專利名稱：電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電故障的探測領(lǐng)域，尤其涉及對電力電纜高阻故障點(diǎn)的檢測和定位。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活的用電量日益增加，對電力的需求量越來越大，要求電網(wǎng)的安全運(yùn)行也越來越高。
作為連接各種電氣設(shè)備、傳輸和分配電能的電力電纜，已逐漸取代了架空線的位置。電纜供電的傳輸性能在城鄉(xiāng)內(nèi)比架空線既穩(wěn)定，可靠性高，且占地小，不會造成對市容的影響，也不受自然環(huán)境的制約，從而提高了供電的安全性。大量采用地下電力電纜線路取代架空輸電線路的輸配電方式已成為國內(nèi)外輸配電網(wǎng)絡(luò)今后發(fā)展的主要趨勢。
電力電纜在電力系統(tǒng)中作為傳輸和分配電能以及連接各種電氣設(shè)備等的載體，起著關(guān)鍵性的作用，因此，維護(hù)電纜的安全運(yùn)行，是一項(xiàng)至關(guān)重要的工作。
理論上認(rèn)為，電力電纜受外界環(huán)境因素和人為因素影響較小，安全運(yùn)行的可靠性很高。但是，長期積累的電力電纜運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)研究結(jié)果證實(shí)，電力電纜線路在投入運(yùn)行后的1～5年內(nèi)的這段時期容易發(fā)生電纜運(yùn)行故障。
電力電纜運(yùn)行故障的主要原因是外力破壞、電纜附件制造質(zhì)量缺陷、電纜安裝質(zhì)量缺陷或電纜本體制造質(zhì)量缺陷等因素。
電纜發(fā)生故障的情況比較復(fù)雜，為了縮短故障的查找和檢修的時間，不致影響正常的供電，必須采取快速有效的測尋方法，才能既快又準(zhǔn)地將故障點(diǎn)查找出來并進(jìn)行搶修。
電力電纜故障測試一般分為兩個步驟一是“粗測”，二是“定點(diǎn)”。首先，根據(jù)故障現(xiàn)象選擇正確的測試方法，測出故障點(diǎn)的大概范圍，即“粗測”；然后，再用設(shè)備確定故障點(diǎn)的具體位置，即“定點(diǎn)”。
公開日為1995年4月26日，公開號為CN1101984A的中國發(fā)明專利申請中公開了一種“檢測電纜斷線點(diǎn)的高壓放電法”，此方法是將一高壓小電流發(fā)生器的輸出端接在斷線對的一側(cè)，斷線對另一側(cè)短路。高壓電必在斷線點(diǎn)處產(chǎn)生放電現(xiàn)象，而放電現(xiàn)象又要產(chǎn)生聲音。用一帶探頭的收音機(jī)，將探頭3沿電纜外皮移動，當(dāng)移動到有放電聲處，此位置就是斷線點(diǎn)。
但是該方法只能適應(yīng)短途、近距離敷設(shè)電纜的小范圍檢測和故障查找(即前述的“定點(diǎn)”檢測)，其檢測速度慢，易受周圍電磁場的干擾，對檢測環(huán)境和使用者的要求較高，對于長距離敷設(shè)的電纜、采用直埋方式敷設(shè)的電纜或周圍環(huán)境電磁干擾大的場合并不適用。
公告日為1992年4月8日，審定號CN1013618B的中國專利公開了一種“電力設(shè)備接地故障的探測系統(tǒng)和裝置”，其把兩個光磁傳感器分開安裝在電纜的區(qū)段之兩端，把來自光磁傳感器的信號通過與之相連的光纖電纜傳輸?shù)脚c之相連的光一電轉(zhuǎn)換電路，鑒別電路根據(jù)光一電轉(zhuǎn)換電路的輸出信號來判定是否發(fā)生了接地故障以及故障在何處，且根據(jù)光一電轉(zhuǎn)換電路輸出信號間的磁值差或相位或二者結(jié)合來進(jìn)行判斷。