专利名称：一种电缆故障模拟系统用故障定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及故障检测设备的技术领域，具体是一种用于人员培训的电缆故障 模拟系统用故障定位装置。
背景技术：
电力电缆(以下简称电缆)多埋于地下，一旦发生故障，寻找起来十分困难，往往 要花费数小时，甚至几天的时间，不仅浪费了大量的人力、物力，而且会造成大量的电量损 失。如何准确、迅速、经济地查寻电缆故障点便成了供电部门日益关注的问题。电缆故障情 况及埋设环境比较复杂，变化多，测试人员应熟悉电缆的埋设走向与环境，确切地判断出电 缆故障性质，选择合适的仪器与测量方法，按照一定的程序工作，才能顺利地测出电缆故障 点o近年来，电力电缆故障的测试技术有了较大的发展，如出现了故障测距的脉冲时 域反射法、路径探测的脉冲磁场法以及利用磁场与声音信号时间差寻找故障点位置的方法 等。计算机技术的应用，更使得电缆故障探测技术面貌一新，进入了智能化阶段。电力电缆故障探测是一项技术性比较强的工作，测试人员应掌握所使用仪器的工 作原理并要有一定的工作经验。要做好电缆故障的探测工作，除了购买先进的仪器设备以 外，还要做好测试人员的培训工作。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于人员培训的电缆故障模拟系统 用故障定位装置。为解决上述技术问题，本实用新型提供的电缆故障模拟系统用故障定位装置，包 括中央控制单元、与中央控制单元相连的用于向被测电缆发射脉冲信号的脉冲发射电路、 用于接收来自所述被测电缆的反射信号的反射接收电路、以及与中央控制单元的数据采集 输入端相连的高速数据采集电路；反射接收电路的输出端与高速数据采集电路的输入端相 连。进一步，所述中央控制单元还连接有打印机、IXD和键盘。进一步，所述脉冲发射电路包括与中央控制单元的预置和启动信号输出端相连 的定时器、与定时器的输出端相连的放大电路、与放大电路的输出端相连的脉冲变压器、与 脉冲变压器相耦合的耦合变压器、以及内部阻抗平衡电路；脉冲变压器的第一次级线圈、耦 合变压器的第一初级线圈和内部阻抗平衡电路构成回路；脉冲变压器的第二次级线圈、耦 合变压器的第二初级线圈和被测电缆构成回路；耦合变压器的次级线圈与脉冲发射电路相 连。本实用新型的积极效果(1)本实用新型具有以下特点1).智能化程度高。能自 动判断故障点是否放电，计算并显示故障距离；有波形存储、比较、放大及操作提示等功能； 并可根据不同的电缆绝缘介质整定波速度；提供两个可移动光标，可测量波形上任意两点
3之间的距离。2).采用线性电流耦合器测量流过地线的脉冲电流信号，与传统的闪测仪利 用电阻电容分压器测量脉冲电压信号的方法相比，接线简单、方便；把仪器与高压回路从电 气上隔离开来，安全性特别好。3).采用可充电电池供电，体积小、重量轻、携带方便。避免 了传统的闪测仪中存在的因与高压回路共用交流电源造成的干扰问题，保证了仪器在强电 磁干扰环境下，在高压回路的球间隙击穿或故障点放电时可靠地工作。4).采用大屏幕点 阵式液晶显示器，显示出的波形及故障距离等信息稳定清晰，可调节对比度，并具有背光功 能，以在不同的外部光线条件下，获得最佳显示效果。5).测量精度高，在被测电缆长度小于 1000m时绝对误差小于士 lm;在电缆长度大于1000m时，相对误差小于0.5%。6).测量盲 区小，能测定出电缆出头10m处的故障。7).配有微型打印机接口，可以方便地打印出屏幕 显示的波形、数据等信息，便于保存资料。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附 图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图1为实施例中的电缆故障模拟系统用故障定位装置的电路框图；图2为图1中的脉冲发射电路的电路框图；图3为实施例中的电缆故障模拟系统的电极安装板、进线电极和出线电极的装配 结构示意图；图4为实施例中的出线电缆和高压电缆终端的结构示意图。
