一种电缆路径仪性能评价装置的制作方法

本实用新型属于电力电缆故障探测全系列仪器性能评价领域，具体涉及一种电缆路径仪性能评价装置。

背景技术：

随着电力需求的增长，电力电缆输电得以快速发展，已成为电网传输电能的基本形式之一。但随着电力电缆大量应用于电力系统以及其运行时间的延长，电力电缆线路发生故障的概率也逐渐增加。据数据统计，每年由于电缆内部绝缘缺陷、接头位置制作和安装工艺缺陷而导致的起火、大面积停电等事故达上百至上千起。由于电缆多敷设于隧道内或地面下，且距离较长，内部的绝缘缺陷排查较为困难，存在故障率高、故障后不易定位、维修困难等突出问题，严重制约输配电供电可靠性，威胁电力系统运行安全。

电力电缆诊断检测技术，涵盖了电力电缆故障诊断、定位以及电力电缆在输电中的状态监测。但是，由于电缆线路的隐蔽性和故障测试现场环境的复杂多变性，如何准确判断电缆走向及故障位置成为制约电缆故障诊断技术的关键。

目前，行业内采用电缆路径仪对电缆走向及埋设位置进行探测，探测方法多以电磁感应原理为基础，采用功率源作为发射装置，向待测线缆施加(直连或感应)一定频率的交变电流(如图1所示)，该电流会在电缆周围产生磁场(如图2所示)，再由信号接收装置接收交变电流产生的电磁信号，从而实现对电缆路径走向及埋深位置的判断。

由于制造厂家重多、技术路线繁杂，性能参差不齐，无法准确判断电缆走向和埋深，严重影响对电缆关键性能指标的判断。由于缺乏可行的电缆故障工况模拟方法，目前关于电缆路径仪的检验方法和性能评价技术研究尚处于空白阶段。因此，迫切需要研究相关的检验技术和装置，用以指导电缆路径仪的检验和评价工作。

技术实现要素：

本实用新型针对目前无法模拟电缆故障工况和缺乏电缆路径仪性能评价装置的问题，提供一种电缆路径仪性能评价装置，可将电缆路径仪接收机悬停在水平方向0～1m、垂直方向0～8m范围内的任意位置，通过调整电缆路径仪接收机与电缆的相对位置，实现对电缆路径仪水平路径和电缆埋深测量准确度的检验。

本实用新型采用如下的技术方案实现：

一种电缆路径仪性能评价装置，包括支撑基座、设于支撑基座的垂直移动组件、转动设于垂直移动组件的水平移动组件、上位机、与上位机通信连接的下位机，所述垂直移动组件包括液压系统、桅杆、气弹簧，液压系统用于驱动桅杆作升降运动；所述水平移动组件包括滑台模组、水平调整板、摄像头、夹具、垂直激光测距仪、水平激光测距仪，水平调整板的上部与桅杆转动连接，水平调整板的中部与滑台模组转动连接，气弹簧以一定夹角安装在桅杆与滑台模组之间，滑台模组上设有可沿自身滑轨左右移动的滑块，滑块上集成有摄像头、夹具、垂直激光测距仪、水平激光测距仪，所述夹具用于固定路径仪接收机，所述摄像头对准路径仪接收机的显示屏，且与上位机通信连接，垂直激光测距仪、水平激光测距仪与下位机通信连接。

进一步的，所述支撑基座包括支撑圆盘、支撑螺杆、底盘、转腿、转腿定位销，所述底盘的四角分别转动安装有转腿，转腿的一端与所述底盘转动连接，另一端竖直穿设有支撑螺杆，支撑螺杆的底端与支撑圆盘连接。

进一步的，所述支撑圆盘与所述支撑螺杆之间采用球铰链连接。

进一步的，所述底盘下面设有两个定向轮和两个万向轮。

进一步的，所述垂直移动组件还包括设于桅杆上方的上阻尼缓冲件以及位于桅杆中部的下阻尼缓冲件，上阻尼缓冲件和下阻尼缓冲件用于将滑台模组旋转过程中的刚性冲击变为柔性缓冲。

进一步的，所述垂直移动组件还包括设于桅杆上方的上阻尼缓冲件以及位于桅杆中部的下阻尼缓冲件，上阻尼缓冲件和下阻尼缓冲件用于将滑台模组旋转过程中的刚性冲击变为柔性缓冲。

进一步的，所述垂直移动组件还包括设于桅杆上方的上阻尼缓冲件以及位于桅杆中部的下阻尼缓冲件，上阻尼缓冲件和下阻尼缓冲件用于将滑台模组旋转过程中的刚性冲击变为柔性缓冲。

进一步的，所述垂直移动组件还包括设于桅杆上方的上阻尼缓冲件以及位于桅杆中部的下阻尼缓冲件，上阻尼缓冲件和下阻尼缓冲件用于将滑台模组旋转过程中的刚性冲击变为柔性缓冲。