其雖然解決了長距離敷設(shè)電纜的檢測問題，但是整個檢測裝置涉及到光磁傳感器和與所檢測之電纜等長的光纖電纜，實(shí)施成本較高，需在電纜敷設(shè)時將光纖電纜同步敷設(shè)，不適應(yīng)對已敷設(shè)好的電纜進(jìn)行故障點(diǎn)檢測，用戶實(shí)施起來有一定的困難。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠在長距離范圍內(nèi)對直敷、直埋或穿非金屬管敷設(shè)的電纜之電纜故障點(diǎn)進(jìn)行快速初步測定、簡單實(shí)用、制作成本低廉的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，包括信號發(fā)生部分和信號接收部分，其信號發(fā)生部分的輸出端與故障電纜的一端相連，其信號接收部分可沿電纜的敷設(shè)路徑進(jìn)行移動，其特征是所述的信號發(fā)生部分包括高壓直流脈沖發(fā)生單元、續(xù)弧單元、音頻信號注入單元和放電單元，所述高壓直流脈沖發(fā)生單元、續(xù)弧單元和音頻信號注入單元的輸出端并聯(lián)或串聯(lián)后，接在放電單元的一端，放電單元的另一端與故障電纜一端相連；其所述的高壓直流脈沖發(fā)生單元對故障電纜放電，在其故障點(diǎn)點(diǎn)燃電??；所述的續(xù)弧單元對已經(jīng)引燃的電弧補(bǔ)充能量，延長電弧存續(xù)時間；所述的音頻信號注入單元在電弧穩(wěn)定存在的時間段內(nèi)，對電纜疊加一個音頻脈動直流電流；所述的信號接收部分為磁場檢測、放大和顯示裝置。
其中，所述的高壓直流脈沖發(fā)生單元包括直流高壓發(fā)生器9、高壓電容C1及限流電阻R1；直流高壓發(fā)生器9的輸出端與高壓電容C1及限流電阻R1的一端連接，高壓電容C1的另一端接地，限流電阻R1的另一端與放電單元的一端連接；其直流高壓發(fā)生器對高壓電容進(jìn)行充電，限流電阻對高壓電容的放電電流發(fā)揮阻尼作用。
其所述的續(xù)弧單元包括直流電源10、電容C2和單向?qū)ㄆ骷D1；所述的音頻信號注入單元包括直流電源11、大功率電力電子開關(guān)12、單向?qū)ㄆ骷D5、音頻方波發(fā)生器13和控制電路14；其中，電容C2并接在直流電源10的兩端，直流電源10的輸出端與單向?qū)ㄆ骷D1的一端連接，單向?qū)ㄆ骷D1的另一端與放電單元的一端連接；直流電源11的輸出端與大功率電力電子開關(guān)12的輸入端連接，大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷D5與放電單元的一端連接，控制電路14經(jīng)音頻方波發(fā)生器13與大功率電力電子開關(guān)器件12的控制端連接；其直流電源10對電容C2充電，通過單向?qū)ㄆ骷D1自動向已經(jīng)引燃的電弧補(bǔ)續(xù)電流，使電弧的存續(xù)時間延長；其單向?qū)ㄆ骷D1起到單向隔離的作用；其直流電源11和音頻方波發(fā)生器13在大功率電力電子開關(guān)12的控制下，在已引燃電弧的基礎(chǔ)上向電纜疊加注入一個間歇性的音頻脈動直流電流；其單向?qū)ㄆ骷D5起到單向隔離的作用；其大功率電力電子開關(guān)由音頻方波發(fā)生器和控制電路控制其的導(dǎo)通和關(guān)斷。
或者，其續(xù)弧單元包括直流電源10、電容C2和單向?qū)ㄆ骷D1；所述的音頻信號注入單元包括直流電源11、大功率電力電子開關(guān)12、單向?qū)ㄆ骷D3、VD5、音頻方波發(fā)生器13和控制電路14；其中，直流電源10和直流電源11串聯(lián)，電容C2和單向?qū)ㄆ骷D1并接在直流電源10的兩端；直流電源11的輸出端與大功率電力電子開關(guān)12的輸入端連接，大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷D5與放電單元的一端連接，控制電路14經(jīng)音頻方波發(fā)生