專利名稱：電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力設(shè)備故障檢測(cè)領(lǐng)域，所檢測(cè)的電力電纜為各電壓等級(jí)的電力電纜，并能夠提供電力電纜的單相接地和兩相接地故障的測(cè)距結(jié)果，具體說是一種電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置。
背景技術(shù)：
用于電力傳輸和分配的電纜稱為電力電纜。用于電力傳輸和分配的電纜稱為電力電纜。隨著社會(huì)的進(jìn)步和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，電纜用量在整個(gè)電力傳輸線路中所占的比例日益提高，電纜與架空線路相比，具有下列主要優(yōu)點(diǎn)I.送電可靠性高，不易受周圍環(huán)境和污染的影響；2.線間絕緣距離小，占地少，無(wú)干擾電波；3.地下敷設(shè)時(shí)，不占地面與空間，既安全可靠，又不易暴露目標(biāo)。由于絕大多數(shù)電力電纜敷設(shè)于地下，隨著近年來(lái)電力電纜的大量使用，電纜發(fā)生故障后，故障點(diǎn)的快速查找和修復(fù)成為供電單位關(guān)注的焦點(diǎn)，目前較為常見的故障測(cè)距方法以電橋法、脈沖電壓法、脈沖電流法和二次脈沖法為主，各種方法簡(jiǎn)介如下傳統(tǒng)的檢測(cè)方法I)電橋法電橋法是一種經(jīng)典測(cè)試方法。電橋法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便、精確度高，不需要人工判斷波形，獲知電纜長(zhǎng)度后儀器可以自動(dòng)計(jì)算故障距離。但它的缺點(diǎn)是不適用于高阻與閃絡(luò)性故障，因?yàn)楣收想娮韬芨叩那闆r下，電橋里電流很小，一般靈敏度的儀表，很難探測(cè)，實(shí)際上電纜故障大部分屬于高阻與閃絡(luò)性故障。電橋法的另一缺點(diǎn)是需要把電纜的對(duì)端做環(huán)路處理，對(duì)于電力電纜對(duì)端環(huán)路一般不容易進(jìn)行。2)低壓脈沖反射法低壓脈沖反射法，又叫雷達(dá)法，是受二次世界大戰(zhàn)雷達(dá)的啟發(fā)而實(shí)用新型的，它通過觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時(shí)間差測(cè)距。低壓脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀、不需要知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度等原始技術(shù)資料。根據(jù)脈沖反射波形還可以容易地識(shí)別電纜接頭與分支點(diǎn)的位置。低壓脈沖反射法的缺點(diǎn)是仍不能適用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)性故障。3)脈沖電壓法脈沖電壓法，又稱閃測(cè)法，是上世紀(jì)六十年代發(fā)展起來(lái)的一種高阻與閃絡(luò)性故障測(cè)試方法。該方法使電纜故障在直流高壓或脈沖高壓信號(hào)的作用下?lián)舸?，然后，通過觀察放電電壓行波在觀察點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間測(cè)距。脈沖電壓法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是不需將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿，直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖行波信號(hào)，測(cè)試速度快，測(cè)量過程也得到簡(jiǎn)化，是電纜故障測(cè)試技術(shù)的重大進(jìn)步。脈沖電壓法的缺點(diǎn)為安全性差，儀器通過電容電阻分壓器分壓測(cè)量電壓行波信號(hào)，儀器與高壓回路有電耦合，很容易發(fā)生高壓信號(hào)串入，造成儀器損壞。通過故障電纜電壓行波信號(hào)的反射確定故障距離，存在使用人員需要培訓(xùn)，波形辨識(shí)需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累。4)脈沖電流法脈沖電流法是上世紀(jì)八十年代初在脈沖電壓法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種測(cè)試方法，該方法具有安全、可靠、接線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。脈沖電流法與脈沖電壓法的區(qū)別在于通過線性電流耦合器測(cè)量電纜故障擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了儀器與高壓回路的電耦合特性，故障測(cè)試設(shè)備的安全性得以大大提高。脈沖電流法因接線簡(jiǎn)單，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，測(cè)試精度的提高，目前為絕大多數(shù)電力用戶使用。