进一步的，所述水平调整板上还设有水平尺，所述水平调整板下部的腰槽中设有紧定螺栓，所述水平调整板下部左右各有一个七字型紧定手柄，七字型紧定手柄的螺母固定在桅杆的沉孔上，七字型紧定手柄内部设有螺杆，旋转时七字型紧定手柄内部的螺杆会顶着水平调整板围绕挂轴做小角度的旋转，配合水平尺将滑台模组调节到水平。

本实用新型有效的模拟了路径仪使用的实际工况，即将被检路径仪移动到一定范围内二维平面的任一点，例如通过闭环控制实现路径仪接收机在水平0～1m范围和垂直方向0～8m范围任一点悬停，实现了路径仪水平和埋深的准确度检测。

附图说明

图1为直流导线周围点p的磁感应强度；

图2为电缆周围的磁场强度；

图3为本实用新型电缆路径仪性能评价装置的立体结构示意图；

图4为本实用新型电缆路径仪性能评价装置的侧视图；

图5为本实用新型电缆路径仪性能评价装置的主视图；

图6为本实用新型中水平调整板的主视图。

图中：1—支撑圆盘，2—支撑螺杆，3—底盘，4—转腿，5—转腿定位销，6—液压系统，7—手动下降旋钮，8—桅杆，9—下阻尼缓冲件，10—气弹簧，11—七字型紧定手柄，12—腰槽，13—自锁定位销，14—滑台模组，15—水平尺，16—水平调整板，17—上阻尼缓冲件，18—鹅颈管，19—摄像头，20—夹具，21—垂直激光测距仪，22—水平激光测距仪，23—水平仪，24—自锁定位孔，25—交叉滚子轴承，26—挂轴，27—滑块，28—导轨。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本实用新型做任何限制。

请参阅图3-5，本实用新型实施例提供一种电缆路径仪性能评价装置，包括支撑基座、设于支撑基座的垂直移动组件、转动设于垂直移动组件的水平移动组件，所述支撑基座用以为整个装置提供支撑，所述垂直移动组件用以带动被检测路径仪接收机实现上下移动，所述水平移动组件用以带动路径仪接收机实现左右移动。

所述支撑基座，包括支撑圆盘1、支撑螺杆2、底盘3、转腿4、转腿定位销5；所述底盘3可为一长方体结构，所述底盘3的四角分别转动安装有一个转腿4，转腿4的一端与所述底盘3转动连接，另一端竖直穿设有支撑螺杆2，支撑螺杆2的底端与支撑圆盘1连接，底盘3上设有水平仪23。

支撑圆盘1与支撑螺杆2之间采用球铰链连接，两者之间有三个转动自由度。支撑圆盘1一方面可适应有一定坡度的户外地面，另一方面可增加与地面的接触面积，减小压强。

底盘3的四角用销轴连接四个转腿4，转腿4只有一个相对于销轴转动的自由度，底盘3下面有两个定向轮和两个万向轮，装置可通过定向轮和万向轮移动。在性能评价装置移动和存储时将转腿4旋转至与底盘3侧面平行位置，利用转腿定位销5和底盘上3的平行定位孔将转腿固定，避免在移动过程中由于路面不平导致的转腿自然张开，同时缩小装置所占空间。装置通过不平地段时，支撑圆盘1必须离开地面足够高，以防止支撑螺杆2撞弯或撞断。装置工作时，将转腿4张开，利用转腿定位销5和底盘3上的展开定位孔固定，增加整个装置的稳定性。转腿4末端与支撑螺杆2用螺纹配合，旋转支撑螺杆2可调节装置底盘3每个角的高度，通过观察底盘3上水平仪23，完成底盘3的调平。

所述垂直移动组件，包括液压系统6、桅杆8、上阻尼缓冲件17、下阻尼缓冲件9、气弹簧10；所述液压系统6安装于底盘3，所述桅杆8可由多节串接组成，底盘3内的液压系统6为桅杆8的上升下降提供动力。本装置的上升与下降都由电路控制完成，在电源停电时控制系统无法工作，可人工旋转手动下降旋钮7将桅杆8降到最低。气弹簧10以一定夹角安装在桅杆8与水平移动组件中的滑台模组14之间，并充一定气压的气体。在滑台模组14旋转至水平的过程中，顺时针旋转滑台模组14一定的角度后，在气弹簧10的作用下滑台模组14会自动缓慢旋转至水平。为减少刚性冲击在桅杆8上方安装上阻尼缓冲件17。在滑台模组14旋转至垂直于地面过程中，逆时针旋转滑台模组14一定的角度后，在气弹簧10的作用下滑台模组14会自动缓慢旋转至垂直于地面。为减少冲击在桅杆8中部安装下阻尼缓冲件9。由于滑台模组14有一定的自重，滑台模组14的自动旋转极大地减小操作过程中的费力程度。在桅杆8上安装上阻尼缓冲件17、下阻尼缓冲件9，可将滑台模组14旋转过程中的刚性冲击变为柔性缓冲。