器13與大功率電力電子開關(guān)器件12的控制端連接；單向?qū)ㄆ骷D5并接在直流電源10和直流電源11的串接點(diǎn)和大功率電力電子開關(guān)12的輸出端之間；其直流電源10對電容C2充電，通過單向?qū)ㄆ骷D1、VD3和VD5自動向已經(jīng)引燃的電弧補(bǔ)續(xù)電流，使電弧的存續(xù)時間延長；其單向?qū)ㄆ骷D1起到單向隔離的作用；其直流電源11和音頻方波發(fā)生器13在大功率電力電子開關(guān)12的控制下，在已引燃電弧的基礎(chǔ)上向電纜疊加注入一個間歇性的音頻脈動直流電流；其單向?qū)ㄆ骷D3和VD5起到單向隔離的作用；其大功率電力電子開關(guān)由音頻方波發(fā)生器和控制電路控制其的導(dǎo)通和關(guān)斷。
再或者，所述的續(xù)弧單元包括直流電源10、電容C2和單向?qū)ㄆ骷D1；所述的音頻信號注入單元包括至少兩組直流電源11A、11B，每組直流電源對應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)、單向?qū)ㄆ骷?、音頻方波發(fā)生器和控制電路；其中，電容C2并接在直流電源10的兩端，直流電源10的輸出端與單向?qū)ㄆ骷D1的一端連接，單向?qū)ㄆ骷D1的另一端與放電單元的一端連接；直流電源11A、11B與續(xù)弧單元的直流電源10串聯(lián)設(shè)置，直流電源11A、11B的輸出端分別與對應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)的輸入端連接，各大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷c放電單元的一端連接，各控制電路經(jīng)音頻方波發(fā)生器與對應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)器件的控制端連接。
在上述直流電源10與單向?qū)ㄆ骷D1之間或大功率電力電子開關(guān)與單向?qū)ㄆ骷D5之間，設(shè)置有限流電阻R2或R3；其中，電阻R2用于延長電弧存續(xù)的時間；電阻R3用于保護(hù)大功率電力電子開關(guān)器件。
其所述的放電單元8是高壓繼電器、由電磁鐵帶動的觸點(diǎn)或放電間隙可調(diào)整的放電球。
上述的大功率電力電子開關(guān)可以是IGBT、大功率三極管、MOS管或其他大功率電力電子開關(guān)器件。
上述的單向?qū)ㄆ骷梢允枪瓒?、二極管或可控硅。
上述的控制電路包括振蕩器電路和單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的脈沖觸發(fā)電路。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.使用音頻脈沖信號疊加注入的方式，使被測電纜在故障點(diǎn)之前產(chǎn)生一個易被檢測到的音頻電流磁場，當(dāng)使用者帶著磁場信號接收器沿電纜行進(jìn)時，能明確的知道是否已走過故障點(diǎn)，能夠?qū)Ω鞣N直敷、直埋或穿管敷設(shè)的電纜之故障點(diǎn)進(jìn)行快速、初步的測定；2.所用原理和方法簡單、實(shí)用，可在大面積的范圍內(nèi)快速地判斷故障點(diǎn)的大致位置，可大大縮短長距離敷設(shè)電纜的故障查找時間和處理工作量，減少停電故障對用戶所造成的損失；3.其裝置制作成本相對低廉，易于為用戶接受，便于推廣。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型檢測裝置的一種連接示意圖；圖2是本實(shí)用新型檢測裝置的另一種連接示意圖；圖3是本實(shí)用新型檢測裝置的再一種連接示意圖；圖4是本實(shí)用新型檢測裝置的又一種連接示意圖；