該方法目前也存在電流行波信號(hào)無(wú)法自動(dòng)識(shí)別，使用人員需要培訓(xùn)和積累大量的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)才能準(zhǔn)確辨別和區(qū)分故障距離的問題。5) 二次脈沖法(多次脈沖法)二次脈沖法(多次脈沖法)是本世紀(jì)初開始推廣使用的電力電纜故障測(cè)距的新方法，該方法結(jié)合脈沖電流法和低壓脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)，在使用脈沖高壓擊穿電力電纜故障點(diǎn)的瞬間，采用保持故障延弧，測(cè)距儀對(duì)故障電纜注入脈沖信號(hào)，由于故障點(diǎn)處于短路狀態(tài)，測(cè)距儀接收到的行波反射信號(hào)與息弧后的脈沖行波信號(hào)有明顯的區(qū)別，經(jīng)過波形比對(duì)， 使用人員可以明確辨別故障距離，并且測(cè)距儀的自動(dòng)測(cè)距功能得以加強(qiáng)。此方法的缺點(diǎn)在于在原有脈沖電流測(cè)試設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加了多次脈沖耦合器，增加了設(shè)備成本。相對(duì)于脈沖電流法，測(cè)試設(shè)備價(jià)格也有很多提高，并且對(duì)于續(xù)弧不穩(wěn)定的的電纜故障，此方法無(wú)法測(cè)試。綜上所述，對(duì)于電力電纜故障測(cè)距，現(xiàn)有的檢測(cè)方法都有各自的局限性。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)電力電纜故障的精確測(cè)距，通過對(duì)電力電纜的兩個(gè)或多個(gè)相同時(shí)進(jìn)行行波信號(hào)的采集和比對(duì)，使設(shè)備使用人員能夠快速準(zhǔn)確地判斷故障距離，以克服現(xiàn)有電力電纜故障測(cè)距方法的不足的電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置，包括被測(cè)電力電纜、殼體和電源單元，其特征在于殼體內(nèi)設(shè)置高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)，在被測(cè)電力電纜的故障相和完好相分別設(shè)置高頻傳感器，高頻傳感器的輸出端連接高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)的輸入端，電源單元的輸出端連接高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)的電源端口。使用時(shí)，設(shè)置直流高壓脈沖電源連接被測(cè)電力電纜的故障相和完好相，通過高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)同時(shí)記錄施加高壓擊穿后電力電纜的故障相和完好相的行波反射，利用產(chǎn)生的流經(jīng)被測(cè)電力電纜的故障相和完好相的不同行波特征，對(duì)被測(cè)電力電纜進(jìn)行故障測(cè)距。其中優(yōu)選方案是所述的高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)包括信號(hào)調(diào)理器、高速A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA、存儲(chǔ)器、處理器和人機(jī)對(duì)話裝置，在被測(cè)電力電纜的故障相和完好相分別設(shè)置高頻傳感器的輸出端分別連接信號(hào)調(diào)理器的輸入端，信號(hào)調(diào)理器的輸出端分別通過高速A/D轉(zhuǎn)換器連接 FPGA的信號(hào)輸入端，F(xiàn)PGA的數(shù)據(jù)端設(shè)置連接存儲(chǔ)器，其輸出端連接處理器的數(shù)據(jù)端，處理器設(shè)置連接人家對(duì)話裝置。高頻電流傳感器傳來(lái)的信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析，通過處理系統(tǒng)將行波信號(hào)的信號(hào)波形化處理后分別得到故障相和完好相的行波特征圖形，由于同時(shí)施加的高壓直流電壓，因此兩者可以進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)故障相產(chǎn)生的故障點(diǎn)的行波反射與完好相的行波反射的差異，利用波形上突變的距離、幅度等特性，計(jì)算故障點(diǎn)距離。所述的處理器的通訊端可以通過以太網(wǎng)芯片連接網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置所具有的有益效果是通過整體性優(yōu)化設(shè)計(jì)和處理，利用該裝置可以實(shí)現(xiàn)I、簡(jiǎn)單實(shí)用，測(cè)量簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確；2、在不大量增加設(shè)備成本的基礎(chǔ)上，使工程技術(shù)人員能夠快速掌握電力電纜故障測(cè)距設(shè)備的使用，準(zhǔn)確判斷故障距離，快速修復(fù)，提高供電質(zhì)量，降低設(shè)備成本；3、采用此裝置，隨著現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的積累，擺脫了行波信號(hào)難以分析的問題，加快電纜故障測(cè)試設(shè)備的革新進(jìn)步。

