专利名称：矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电缆故障诊断装置，特别涉及一种适用于煤矿矿井下使用的电缆故障诊断及其定位装置。
背景技术：
随着我国经济建设的高速发展，电缆在工矿企业、港口、铁路、机场、国防工程及城市供电等部门的应用越来越广泛。而电缆发生故障是不可避免的，因此有效、快速而准确地诊断及预测电力电缆故障，是确保电缆系统可靠安全运行的保证。造成电力电缆故障的原因各种各样，煤矿井下采用电缆网络供电，由于煤矿井下的特殊环境，电缆线路是故障率最高的电气设备。长期以来国内外科技工作者做了大量的理论探索和实践尝试，提出了不少有用的方法和技术，其中基于传输线理论的时域脉冲方法由于其诸多优点迄今在世界各国普遍应用。目前尚无适用于煤矿井下的电缆故障定位仪，一般都采用将故障电缆拖到地面进行测试，费时、费力，无法快速定位电缆故障给煤矿生产带来很大影响。煤矿井下采用电缆网络供电，由于煤矿井下的特殊环境，电缆线路是故障率最高的电气设备。目前尚无适用于煤矿井下的电缆故障定位仪，一般都采用将故障电缆拖到地面进行测试，费时、费力，无法快速定位电缆故障给煤矿生产带来很大影响。因此需要一种能快速检测电缆故障并定位电缆故障的装置。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能快速检测电缆故障并定位电缆故障的装置。本实用新型是通过以下技术方案来实现的:本实用新型提供的矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置，包括电源侧模块和负荷侧模块；所述电源侧模块包括电源侧切换开关模块、电源侧电缆定位模块、电源侧智能保护模块；所述负荷侧模块包括负荷侧切换开关模块、负荷侧智能保护模块；所述电源侧切换开关模块与电源侧电缆连接，所述负荷侧切换开关模块与负荷侧电缆连接；所述电源侧智能保护模块与电源侧切换开关模块连接，所述负荷侧智能保护模块与负荷侧切换开关模块连接；所述电源侧电缆定位模块与电源侧智能保护模块连接；所述电源侧智能保护模块与负荷侧智能保护模块通讯连接。进一步，还包括电源侧后备电池和负荷侧后备电池；所述电源侧后备电池分别与电源侧切换开关模块、电源侧电缆定位模块、电源侧智能保护模块连接；所述负荷侧后备电池分别与负荷侧切换开关模块、负荷侧智能保护模块连接架。进一步，所述电源侧后备电池和负荷侧后备电池分别为带有数字电位器可调输出电压的直流电源。进一步，所述电源侧智能保护模块包括内嵌专家系统的处理器，所述处理器获得电缆故障位置信息，并通过通讯网络将所有诊断信息进行上传。本实用新型的有益效果在于:本实用新型采用在电源侧和负荷侧设置智能保护模块、测控系统模块和电缆故障定位模块来实现矿用电缆线路上在线故障检测及定位，通过将电缆两端的在线故障定位设备安装于隔爆开关中，电缆发生故障时，自动确定故障相别、故障接地电阻的大小、确定电缆故障位置，结合网络通讯技术，最后将诊断结果上传到地面监控中心。本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中:图1为本实用新型实施例提供的矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置原理框图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。图1为本实用新型实施例提供的矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置原理框图，如图所示:本实用新型提供的矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置，包括电源侧模块和负荷侧模块；所述电源侧模块包括电源侧切换开关模块、电源侧电缆定位模块、电源侧智能保护模块和电源侧后备电池；所述负荷侧模块包括负荷侧切换开关模块、负荷侧智能保护模块和负荷侧后备电池；所述电源侧切换开关模块与电源侧电缆连接，所述负荷侧切换开关模块与负荷侧电缆连接；所述电源侧智能保护模块与电源侧切换开关模块连接，所述负荷侧智能保护模块与负荷侧切换开关模块连接；所述电源侧电缆定位模块与电源侧智能保护模块连接；所述电源侧智能保护模块与负荷侧智能保护模块通讯连接。所述电源侧电缆定位模块，用于确认故障类型和故障电阻大小。所述智能保护模块，用于提供的故障性质诊断信息。所述智能保护模块，用于对电路线路提供常规保护、测控功能，及电缆两端智能设备的通讯联系。以及根据电缆故障定位的需要，通过智能保护模块发出命令进行相应的继电器开关操作。所述电缆故障定位模块，用于在智能保护模块切除故障后，通过电缆故障定位模块施加相应的信号及对信号强度进行调整，通过脉冲法和电桥法联合确定故障位置。所述电源侧后备电池分别与电源侧切换开关模块、电源侧电缆定位模块、电源侧智能保护模块连接；所述负荷侧后备电池分别与负荷侧切换开关模块、负荷侧智能保护模块连接架。[0024]所述电源侧后备电池和负荷侧后备电池分别为带有数字电位器可调输出电压的直流电源。直流电源的最高输出电压300V、电流10uA、数字电位器可调输出电压。适应负载电阻范围很宽。