圖5是圖1中各點(diǎn)的波形示意圖；圖6是音頻方波發(fā)生器實(shí)施例的線路圖；圖7是控制電路實(shí)施例的線路圖；圖8是控制電路各點(diǎn)的波形示意圖；圖9是直流高壓發(fā)生器實(shí)施例的線路圖；圖10是直流電源實(shí)施例的線路圖。
圖中1為本檢測裝置，2為音頻磁場信號接收器，3為待測故障電纜，4為故障點(diǎn)，5為高壓直流脈沖發(fā)生單元，6為續(xù)弧單元，7為音頻信號注入單元，8為放電單元，9為直流高壓發(fā)生器，10、11、11A、11B為直流電源，12、12A、12B為大功率電力電子開關(guān)，13為音頻方波發(fā)生器，14為控制電路。
具體實(shí)施方式
圖1中，電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置包括信號發(fā)生部分1和信號接收部分2，其信號發(fā)生部分的輸出端與故障電纜3的一端相連，其信號接收部分可沿電纜的敷設(shè)路徑進(jìn)行移動。
其中，信號發(fā)生部分包括高壓直流脈沖發(fā)生單元5、續(xù)弧單元6、音頻信號注入單元7和放電單元8，高壓直流脈沖發(fā)生單元、續(xù)弧單元和音頻信號注入單元的輸出端并聯(lián)或串聯(lián)(本圖中為并聯(lián)形式)后，接在放電單元的一端，放電單元的另一端與故障電纜一端相連，電纜的故障點(diǎn)用4表示。
其所述的高壓直流脈沖發(fā)生單元對故障電纜放電，在其故障點(diǎn)點(diǎn)燃電弧；所述的續(xù)弧單元對已經(jīng)引燃的電弧補(bǔ)充能量，延長電弧存續(xù)時間；所述的音頻信號注入單元在電弧穩(wěn)定存在的時間段內(nèi)，對電纜疊加一個音頻脈動直流電流；所述的信號接收部分為磁場檢測、放大和顯示裝置。
具體的，高壓直流脈沖發(fā)生單元5包括直流高壓發(fā)生器9、高壓電容C1及限流電阻R1；直流高壓發(fā)生器9的輸出端與高壓電容C1及限流電阻R1的一端連接，高壓電容C1的另一端接地，限流電阻R1的另一端與放電單元的一端連接。
其直流高壓發(fā)生器對高壓電容進(jìn)行充電，限流電阻對高壓電容的放電電流發(fā)揮阻尼作用。
續(xù)弧單元6包括直流電源10(為了便于理解，圖中以電池符號代表，下同)、電容C2和單向?qū)ㄆ骷D1；音頻信號注入單元7包括直流電源11、大功率電力電子開關(guān)12、單向?qū)ㄆ骷D5、音頻方波發(fā)生器13和控制電路14；其中，電容C2并接在直流電源10的兩端，直流電源10的輸出端與單向?qū)ㄆ骷D1的一端連接，單向?qū)ㄆ骷D1的另一端與放電單元的一端連接；直流電源11的輸出端與大功率電力電子開關(guān)12的輸入端連接，大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷D5與放電單元的一端連接，控制電路14經(jīng)音頻方波發(fā)生器13與大功率電力電子開關(guān)器件12的控制端連接。
其直流電源10對電容C2充電，通過單向?qū)ㄆ骷D1自動向已經(jīng)引燃的電弧補(bǔ)續(xù)電流，使電弧的存續(xù)時間延長；其單向?qū)ㄆ骷D1起到單向隔離的作用；其直流電源11和音頻方波發(fā)生器13在大功率電力電子開關(guān)12的控制下，在已引燃電弧的基礎(chǔ)上向電纜疊加注入一個大幅值的間歇性的音頻脈動直流電流；其單向?qū)ㄆ骷D5起到單向隔離的作用；其大功率電力電子開關(guān)由音頻方波發(fā)生器和控制電路控制其的導(dǎo)通和關(guān)斷。
直流高壓發(fā)生器9可以由工頻高壓變壓器和高壓硅堆組成，或?yàn)殚_關(guān)電源形式的中頻或高頻直流高壓發(fā)生器。
直流高壓發(fā)生器對高壓電容進(jìn)行充電，限流電阻對高壓電容的放電電流發(fā)揮阻尼作用。由單元內(nèi)部的單向?qū)ㄔ?硅堆之單向?qū)щ娞匦詫?shí)現(xiàn)單元之間的保護(hù)和對故障電纜的放電。
