一种电力电缆故障测试教学工具的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种电力电缆故障测试教学工具，包括上位机、故障测试仪、变阻器，上位机与故障测试仪连接，由故障测试仪进行波形数据采集、处理、及与上位机通信将波形数据发送给上位机进行显示；故障测试仪通过通讯同轴电缆与变阻器连接，通过调节变阻器阻值大小进行故障设置，模拟电缆故障；所述故障测试仪包括单片机、采集模块、A/D转换模块、数据存储模块及接口电路。采用分离式结构，将测试仪器与上位机连接，实现人机对话，提高了系统的稳定性和通用性，不用现有的高压设备，安全性高，其测试的波形效果比电力电缆更加清晰，杂乱波形较少，适合各种场合培训，节约了大量培训费用，省时省力。
【专利说明】—种电力电缆故障测试教学工具
【技术领域】
[0001 ] 本发明具体涉及一种教学工具，尤其涉及一种电力电缆故障测试教学工具。
【背景技术】
[0002]在电缆行业中，电缆故障的查找是比较困难的，难以掌握，是一项技术性和经验性都比较强的工作。故障测试查找的难点在于故障波形的识别，这就要求测试人员要正确识别波形。因此电缆故障测试仪器的性能指标、操作步骤、测试方法，就显得特别关键。
[0003]而目前在实际中使用的各种电缆故障测试仪器价格昂贵、体积庞大、操作程序冗繁，接线方式复杂，现场工作不安全，而且波形显示干扰大、波形不标准，对波形的识别比较困难。
[0004]培养一名合格的电缆故障测试人员需要的周期较长，至少要有三年以上的现场测试经验；目前，开展故障测试培训工作需要将足够长度的电缆跟体积庞大的电缆故障测试仪、操作箱、高压发生器等重大设备连接，模拟电缆的使用状况及各种故障状况；各设备质量较重且体积庞大，测试设备连接高压发生器测试过程中存在触电的安全隐患，培训现场要占用9m2以上的场地，而且电缆的各种故障设置也有一定的难度，故障现场也不好模拟；给培训工作带来很多麻烦。
[0005]综合以上各项因素，故障测试培训受场地、人力、环境、设备、危险因素及故障点设置等条件的影响，给培训工作带来很多不便，导致故障测试培训开展投入大，培训过程复杂，培训效果不明显。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便、携带轻便、工作效率高、操作安全的电力电缆故障测试教学工具。
[0007]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0008]一种电力电缆故障测试教学工具，包括上位机、故障测试仪、变阻器，上位机与故障测试仪连接，由故障测试仪进行波形数据采集、处理、及与上位机通信将波形数据发送给上位机进行显示；故障测试仪通过通讯同轴电缆与变阻器连接，通过调节变阻器阻值大小进行故障设置，模拟电缆故障；所述故障测试仪包括单片机、采集模块、A/D转换模块、数据存储模块及接口电路。
[0009]所述故障测试仪的单片机接收上位机发送的指令，单片机控制功率器件产生发射波，然后通过采集模块接收反射波，并将反射波经A/D转换模块转换为数字信号，通过接口电路发送给上位机。
[0010]所述A/D转换模块输出的数字信号，存储在数据存储模块中，所述故障测试仪数据存储模块连接有LED显示模块，通过LED显示模块显示采集的电压。
[0011]所述上位机控制故障测试仪进行电缆故障信号的采集、电压数据的显示、存储及与上位机通信。[0012]所述上位机为笔记本电脑，故障测试仪器通过USB接口与笔记本电脑连接，实现人机对话。
[0013]所述故障测试仪的A/D转换模块和数据存储模块连接有欠压保护电路。
[0014]本发明有益效果如下:
[0015]I)本发明的工具由上位机、故障测试仪和变阻器组成，故障测试仪，体积小，采用分离式结构，将测试仪器与上位机连接，实现人机对话，提高了系统的稳定性和通用性。
[0016]2)不用现有的高压设备，使用安全性高，对上位机、操作人员非常安全。
[0017]3)采用上位机作为显示终端，测试波形特征清晰易辨，双通道同屏对比数据处理技术，有利于进行波形的对比分析，其测试的波形效果比电力电缆更加清晰，杂乱波形较少。
[0018]4)本教学工具缩小了培训场地，比以往的现场培训，操作简便、安全性高。可在室内进行连线、测试、讲解，提高了培训效果。
[0019]5)用变阻器进行故障点的设置，通过调节变阻器阻值的大小来模拟各种短路、开路、低阻故障，故障容易设置，且设置的故障阻值较准确故障点容易设置，通过调节变阻器的阻值大小进行设置，且设置的故障阻值较准确。
[0020]6 )教学工具的制成，适合各种场合培训，节约了大量培训费用，省时省力。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的原理图；
[0022]图2是本发明的故障测试仪的结构图；
[0023]图3是同轴通讯电缆结构图；图3a是剖视图；图3b是结构分解图；
[0024]图4是应用变阻器模拟故障点阻值原理图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0026]图1为教学工具的原理图，电力电缆故障测试教学工具，包括由笔记本电脑组成的上位机b、故障测试仪a、变阻器d，上位机b与故障测试仪a连接，由故障测试仪a进行波形数据采集、处理、及与上位机b通信将波形数据发送给上位机b进行显示；故障测试仪a通过通讯同轴电缆c与变阻器d连接，通过调节变阻器d阻值大小进行故障设置，模拟电缆故障。
