一种新型高压电缆故障诊断装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于电力电网领域，尤其涉及一种高压电缆故障诊断装置，包括运算处理器、温度传感器、光纤气波探测仪、脉冲信号接收器、光纤信号接收发送器、报警部分以及电池部分，利用各元件的相互配合，可以准确的确定电缆中故障发生点，不仅可以确定故障点的位置，还可以得到发生故障的具体原因，本实用新型不仅结构简单，而且准确度非常高。
【专利说明】
一种新型高压电缆故障诊断装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于电力电网领域，尤其涉及一种高压电缆故障诊断装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国城市电网的不断改造，交联聚乙烯电力电缆作为主流产品已经 广泛应用于输电线路和配电网中。
[0003] 北京地区截止到2004年6月，投运的220 kV电压等级交联聚乙烯电力电缆有83 km，110 kV电压等级的有300多km。全国据不完全统计，已投入运行的110 kV及以上的高压 电缆线路已经超过1 〇〇〇 km，最高电压等级已达500 kV。
[0004] 高压电缆系统故障分类的方法很多，按照故障产生的原因大致分为制造原因、施 工质量原因、设计单位设计原因、外力破坏四大类。
[0005] 目前，各电力部分所使用的电力电缆大多数是交联聚乙烯，个别线路采用充油。
[0006] 如果电缆的制作质量(包括电缆主绝缘、护层绝缘所用的材料及制作工艺)好、运 行条件合适，且不受外力破坏等，则电缆绝缘的寿命相当长，设计使用寿命达到30年，但 实际的使用寿命将超过这个限制。广州供电局在2009-2011年间曾截取了运行时间达到 28年的电缆(包括接头)在上缆所做老化试验，结果运行条件最差的仍可继续运行22年。国 内外的运行经验也证明了这点：制造、敷设良好的电缆，所发生的事故大多是由外力破坏引 起的。
[0007] 现在很多单位针对外力破坏做出了一系列的成果，但是现在所使用的成果效率都 比较低，找到故障部位的方法非常繁琐，有的甚至出现误判故障点的情况，现如今针对电缆 外力破坏的故障还没有一个详细的成果。
【发明内容】
[0008] 本实用新型针对上述的现有的一些检测电缆外力故障装置效率低、错误率高以及 步骤繁琐等问题，设计了一种高压电缆故障诊断装置。
[0009] 为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为，
[0010] 本实用新型设计了一种高压电缆故障诊断装置，包括用于计算故障点到测量端距 离的运算处理器、设置在电缆上的温度传感器、用于监测周围气体波动的光纤气波探测仪、 设置在测量端的脉冲信号接收器、用于接受和传输信号的光纤信号接收发送器、报警部分 以及用于给整个装置提供供电的电池部分，所述温度传感器与光纤气波探测仪组成故障检 测机构。
[0011] 作为优选，所述故障检测机构设置在电缆上，所述故障检测机构与故障检测机构 之间的距离为0.5m~3m。
[0012] 作为优选，所述光纤信号处理器可以选用光敏管器件。
[0013] 作为优选，所述运算处理器包括微处理器以及储存器。
[0014] 作为优选，所述报警部分包括信号接收器、显示屏装置以及设置在显示屏装置上 的报警器。
[0015] 与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于，
[0016] 1、本实用新型利用各元件的相互配合，可以准确的确定电缆中故障发生点，不仅 可以确定故障点的位置，还可以得到发生故障的具体原因，本实用新型不仅结构简单，而且 准确度非常高。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要 使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。
[0018] 图1为高压电缆故障诊断装置的结构简图；
[0019] 图2为脉冲测量波形分析折线图；
[0020]表1为常用线缆波速参照表；