圖I為本實(shí)用新型的電氣原理圖；圖2為本實(shí)用新型的高速信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的原理方框圖；圖中1、2、高頻電流傳感器3、完好相電纜導(dǎo)體4、故障相電纜導(dǎo)體5、高壓電力電纜6、高壓電纜測(cè)試接地端7、直流高壓脈沖電源8、故障測(cè)距儀。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步描述實(shí)施例I :如圖I所示，設(shè)置高壓電纜測(cè)試接地端6，在高壓電力電纜5的故障相電纜導(dǎo)體4 和其他任意完好相電纜導(dǎo)體3上，分別接入一個(gè)高頻電流傳感器1、2，并且測(cè)試端故障相與此完好相短接，使用直流高壓脈沖電源7采用直流高壓或脈沖高壓對(duì)故障相和短接的完好相進(jìn)行放電，兩個(gè)或兩個(gè)以上的高頻電流傳感器1、2得到的電流行波信號(hào)同時(shí)被故障測(cè)試儀8接收，成為分析和得到故障距離的原始數(shù)據(jù)。故障測(cè)試儀8包括高速信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。如圖2所示，高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)包括至少兩個(gè)高速信號(hào)采集單元以及具有特定判據(jù)的數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)，主要包括高頻傳感器、信號(hào)調(diào)理器、高速A/D轉(zhuǎn)換器、 FPGA、存儲(chǔ)器、處理器、人機(jī)對(duì)話裝置。高頻傳感器的輸出端連接信號(hào)調(diào)理器的輸入端，信號(hào)調(diào)理器的輸出端分別通過高速A/D轉(zhuǎn)換器。高速A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接FPGA的信號(hào)輸入端。FPGA的數(shù)據(jù)端設(shè)置連接存儲(chǔ)器，其輸出端連接處理器的數(shù)據(jù)端。處理器的通訊端可以通過以太網(wǎng)芯片連接網(wǎng)絡(luò)。高頻傳感器即為高頻電流傳感器。[0044]處理器的數(shù)據(jù)設(shè)置人機(jī)對(duì)話裝置，可以根據(jù)需要設(shè)置顯示器和打印機(jī)，也可以設(shè)置打印機(jī)、色帶、指示燈或者喇叭。FPGA即可編程邏輯門陣，包括高速A/D接口、門限邏輯控制、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器接口、命令寄存器和處理器接口組成，其模塊結(jié)構(gòu)方式為普通現(xiàn)有技術(shù)。使用時(shí)，高速A/D接口連接高速A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端，門限邏輯控制連接高速比較器，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器接口連接動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM，處理器接口連接處理器的輸入端。本實(shí)用新型中提及的對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)匯集、分析和處理，處理器和FPGA的設(shè)置、輸入、存儲(chǔ)和使用，為普通計(jì)算機(jī)及電氣工程師等專業(yè)人員所掌握。工作原理和過程由兩個(gè)以上高頻電流傳感器采集到的截止頻率大于2MHz的電磁暫態(tài)信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行增益調(diào)整和低通濾波送給高速A/D轉(zhuǎn)換器，在現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣的控制下進(jìn)行處理，處理器通過中斷得到數(shù)據(jù)有效信息，經(jīng)過算法處理，或者顯示，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)通訊方式上傳到上位機(jī)。使用者除了在單機(jī)上監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)外，還可以通過網(wǎng)絡(luò)匯集、單一調(diào)用，分析和處理。