[0027]如图2所示，故障测试仪包括单片机、采集模块5、A/D转换模块6、数据存储模块7及USB数据通讯电路8，采样模块5包括电压传感器，通过电压传感器测得电压信号，然后经A/D转换模块6转换为电压数字信号，经数据存储模块7存储后通过接口电路发送给显示终端11显示,数据存储模7连接有LED显示模块10,通过LED显示模块10显示采集的电压，上位机控制故障测试仪进行电缆故障信号的采集、电压数据的显示、存储及与上位机通信。上位机为笔记本电脑，故障测试仪器通过USB接口与笔记本电脑连接，实现人机对话，A/D转换模块6和数据存储模块7连接有欠压保护电路9。
[0028]电缆故障测试教学工具由笔记本电脑、故障测试仪、通讯同轴电缆、变阻器连接而成，故障测试仪用于采集故障波形，通讯同轴电缆替代电力电缆，变阻器用于设置故障阻值。
[0029]电缆故障测试仪具有自动记录、存储并显示故障点数据以及与上位机能进行USB通讯的功能，现场被测电压信号经电压传感器转换得到与之对应的电压信号，该信号经A/D模数转换和单片机的处理得到与之对应的电压数据，然后该数据便可被通过LED显示模块显示及传送到上位机上，以便对该数据做进一步的处理和保存。
[0030]本发明的电缆故障测试仪具有以下几个特点:
[0031](I)具有数据处理功能。能对被测的数据进行存储及运算是电缆故障测试仪的两大特点。
[0032](2)多种输出形式。电缆故障定位系统可以将电压信号及故障点显示于笔记本电脑LED显示器上，并且通过左右两个发光二极管来判断输出状态，以便决定电位器的调节电缆故障测试仪与上位机软件的整体设计方向，使之快速达到平衡。
[0033](3) USB通讯接口。通过USB接口方便的把数据传送到上位机中，即插即用，支持热插拔。
[0034](4)在系统可编程逻辑器件ispLs1-1016的应用，实现硬件软件化以方便最终的调试。
[0035]图3是同轴通讯电缆结构图，同轴通讯电缆由导体1，绝缘层2，金属丝编制屏蔽层3，外护套4四部分组成。电力电缆的主要结构包括线芯导体，绝缘层，屏蔽层，护套层。通讯同轴电缆和电力电缆电缆具有相同的主要结构，都是由线芯、绝缘屏蔽层及护套构成，但是同轴通讯电缆携带方便，占用面积小，可在室内从容进行测试，用行波法测试电缆故障，其测试的波形效果一样，这样就可以用同轴通讯电缆代替电力电缆进行故障测试教学。
[0036]图4是应用变阻器模拟故障点阻值原理图。故障测试培训中，各种故障点的模拟也是一个难点，本教学工具用变阻器来模拟电缆故障阻值的大小，通过阻值的大小调节来模拟短路、开路、低阻故障。
[0037]使用时，用笔记本电脑充当电缆故障测试仪的显示屏幕，可以更清楚的观察故障波形，在Windows界面下操作，人性化的软件设计，无需专业培训即可操作。而且笔记本电脑内置办公自动化软件，容量大，可以收集各种故障波形。通过把滑动变阻器接在电缆的末端或中间或其它位置，通过调节滑动变阻器的阻值，从而采集出不同的故障波形，研究各种故障所对应的故障波形。
【权利要求】
1.一种电力电缆故障测试教学工具，其特征在于:包括上位机(a)、故障测试仪(b)、变阻器(d)，上位机(a)与故障测试仪(b)连接，由故障测试仪(b)进行波形数据采集、处理、及与上位机(a)通信将波形数据发送给上位机进行显示；故障测试仪(b)通过通讯同轴电缆(C)与变阻器(d)连接，通过调节变阻器(d)阻值大小进行故障设置，模拟电缆故障；所述故障测试仪(b)包括单片机、采集模块(5)、A/D转换模块(6)、数据存储模块(7)及接口电路。
2.根据权利要求1所述的电力电缆故障测试教学工具，其特征在于:所述故障测试仪的单片机接收上位机发送的指令，单片机控制功率器件产生发射波，然后通过采集模块(5)接收反射波，并将反射波经A/D转换模块(6)转换为数字信号，通过接口电路发送给上位机。
3.根据权利要求1所述的电力电缆故障测试教学工具，其特征在于:所述A/D转换模块(6)输出的数字信号，存储在数据存储模块(7)中，所述故障测试仪数据存储模块连接有LED显示模块(10)，通过LED显示模块(10)显示采集的电压。
4.根据权利要求1所述的电力电缆故障测试教学工具，其特征在于:所述上位机控制故障测试仪进行电缆故障信号的采集、电压数据的显示、存储及与上位机通信。
5.根据权利要求1所述的电力电缆故障测试教学工具，其特征在于:所述上位机为笔记本电脑，故障测试仪器通过USB接口与笔记本电脑连接，实现人机对话。
6.根据权利要求1所述的电力电缆故障测试教学工具，其特征在于:所述故障测试仪的A/D转换模块(6 )和数据存储模块(7 )连接有欠压保护电路(9 )。
【文档编号】G09B23/18GK103531059SQ201310410532
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】白晓斌, 邓央奕, 郑建康, 曹宝秦, 马莉, 张栋国, 李有利, 程贤芳 申请人:国家电网公司, 国网陕西省电力公司宝鸡供电公司