[0021] 以上各图中，1、报警部分;2、光纤信号接收发送器;3、运算处理器;4、脉冲信号接 收器;5、故障检测机构;501、光纤气波探测仪;502、温度传感器;6、电池部分;7、电缆。
【具体实施方式】
[0022] 为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实 施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实 施例中的特征可以相互组合。
[0023] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用 新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开 说明书的具体实施例的限制。
[0024] 实施例1，如图1所示，本实用新型设计了一种高压电缆故障诊断装置，包括运算处 理器3、温度传感器502、光纤气波探测仪501、脉冲信号接收器4、光纤信号接收发送器2、报 警部分1以及电池部分6。
[0025] 光纤信号接收发送器2主要是接收相关元件发出的信号，并将该信号传递出去，选 用光纤元件的主要原因是考虑到电缆的所在位置，以为电缆为了节省空间，大部分的电缆 线路都被安放在地下，如果不选用光纤的信号接收发送器的话，效率是非常低的，有很多时 候信号是发送不出去的，选用光纤信号接收发送器2可以很快的将接收到的信号发送出去， 可以大大提高整个装置的工作效率，为了能够更清楚的认识到是哪一处的信号，可以将整 个电缆网上的若干个光线信号接收发送器进行逐一编号，即每一个光纤信号接收发送器2 为一个编号，即每一个编号则代表每一根电缆;温度传感器502设置在电缆上，主要是为了 时时检测电缆的温度，对于外力破坏而言，电缆由于一些原因发生短路所发生的故障是最 难解决的，非常不容易找到，因为电缆发生短路击穿的时候，该处的电流会瞬间增大，产生 大量的热量，换一个角度想，如果在电缆的某处突然产生高温现象的话，则可以认为该部分 有可能发生了短路击穿现象，温度传感器502感受到该电缆处的温度迅速升高时，即将这一 信号传输给光线信号接收发送器，则由光线信号接收发送器将信号传输给报警部分1，即实 现了监测并报警的目的；光纤气波探测仪501主要是用于检测周围气体波动的变化，比如 说，周围的事物每做一个动作或者出现一个现象都会对周围的气体产生一个效果，每一个 事物所产生的波动效果也是不同的，光纤气波探测仪501将电缆周围环境由于温度迅速上 升对周围气体所产生的波动现象进行检测，并将该检测信号传递给光纤信号接收发送器2， 光纤信号接收发送器2将接收的信号传递给报警部分1，这对不同的波动，实用新型人利用 这样不用的波动，还可以判断出电缆由于什么情况发生的温度迅速上升，从另一个面将就 可以详细的分析出是什么原因导致的，即选用相应的对策;运算处理器3以及脉冲信号接收 器4这两种元件的设置，是为了实现一个目的，如果将电缆看做一条传输线，信号在传输线 里传播，遇到阻抗不匹配的地方，信号就会有一部分能量反射回去，只要知道信号在电缆中 的传播速度和和传播时间就能得到故障点到测量端的距离，脉冲信号接收器4主要是为了 接收反射回来的信号，并将该信号发送给运算处理器3,对于运算处理器3而言主要是在其 内部设计了一类算法(下面就详细的介绍一下该算法，在真空中的传播速度为3 X108m/S， 对于信号在导体中的传播速度接近光速，可取2.6 X108m/S。我们利用相关仪器测得发射脉 冲和接收脉冲之间的时间差t，使用公式即可计算出故障点到测量端的距离:S=VXAt/2;
[0026]信号在电缆中的速度如图2所示，对于完好电缆时刻是脉冲发射的时间，t2时 刻是脉冲在终端反射的时间，t3时刻是脉冲信号在终端第二次反射的时间，则AtKts-tD/ 2或者At=t 3-t2,计算得到的S就是电缆的全长;对于短路故障电缆:以时刻是脉冲发射的时 间，〖 2时刻是脉冲信号在短路故障点反射的时间，t3时刻是脉冲信号在终端反射的时间，t4 时刻是脉冲号在短路故障点第二次反射的时间。则At=(t2-tl)/2或者At=t4-t3，计算所 得的就是短路故障点到测量端的距离；对于开路故障电缆时刻是脉冲发射的时间，^时 刻是脉冲信号在开路故障点反射的时间，t 3时刻是脉冲信号在开路故障点第二次反射的时 间，则AtKts-ti)/〗或者At=t3-t2,计算所得S就是开路故障点到测量端的距离;常用的电 缆波速参考值如表1所示）；