具体实施方式
见图1-4，本实施例的电缆故障模拟系统用故障定位装置包括中央控制单元30、 与中央控制单元30相连的用于向被测电缆发射脉冲信号的脉冲发射电路31、用于接收来 自所述被测电缆的反射信号的反射接收电路32、以及与中央控制单元30的数据采集输入 端相连的高速数据采集电路33 ；反射接收电路32的输出端与高速数据采集电路33的输入 端相连。所述中央控制单元30还连接有打印机34、IXD35和键盘36。所述脉冲发射电路31包括与中央控制单元30的预置和启动信号输出端相连的 定时器21、与定时器21的输出端相连的放大电路22、与放大电路22的输出端相连的脉冲 变压器T1、与脉冲变压器T1相耦合的耦合变压器T2、以及内部阻抗平衡电路23 ；脉冲变压 器T1的第一次级线圈L3、耦合变压器T2的第一初级线圈L5和内部阻抗平衡电路23构成 回路；脉冲变压器T1的第二次级线圈L2、耦合变压器T2的第二初级线圈L4和被测电缆构 成回路；耦合变压器T2的次级线圈L6与脉冲发射电路31相连。上述电缆故障模拟系统包括设于混凝土基础上的电缆故障模拟箱1、设于电缆 故障模拟箱1内的电极安装板5、以及设于电极安装板5上的三个进线电极6和三个出线电 极7 ；三个进线电极6分别与进线电缆8中的三相线芯相连，三个出线电极7分别与出线电 缆9中的三相线芯相连。所述进线电缆8和出线电缆9的绝缘体外屏蔽接地。电缆故障模拟箱1内设有用 于在进线电极6和出线电极7之间模拟断线故障、低阻故障、高阻故障和闪络故障的电阻箱
410，还设有与各进线电极6和各出线电极7上的绝缘体相连的用于监测各进线电极6和各 出线电极7的电压状态的监视器11。与所述出线电极7相连的出线电缆13的末端设有高压电缆终端12。在电缆故障模拟箱1内设置好某一故障后，通过连接在高压电缆终端12上的故障 定位装置进行故障检测，使用方便安全，实战性好。本实施例的故障定位装置具有低压脉冲反射和脉冲电流两种工作方式。低压脉冲 反射工作方式用于检测电缆的低电阻与断线故障，以及测量各种电缆的长度或波速度。脉 冲电流工作方式用于电缆的高阻与闪络型故障测距。中央控制单元30的作用是接收按键输入指令，执行相应的操作；从高速数据采 集电路33取出记录的脉冲反射波形或故障点放电的脉冲电流数据进行处理；把操作提示、 判断结果与故障距离等信息，送到IXD35上显示；对整个系统自检、监控。IXD35是波形、运算结果或操作信息的输出口。打印机34用于将液晶IXD35上的信息打印出来。脉冲发射电路31用于产生一个预定宽度的30V矩形脉冲，并通过耦合变压器T2 发送到电缆上去。定时器21为一可预置数的减法计数器。按要中央控制单元30向定时器 预先置一个数，脉冲发射电路31接收到中央控制单元30发出启动发射的命令后，输出一个 5V的电平，此时定时器21在时钟信号控制下进行减法计数，即每来一个时钟脉冲，定时计 数器减1，经过几个脉冲后，计数器减到0，定时器21输出一个0V的电平，这样就形成了具 有一定宽度的5V矩形脉冲。根据测量范围的不同改变预置的数值，定时器就输出不同宽度 的脉冲。定时器21输出的5V的矩形脉冲，经过放大电路22放大为30V的电压脉冲，施加 到脉冲变压器T1的初级线圈L1上去，在脉冲变压器T1的所述线圈L2、L3上产生大小相同 极性相反的电压脉冲，分别加到被测线路和内部阻抗平衡电路23，如内部平衡电路阻抗与 被测电路波阻抗相近，则在发射脉冲的作用下，在耦合变压器T2的所述线圈L4、L5上产生 一个大小相近，极性相反的电流信号，L6收到的信号极弱，达到了压缩发射脉冲的目的。