高壓直流發(fā)生器的輸出電壓宜在3000V以上。本圖中的直流高壓發(fā)生器為負(fù)極性輸出。
其中的限流電阻R1根據(jù)高壓直流脈沖發(fā)生單元輸出電壓的不同，其阻值可在10Ω～1000Ω之間選擇。
續(xù)弧單元中的電容C2的電容量宜大于C1的電容量，C2的容量大，有利于續(xù)弧時間的延長。
大功率電力電子開關(guān)可以是IGBT、大功率三極管、MOS管或其他大功率電力電子開關(guān)器件，其型號的選擇如下IGBTBSM75GB120DN2、BSM100GB120DN2、SKM 100GAR 123D、FF100R12KS4或FMG2G75US120；大功率MOS管STE50DE100、IXFB80N50Q、IXFB38N100Q、IRFIB5N50L或IRFPS40N60K；可關(guān)斷可控硅5SGA 06D4502。
大功率電力電子開關(guān)由音頻方波發(fā)生器和控制電路控制其的導(dǎo)通和關(guān)斷。
其單向?qū)ㄆ骷D1～VD5可以是硅堆、二極管或可控硅。
控制電路中的時間控制電路控制音頻方波發(fā)生器在放電裝置(如果放電裝置是可控的)閉合后的若干毫秒開始運(yùn)行，也可以是用一個電流脈沖檢測裝置檢測到高壓直流脈沖發(fā)生單元的脈沖電流輸出后，啟動時間控制電路，使其控制音頻方波發(fā)生器在電弧點(diǎn)燃的若干毫秒開始運(yùn)行。
音頻方波發(fā)生器在開始運(yùn)行若干毫秒后，時間控制電路控制其停止工作，在音頻方波發(fā)生器工作之前和停止工作之后，大功率電力電子開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)。
音頻方波發(fā)生器的運(yùn)行時間應(yīng)短于高壓直流脈沖發(fā)生單元和續(xù)弧單元在電纜故障點(diǎn)上引起電弧的時間。
在所述的直流電源10與單向?qū)ㄆ骷D1之間或大功率電力電子開關(guān)與單向?qū)ㄆ骷D5之間，還設(shè)置有限流電阻R2或R3；其中，電阻R2用于延長電弧存續(xù)的時間；電阻R3用于保護(hù)大功率電力電子開關(guān)器件。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，兩者選用歐姆級的電阻即可。
放電單元8為高壓繼電器、由電磁鐵帶動的觸點(diǎn)或放電間隙可調(diào)整的放電球，此屬現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳屬。
信號接受部分為磁場檢測、放大和顯示裝置，此屬現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳屬。
在本圖中，續(xù)弧單元和音頻信號之間實(shí)質(zhì)上為電流的疊加關(guān)系。
通過以上的裝置及其連接關(guān)系，在待測電纜上注入了間歇的大幅值的音頻脈動直流電流，此音頻電流在電纜故障點(diǎn)4處被電弧短路，不再繼續(xù)向前傳播，通過磁場檢測、放大和顯示裝置接收此電流通過電纜輻射出的磁場，故障點(diǎn)之前音頻磁場的幅值大大高于故障點(diǎn)之后的音頻磁場幅值，通過這種方法即可判斷出磁場檢測裝置處與故障點(diǎn)前方或后方。
圖2中，續(xù)弧單元與音頻信號注入單元之間采用串聯(lián)形式連接。
其續(xù)弧單元包括直流電源10、電容C2和單向?qū)ㄆ骷D1；音頻信號注入單元包括直流電源11、大功率電力電子開關(guān)12、單向?qū)ㄆ骷D3、VD5、音頻方波發(fā)生器13和控制電路14。
其中，直流電源10和直流電源11串聯(lián)，電容C2和單向?qū)ㄆ骷D1并接在直流電源10的兩端。