[0028]电池部分6实用新型人则采用节能用电，主要是利用电磁感应的原理，即当电缆内 有电流通过时，外部电流感应器将会工作，从而带动内部的相关部件运动并产生电量，以供 本实用新型的整个装置使用;本装置可以根据各元件以及电缆的长度适当设置故障检测装 置的个数。
[0029] 下面详细的说一下本实用新型的工作原理，国家规定每段电缆的长度不准超过 250m，本装置可以以每根电缆为实施单位，即在每一根电缆上设置本实用新型中所提到的 装置，如图1所示，运算处理器3以及脉冲信号接收器4则设置在电缆与电缆的连接处，这样 可以更清楚的分析出相对本根电缆故障点的所在位置，即故障点到该处的距离，具体的计 算方法已经在上述中说清楚了；如果在电缆上的某处发生短路时，该处则会产生大量的热 量，温度传感器502则将信号传输给光纤信号接收发送器2,此时由于该处周围受到温度的 影响，其周围的气体则会发生波动，光纤气波探测仪501则将该波动进行记录，并进行分析， 并将分析的情况以信号的形式传递给光纤信号接收发送器2,运算处理器3也将运算的信号 传递给光纤信号接收发送器2,这个过程完毕之后，光纤信号接收发送器2中则会有以下信 息，1、这一根电缆的代号，2、发生故障点的温度，3、空气的波动情况以及故障情况，4、故障 点到测量处的距离，光纤信号接收发送器2将上述信息传输给报警部分1，即实现了本装置 的目的，本实用新型则通过多方位证实故障点的具体情况，可以使施工人员很清楚的找到 故障点，以及查清故障原因，选用怎样的故障应对方案。
[0030] 为了使本装置效果更好，本实用新型还做了以下改进，述故障检测机构5设置在电 缆上，所述故障检测机构5与故障检测机构5之间的距离为0.5m~3m，由于各元件工作范围的 限制，最好将两者之间的距离选为〇. 5m~3m，这个也是实用新型人经过大量的试验所得出的 结论;光纤信号处理器可以选用光敏管器件;运算处理器3包括微处理器以及储存器，微处 理器主要是进行运算，有一些数据是必须储存在运算处理器3内进行运算的，也是为了提高 准确度和工作效率;报警部分1包括信号接收器、显示屏装置以及设置在显示屏装置上的报 警器，诊断装置的设置主要是为了将信息第一时间传递给相关人员，相应的提高了工作效 率。
[0031] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式 的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同 变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实 用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新 型技术方案的保护范围。
【主权项】
1. 一种高压电缆故障诊断装置，其特征在于，包括用于计算故障点到测量端距离的运 算处理器、设置在电缆上的温度传感器、用于监测周围气体波动的光纤气波探测仪、设置在 测量端的脉冲信号接收器、用于接受和传输信号的光纤信号接收发送器、报警部分以及用 于给整个装置提供供电的电池部分，所述温度传感器与光纤气波探测仪组成故障检测机 构。2. 根据权利要求1所述的高压电缆故障诊断装置，其特征在于，所述故障检测机构设置 在电缆上，所述故障检测机构与故障检测机构之间的距离为〇. 5m~3m。3. 根据权利要求2所述的高压电缆故障诊断装置，其特征在于，所述光纤信号处理器可 以选用光敏管器件。4. 根据权利要求3所述的高压电缆故障诊断装置，其特征在于，所述运算处理器包括微 处理器以及储存器。5. 根据权利要求4所述的高压电缆故障诊断装置，其特征在于，所述报警部分包括信号 接收器、显示屏装置以及设置在显示屏装置上的报警器。
【文档编号】G01R31/08GK205643604SQ201620510290
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】姜利田, 王树勇, 张宏军, 张锦明, 张振波, 刘晓光, 刘伟成, 耿宝春, 刘金光
【申请人】国网山东省电力公司寿光市供电公司, 国网山东省电力公司潍坊供电公司, 国家电网公司