電源為充電電池充電，充電電池通過電源開關為放電控制單元提供低壓直流電源，充電電池采用聚合物鋰離子充電電池。
5.如權利要求1所述的一種用于電纜識別裝置的信號發生器，其特征在于:所述脈沖電容采用高壓無感脈沖電容。
6.如權利要求1所述的一種用于電纜識別裝置的信號發生器，其特征在于:所述高壓變壓單元采用30KV硅橡膠絕緣線進行各電路直接的接線連接。
7.如權利要求1所述的一種用于電纜識別裝置的信號發生器，其特征在于:所述電子脈沖發生模塊主要采用電子式高頻高壓直流電源將電壓24V轉換成3kV的直流電壓，其輸入電壓為DC24V，輸出為直流3kV的負極性高壓。
【文檔編號】G01R1/28GK104459237SQ201410784496
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】陳 峰, 周太祥, 童國鋒, 章燕卿, 孟永平, 傅成剛, 陳志剛 申請人:國家電網公司, 國網浙江省電力公司, 國網浙江省電力公司紹興供電公司