所述电源侧智能保护模块包括内嵌专家系统的处理器，所述处理器获得电缆故障位置信息，并通过通讯网络将所有诊断信息进行上传。本实施例提供的矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置，工作过程如下:当电缆线路发生(短路、漏电)故障后，电缆电源侧智能保护装置检测到故障，跳开电缆电源侧开关，同时给电缆负荷侧开关的智能保护装置发连跳命令，跳开电缆负荷侧的开关。电缆定位模块根据保护模块提供的故障性质诊断信息，通过相应的节点切换，施加直流信号，确认故障类型(短路、漏电、故障相别)和故障(或接地)电阻大小。根据电缆的大概长度(输入参数)，选用相适应的脉冲电压和健全相别，用脉冲法测出电缆的准确长度。根据电缆故障电阻的大小，通过数字电位器调整与故障电阻相适应的脉冲输出电压，采用200MHz的采用频率，通过对采样数据进行分析，得故障点位置。根据电缆故障电阻的大小和故障相别，调节电位器改变直流电压模块的最高输出电压，通过保护模块的高速通讯，控制电缆对端进行相应的故障回线短接操作，通过改进的高精度数字电桥，得到电缆故障位置参数。根据电缆的性质、接点电阻的大小、历史数据等，由装置内嵌的专家系统综合给出故障位置参数，并通过通讯网络将所有诊断信息(故障性质、相别、接地电阻，脉冲法及电桥法的电源参数及诊断结果、综合诊断结果)送到上位机系统，同时在就地通过智能保护器的人机交互液晶进行显示，并在就地可以查询全部诊断信息。通过人员查找，得到实际故障位置后，在上位系统通过通讯或在就地可以就实际的故障位置参数输入到定位系统的历史数据库中。历史信息可以保存100次的全部故障定位及诊断参数。诊断过程如下:A、当本电缆线路故障时，智能保护器动作跳开电缆两端的开关；B、调节电桥直流电源，用电桥确定电缆故障性质(短路类型、接地相别等)及短路(或接地)电阻的大概范围；C、对于低阻故障，根据电缆的长度和接地电阻的大体范围，调节脉冲源直流电压的大小，用脉冲法测距；对于高阻故障，第一次使用和电缆长度信息缺少时，通过对电缆健全相用脉冲法确定电缆的长度。D、对于高阻故障，根据初不诊断的故障电阻大小，确定合适的电桥电源电压大小，用电桥法确定故障位置。E、为了可靠，需要多次测试，对结果数据进行加权作为最终的诊断结果。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。
权利要求1.矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置，其特征在于:包括电源侧模块和负荷侧模块；所述电源侧模块包括电源侧切换开关模块、电源侧电缆定位模块和电源侧智能保护模块；所述负荷侧模块包括负荷侧切换开关模块和负荷侧智能保护模块；所述电源侧切换开关模块与电源侧电缆连接，所述负荷侧切换开关模块与负荷侧电缆连接；所述电源侧智能保护模块与电源侧切换开关模块连接，所述负荷侧智能保护模块与负荷侧切换开关模块连接；所述电源侧电缆定位模块与电源侧智能保护模块连接；所述电源侧智能保护模块与负荷侧智能保护模块通讯连接。
2.根据权利要求1所述的矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置，其特征在于:还包括电源侧后备电池和负荷侧后备电池；所述电源侧后备电池分别与电源侧切换开关模块、电源侧电缆定位模块、电源侧智能保护模块连接；所述负荷侧后备电池分别与负荷侧切换开关模块、负荷侧智能保护模块连接架。
3.根据权利要求1所述的矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置，其特征在于:所述电源侧后备电池和负荷侧后备电池分别为带有数字电位器可调输出电压的直流电源。
4.根据权利要求1-3任一项所述的矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置，其特征在于:所述电源侧智能保护模块包括内嵌专家系统的处理器，所述处理器获得电缆故障位置信息，并通过通讯网络将所有诊断信息进行上传。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用电缆线路在线故障诊断及定位装置，包括电源侧、负荷侧切换开关模块、电源侧电缆定位模块、电源侧、负荷侧智能保护模块；电源侧或负荷侧切换开关模块分别与电源侧电缆连接或负荷侧电缆连接；电源侧或负荷侧智能保护模块分别与电源侧或负荷侧切换开关模块连接；电源侧智能保护模块与负荷侧智能保护模块通讯连接。本实用新型采用在电源侧和负荷侧设置智能保护模块、测控系统模块和电缆故障定位模块来实现矿用电缆线路上在线故障检测及定位，通过将电缆两端的在线故障定位设备安装于隔爆开关中，自动确定故障相别、故障接地电阻的大小、确定电缆故障位置，结合网络通讯技术，最后将诊断结果上传到地面监控中心。
文档编号G01R31/08GK202939262SQ201220669890
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者周大敏, 安文斗, 刘平, 王开云, 任长杰 申请人:中煤科工集团重庆研究院, 四川川煤华荣能源股份有限公司