所述水平移动组件，包括七字型紧定手柄11、自锁定位销13、滑台模组14、水平调整板16、摄像头19、夹具20、垂直激光测距仪21、水平激光测距仪22。水平调整板16的上部与桅杆8的最后一节用挂轴26连接，水平调整板16可以围绕挂轴26做左右摆动。如图6所示，水平调整板16的中部与滑台模组14用交叉滚子轴承25连接，交叉滚子轴承25既可以承受轴向力，又可以承受径向力。滑台模组14可以围绕交叉滚子轴承25转动。

装置工作时，将滑台模组14旋转至水平，滑台模组14下方的自锁定位销13(如图2所示)插入水平调整板16上的自锁定位孔24中(如图6所示)，使滑台模组14与水平调整板16垂直固定，装置移动或存储时自锁定位销13拔出，滑台模组14旋转至与地面垂直，减小装置所占的空间，方便在狭小空间内移动和存储。滑台模组14长期横置会降低直线度，滑台模组14旋转至垂直于地面有利于保持滑台模组14的直线度。

水平调整板16上还设有水平尺15，水平调整板16的下部左右各有一个七字型紧定手柄11，其螺母固定在桅杆8的沉孔上，七字型紧定手柄11内部设有弹簧和螺杆，旋转时七字型紧定手柄11内部的自身螺杆会顶着水平调整板16围绕挂轴26做小角度的旋转，旋转七字型紧定手柄11同时观察水平尺15，可以将滑台模组14调节到水平，调平结束后将在水平调整板16下部的腰槽12中的紧定螺栓旋紧固定水平调整板16，完成滑台模组14调平。

当沿螺纹杆轴向外拔出时，七字型紧定手柄11与螺纹杆脱开，旋转手柄11时螺纹杆不会转动；当手柄11不沿螺纹杆轴向拔出时，手柄11跟螺纹杆卡在一起，螺纹杆与手柄同步旋转。调平结束后将手柄向外拔出，旋转至手柄朝下，不会对滑台模组14的旋转造成干涉。

滑台模组14上有可以沿自身滑轨28左右移动的滑块27，滑块27上集成有摄像头19、夹具20、垂直激光测距仪21、水平激光测距仪22，可都随滑块27移动，摄像头19用鹅颈管18与滑块27柔性连接，可以调整摄像头19的位置，以更好拍摄被检测路径仪的液晶屏上的显示信息，使用时路径仪接收机利用夹具20固定在滑块27上。

如图5所示，在滑台模组14中间投影点的地面放置一条长直导线模拟埋在地下的电缆，路径仪发射机向待测直导线施加(直连)一定频率的信号电流i，发射机交变电流输出端与导线b端连接，导线a端与地钎c连接，电流从地钎c进入大地回流到地钎d，发射机电流输入端与地钎d连接，电流在会在电缆周围产生如图2所示的磁场强度。

装置工作时，转腿定位销5向上拔出，转腿4张开到最大角度，如图3所示，松开转腿定位销5，由于内部弹簧作用转腿定位销5插入底盘3的展开定位孔内，调整各支撑螺杆2至轮子离地，观察底盘3上的水平仪23，将底盘3调至水平。装置移动或存储时，转腿定位销5向上拔出，转腿4收缩到与底盘3侧面平行，松开转腿定位销5插入底盘3的平行定位孔中，固定转腿4。

将滑台模组14顺时针旋转一定角度后，滑台模组14在气弹簧10作用下自动缓慢旋转至水平。在旋转过程中，手扶滑台模组14控制速度，减少对上阻尼缓冲件17的冲击，滑台模组14旋转至水平后，将自锁定位销插13入水平调整板16上的自锁定位孔24当中。滑台模组14收起时由于气弹簧10跟夹具20的共同作用自锁定位销13可能会卡住，上下活动滑台模组14，寻找剪切力较小的位置，将自锁定位销13拔出，将滑台模组14旋转至与地面垂直。

松开腰槽12中的紧定螺栓，旋转七字型紧定手柄11至观察到水平仪23内的气泡处于中心位置后，旋紧紧固螺栓，固定水平调整板16与桅杆8。

将路径仪接收机利用夹具20固定在滑块27上，路径仪接收机通过测量磁场强度的大小及分布就可以确定长直导线的位置以及埋深，通过数据处理将路径仪接收机与电缆的水平偏差和高度显示在自身的液晶上。

摄像头19与滑块27之间用鹅颈管18柔性连接，调整摄像头19镜头的位置，对准路径仪接收机的液晶屏，摄像头19通过wifi的方式将拍摄到的图像数据传输给pc端上位机，并在pc窗口显示。

