一种运行电缆接地状态检测及故障点定位的电路的制作方法

本实用新型涉及一种运行电缆接地状态检测及故障点定位的电路。

背景技术：

地下电力电缆安全可靠且可以极大地改善城市供电线路环境，在城市配电网络供电方式中，已逐渐取代了架空线路的供电方式。目前，地下电缆的使用量已远远超出了架空线路的使用量。随着电网中电力电缆数量的急剧增加,电缆的故障也相应增多。

电缆一般都敷设在地下通道中，在日常运行管理过程中，除了电缆本身故障外，人为偷盗或破坏电缆外层的现象也十分严重。特别是中压10kV电力电缆屏蔽层被剥现象时有发生，这种人为破坏的故障在很大程度上已经给电力电网造成了极大人员经济损失。

针对这种情况，目前国内相继出现了各种类型的低压照明电缆报警系统、架空线缆防盗报警系统、停电电力电缆防盗报警系统，但针对中压10kV运行电力电缆的防盗报警及故障定位产品少之又少。普遍的电力电缆防盗装置只实现了运行电缆接地状态的检测，但难以对运行电缆接地系统遭到破环时的具体位置进行定位。利用电力电缆屏蔽和地之间形成的高频信号传输通道进行电力电缆防盗，当电力电缆钢铠层和地之间形成的高频信号传输通道遭到破坏时，表示被监测电缆有异常同时报警。

但是，因为给电力电缆屏蔽层当中接入了其他介质，给电力电缆的运行带来不可靠因素。同时，现场安装时必须停运被监测电力电缆，改变原有电力电缆的安装结构，费时费力不方便安装。

技术实现要素：

本实用新型提出一种运行电缆接地状态检测及故障点定位的电路，能够快速、有效地检测运行电缆接地状态及故障位置。

本实用新型的技术方案如下：

一种运行电缆接地状态检测及故障点定位的电路，用于测量电力电缆钢铠层的接地线上M端到N端之间的接地状态，该电路包括可变频的高频信号源、LC谐振电路单元、继电器、电压信号采集单元和电缆故障测距主机；所述N端接地，在状态检测模式时所述高频信号源与LC谐振电路单元并联，并联结构的一端接至所述M端，另一端接地，用于实现与高频信号源频率的谐振；电压信号采集单元用于采集LC谐振电路单元两端电压；所述并联结构中LC谐振电路单元所在的支路上设置有继电器，在检测故障位置模式时继电器使该支路切换到与电缆故障测距主机连接。

基于以上方案，本实用新型还进一步作了如下优化：

电缆故障测距主机的电路设置实现在故障距离定位后控制继电器恢复连接LC谐振电路单元。

电缆故障测距主机包括输入电路、脉冲发送器、高速A/D存储器、采样控制电路、处理器以及通信接口；所述脉冲发送器与输入电路、继电器均有连接，用于向电力电缆钢铠层的接地线注入脉冲信号。

LC谐振电路单元中，L的阻抗小于1欧姆，高频信号源的扫频范围在1KHz～20KHz之间。

本实用新型具有以下优点：

电路结构简单，实现成本低，能够简单、有效地检测运行电缆钢铠层接地状态。

实时监测，不影响电缆的正常运行。

快速精确的测试出电缆断开位置。

可适用于6kV、10kV、35kV等多种双端接地的系统，通用性强、适应面宽。

附图说明

图1为本实用新型的测量原理示意图。其中，1-电力电缆，2-高频信号源(可变频调节)，3-继电器。

图2为本实用新型电缆故障测距主机原理示意图。

具体实施方式

本实用新型测量原理如图1所示，测量电力电缆钢铠层的接地线上M端到N端之间的接地状态，是利用电力电缆钢铠层与大地之间形成的高频信号传输回路，通过变频谐振原理判断运行电缆接地状态，通过电缆故障测距主机完成故障定位的计算。

图1中Vf为变频信号源、R0为信号源内阻、L为阻抗小于1欧姆电感、C为并接的高压电容、Cx为电力电缆钢铠层与大地之间的分布电容(分布电容与其长度基本呈线性关系)、Vx为电压信号采集单元测量的LC谐振电路单元的两端电压(电压幅值)。变频信号源Vf与LC谐振电路单元通过继电器并联，整体串接于待测电力电缆钢铠层的接地线中。

工作模式一：工作在检测运行电缆接地状态模式下时，继电器工作在A位置，电压信号采集单元用于采集LC谐振电路单元两端电压并送至数据处理单元；

工作模式二：工作在检测故障位置模式下时，继电器通过电缆故障测距主机控制接入到G位置，此时通过电缆故障测距主机完成故障位置的测试。

电容C、分布电容Cx的并联关系，可以实现与高频信号源频率的谐振。可忽略高频信号源中R0对LC谐振电路的影响，LC的阻抗要小于1欧姆，因此得出电感L在工频50Hz环境下的最大值，同时高频信号源的扫频范围在1KHz～20KHz之间。

公式(2):X_L＝2πf*L

当电力电缆钢铠层接地状态发生改变时(如某处开路)，实时监测到的Vx值与正常接地状态下的Vx一定有很大变化。依据Cx引起谐振点的不同即可有效判断电力电缆是否有切断故障，具体可由高速处理器采集到的数字信号，经过建立的等效网络模型算法处理和数据特征值比较，可得到电力电缆钢铠层的切断故障。

采用变频谐振方式进行电力电缆实时监测及故障定位的方法，包括以下步骤：

(1)获取完整电力电缆钢铠层接地状态的标准数据

对于钢铠层完好的电力电缆，首先确保在电缆在停运状态下，悬空电缆终端的钢铠层接地线，然后变频信号源通过扫频，依据公式1，寻找到谐振频率f，此时电压信号采集单元测量LC谐振电路单元的电压幅值并记录，同时记录保持该频率f不变。

(2)实时监测电力电缆状态

针对待测运行电力电缆钢铠层接地状态，变频信号源注入完好状态下记录的频率f，电压信号采集单元测量LC谐振电路单元的电压幅值，若该电压小于步骤(1)记录的电压幅值，则判定该电力电缆钢铠层接地状态有破损，发出告警。同时，电缆故障测距主机控制继电器立即切换工作在G位置，准备精确定位。

(3)电缆故障精确位置的定位

电缆故障测距主机通过低压脉冲法快速精确的定位到故障距离，在0.1秒内即可完成故障距离的测试，并且误差不超过1米；检测完成后，电缆故障测距主机将继电器恢复到A位置，确保电力电缆钢铠层检测处接地状态的完整性。