測(cè)距的具體步驟是步驟1 :在電力電纜的故障相和完好相上分別設(shè)置高頻電流傳感器，該高頻電流傳感器的輸出連接到高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)；步驟2 :對(duì)被測(cè)電力電纜的故障相和完好相同時(shí)分別施加相同的高壓直流電壓；步驟3 :利用設(shè)置在電力電纜的故障相和完好相上的高頻電流傳感器和高速信號(hào)采集單元，同時(shí)檢測(cè)被測(cè)電力電纜故障相因故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的行波信號(hào)和完好相無(wú)故障擊穿的行波信號(hào)；步驟4 :利用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析和處理系統(tǒng)，對(duì)步驟3所檢測(cè)到的故障相的行波信號(hào)和完好相的行波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析，經(jīng)過信號(hào)波形化處理后，通過數(shù)據(jù)對(duì)比或人工分析方法對(duì)波形差異進(jìn)行計(jì)算和處理，完成對(duì)被測(cè)電力電纜進(jìn)行的故障測(cè)距。高頻電流傳感器傳來(lái)的信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析，通過處理系統(tǒng)將行波信號(hào)的信號(hào)波形化處理后分別得到故障相和完好相的行波特征圖形，由于同時(shí)施加的高壓直流電壓，因此兩者可以進(jìn)行比對(duì)，然后利用故障相與完好相的行波反射的差異性，判斷故障距離，計(jì)算故障點(diǎn)距離。計(jì)算方法為公知技術(shù)。
權(quán)利要求1.電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置，包括被測(cè)電力電纜、殼體和電源單元，其特征在于殼體內(nèi)設(shè)置高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)，在被測(cè)電力電纜的故障相和完好相分別設(shè)置高頻傳感器，高頻傳感器的輸出端連接高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)的輸入端，電源單元的輸出端連接高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)的電源端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置，其特征在于所述的高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)包括信號(hào)調(diào)理器、高速A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA、存儲(chǔ)器、處理器和人機(jī)對(duì)話裝置，在被測(cè)電力電纜的故障相和完好相分別設(shè)置高頻傳感器的輸出端分別連接信號(hào)調(diào)理器的輸入端，信號(hào)調(diào)理器的輸出端分別通過高速A/D轉(zhuǎn)換器連接FPGA的信號(hào)輸入端， FPGA的數(shù)據(jù)端設(shè)置連接存儲(chǔ)器，其輸出端連接處理器的數(shù)據(jù)端，處理器設(shè)置連接人機(jī)對(duì)話裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置，其特征在于所述的處理器的通訊端可以通過以太網(wǎng)芯片連接網(wǎng)絡(luò)。
專利摘要一種電力電纜故障的多蹤行波測(cè)距裝置，屬于電力電纜故障檢測(cè)領(lǐng)域。包括被測(cè)電力電纜、殼體和電源單元，其特征在于殼體內(nèi)設(shè)置高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)，在被測(cè)電力電纜的故障相和完好相分別設(shè)置高頻傳感器，高頻傳感器的輸出端連接高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)的輸入端，電源單元的輸出端連接高速信號(hào)采集和處理系統(tǒng)的電源端口。通過同時(shí)記錄施加高壓擊穿后電纜故障相和其他任意或多條完好相的行波反射，利用產(chǎn)生的流經(jīng)所述被測(cè)電力電纜的故障相和完好相的行波特征的不同，對(duì)記錄的故障相的行波和任意完好相的行波的比對(duì)，實(shí)現(xiàn)電力電纜故障的精確測(cè)距，使設(shè)備使用人員能夠快速準(zhǔn)確地判斷故障距離，以克服現(xiàn)有電力電纜故障測(cè)距的不足。
文檔編號(hào)G01R31/08GK202351372SQ201120485908
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者厲新波, 張立斌, 王廣柱, 魏洪文 申請(qǐng)人:淄博博鴻電氣有限公司