在步进电机的带动下，路径仪接收机可以沿着滑台模组14实现x轴方向的移动；液压系统6为桅杆8的上升提供动力，使路径仪接收机能够实现y轴方向的移动；液压系统6和步进电机与上位机连接，上位机与下位机之间可以通信，通过数据处理实现对路径仪接收机x、y两个方向移动的闭环控制。

采用本实用新型对电缆路径仪性能评价时，具体步骤如下：

设定路径仪接收机沿滑台模组14移动的距离(可在0-1m范围内设定任意值)，模拟实际工况中故障电缆与路径仪的水平相对距离，以滑台模组14中间投影点的位置为起始位置，由水平激光测距仪22测量x轴方向相对滑台模组14右侧激光挡板的移动距离，并将距离数据发送到下位机，将路径仪移动至其识别故障电缆的正上方位置，由水平激光测距仪22再次测量x轴方向距离滑台模组14右侧激光挡板的距离，并将其与滑台模组14在中间投影点时水平激光测距仪22发送的距离数据进行比较，两者的差值即为路径仪水平方向测距的偏差值；

通过设定路径仪接收机沿垂直方向移动的距离(可在0-8m范围内设定任意值)，模拟实际工况中故障电缆与路径仪在垂直方向上的相对位置，由垂直激光测距仪21测量y轴方向的移动距离，并将高度数据发送到下位机，通过摄像头19拍摄画面读取路径仪探测到的距离故障电缆的垂直距离，并将其与垂直激光测距仪21发送的高度数据进行比较，两者的差值即为路径仪垂直方向测距的偏差值；

上位机根据下位机输送的测试数据在pc端上位机中显示，输出测试报告并打印。

本实用新型装置底部的支撑圆盘1与支撑螺杆2采用球铰链连接，转腿4可张开和收缩，液压系统6为装置中部的桅杆8上升提供动力，气弹簧10使滑台模组14自动缓慢的旋转至水平或下垂，同时上、下阻尼缓冲件(17、9)将滑台模组14受到的刚性冲击变为柔性冲击。装置上部的滑台模组14旋转到水平时，自锁定位销13将其与水平调整板16固定，实现自锁；水平调整板16下部的七字型紧定手柄17可将滑台模组10调整至水平。本实用新型有效的模拟了路径仪使用的实际工况，即将被检路径仪移动到一定范围内二维平面的任一点，例如通过闭环控制实现路径仪接收机在水平0～1m范围和垂直方向0～8m范围任一点悬停，实现了路径仪水平和埋深的准确度检测，装置主体采用铝合金材料制成，重量小、强度大。

本实用新型具有如下有益效果：

第一、为实现电缆路径仪性能检验，本实用新型采用调整电缆路径接收机与电力电缆相对位置的方法，模拟电缆故障探测过程中用电缆路径仪寻找电力电缆的过程，这种性能评价方法极大的缩减了电缆路径仪性能评价装置所需占地面积；

第二、本实用新型工作时桅杆可以上升到指定高度，移动和存储时可下降到底部，减小所占空间，增加移动灵活性；滑台模组工作时可旋转至水平位置，移动和存储时可旋转至垂直地面，有利于保持滑台模组的直线度，减小所占空间，增加移动灵活性，滑台模组有一定的自重，滑台模组的自动旋转极大地减小了操作过程中的费力程度；转腿工作时展开并固定，增加设备工作时的稳定性，移动和存储时旋转至与底盘侧面平行并固定，减小所占空间，增加移动灵活性，并避免在移动过程中由于路面不平导致的转腿自然张开；

第三、本实用新型支撑圆盘与支撑螺杆采用球铰链连接，两者之间有x、y、z三个转动自由度，可适应有一定坡度的户外工作地面，增加与地面的接触面积，减小接触压强；

第四、本实用新型滑台模组旋转至水平，滑台模组下方的自锁定位销插入水平调整板上的自锁定位孔中，使滑台模组与水平调整板垂直固定，实现自锁的功能；

第五、本实用新型水平调整板下部左右各有一个七字型紧定手柄，旋转七字型紧定手柄，同时观察水平尺，可以将滑台模组调节到水平，调平结束后将在水平调整板下方的腰槽中的紧定螺栓旋紧，固定水平调整板与桅杆，实现滑台模组调平的功能。滑台模组调平结束后将手柄向外拔出，旋转至手柄朝下，不会对滑台模组的旋转造成干涉。旋转支撑螺杆可调节装置底盘每个角的高度，通过观察底盘上的水平仪，实现底盘的调平功能；

第六、本实用新型在桅杆上安装上阻尼缓冲件、下阻尼缓冲件，将滑台模组旋转过程中的刚性冲击变为柔性缓冲。