而 当被测电缆上反射脉冲到来时，在所述线圈L3与L5上产生的电压大小相等，方向相反，回 路电压代数和为0，内部平衡电路不起作用，反射脉冲电压通过耦合变压器T2的第二初级 线圈L4全部变换到所述次级线圈L6上，加到信号接收电路上。反射接收电路32用于接收并放大来自耦合变压器的次级线圈L6上的信号，放大 增益可调整。在脉冲电流工作方式下，来自线性电流耦合器的脉冲电流信号通过耦合变压 器T2的L4全部变换到所述次级线圈L6上；加到反射接收电路32。高速数据采集电路33按照一定的频率对模拟信号进行取点抽样并将抽取的幅值 转换成数字量存贮，记录脉冲反射或脉冲电流波形。如果要实现lm的测距分辨率，要求波 形抽样的时间分辨率约为10ns，对应的数据采集频率达100MHz。一般中央控制单元30的 时钟频率只不过是十几兆赫兹，很难直接控制信号的A/D (模拟量/数字量)转换与存贮。 本装置设计了独特的超高速100MHz数据采集电路，它不用中央控制单元30的干涉，自动完 成脉冲反射波形的抽样、转换并暂存在一数据缓冲区内。在一次波形记录完成后，中央控制 单元30通过接口电路取出数据缓冲区内的脉冲反射或脉冲电流波形的数据，进行处理。上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出 其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。
权利要求一种电缆故障模拟系统用故障定位装置，其特征在于包括中央控制单元(30)、与中央控制单元(30)相连的用于向被测电缆发射脉冲信号的脉冲发射电路(31)、用于接收来自所述被测电缆的反射信号的反射接收电路(32)、以及与中央控制单元(30)的数据采集输入端相连的高速数据采集电路(33)；反射接收电路(32)的输出端与高速数据采集电路(33)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种电缆故障模拟系统用故障定位装置，其特征在于所述 中央控制单元(30)还连接有打印机(34)、IXD (35)和键盘(36)。
3.根据权利要求1所述的一种电缆故障模拟系统用故障定位装置，其特征在于所述 脉冲发射电路(31)包括与中央控制单元(30)的预置和启动信号输出端相连的定时器 (21)、与定时器(21)的输出端相连的放大电路(22)、与放大电路(22)的输出端相连的脉冲 变压器(Tl)、与脉冲变压器(Tl)相耦合的耦合变压器(T2)、以及内部阻抗平衡电路(23)；脉冲变压器(Tl)的第一次级线圈(L3)、耦合变压器(T2)的第一初级线圈(L5)和内部 阻抗平衡电路(23)构成回路；脉冲变压器(Tl)的第二次级线圈(L2)、耦合变压器(T2)的第二初级线圈(L4)和被测 电缆构成回路；耦合变压器(T2)的次级线圈(L6)与脉冲发射电路(31)相连。
专利摘要本实用新型涉及一种用于人员培训的电缆故障模拟系统用故障定位装置，包括中央控制单元、与中央控制单元相连的用于向被测电缆发射脉冲信号的脉冲发射电路、用于接收来自所述被测电缆的反射信号的反射接收电路、以及与中央控制单元的数据采集输入端相连的高速数据采集电路；反射接收电路的输出端与高速数据采集电路的输入端相连。中央控制单元还连接有打印机、LCD和键盘。
文档编号G09B19/00GK201600803SQ20092031483
公开日2010年10月6日 申请日期2009年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者严顺, 余涛, 朱辉, 许箴 申请人:江苏省电力公司常州供电公司