直流電源11的輸出端與大功率電力電子開關(guān)12的輸入端連接，大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷D5與放電單元的一端連接，控制電路14經(jīng)音頻方波發(fā)生器13與大功率電力電子開關(guān)器件12的控制端連接。
單向?qū)ㄆ骷D5并接在直流電源10和直流電源11的串接點(diǎn)和大功率電力電子開關(guān)12的輸出端之間。
其直流電源10對電容C2充電，通過單向?qū)ㄆ骷D1、VD3和VD5自動向已經(jīng)引燃的電弧補(bǔ)續(xù)電流，使電弧的存續(xù)時間延長；其單向?qū)ㄆ骷D1起到單向隔離的作用。
其直流電源11和音頻方波發(fā)生器13在大功率電力電子開關(guān)12的控制下，在已引燃電弧的基礎(chǔ)上向電纜疊加注入一個間歇性的音頻脈動直流電流；其單向?qū)ㄆ骷D3和VD5起到單向隔離的作用；其大功率電力電子開關(guān)由音頻方波發(fā)生器和控制電路控制其的導(dǎo)通和關(guān)斷。
其余同圖1。
在本圖中，續(xù)弧單元和音頻信號之間實(shí)質(zhì)上為電流/電壓的疊加關(guān)系。
采用直流電源10和11串聯(lián)的目的，是可以減少直流電源11的電壓和容量，可以減小整個裝置的體積和對直流電源的要求，更有利于工程化和提高其實(shí)用性。
圖3中，音頻信號注入單元采用兩級串聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)形式，續(xù)弧單元與音頻信號注入單元之間采用串聯(lián)形式連接。
其音頻信號注入單元包括至少兩組直流電源11A、11B，每組直流電源對應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)、單向?qū)ㄆ骷⒁纛l方波發(fā)生器和控制電路(圖中為了簡化，未示出音頻方波發(fā)生器和控制電路，下同)。
其中，直流電源11A、11B與續(xù)弧單元的直流電源10串聯(lián)設(shè)置，直流電源11A、11B的輸出端分別與對應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)的輸入端連接，各大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷c放電單元的一端連接，各控制電路經(jīng)音頻方波發(fā)生器與對應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)器件的控制端連接。
其余同圖1或圖2。
設(shè)置至少兩組直流電源11A和11B，每組直流電源對應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)、單向?qū)ㄆ骷?、音頻方波發(fā)生器和控制電路，其目的是降低對大功率電力電子開關(guān)的耐壓要求，降低直流電源11A和11B的電壓等級，以減小整個裝置的體積和制造成本。
圖4中，按照上述思路，續(xù)弧單元亦可采用兩組或更多的直流電源串接的電路結(jié)構(gòu)形式，本圖實(shí)施例中其續(xù)弧單元即采用兩組直流電源10A、10B串聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)形式，以進(jìn)一步降低對各組直流電源的電壓和容量的要求，其具體線路本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)很容易即可實(shí)現(xiàn)，在此不再詳細(xì)敘述。
其余同圖1、2或3。
圖5中，以圖1的電路結(jié)構(gòu)為例來說明本裝置各點(diǎn)的工作波形，以幫助理解本實(shí)用新型的工作原理。
其中，A為高壓直流脈沖發(fā)生單元單獨(dú)工作時的輸出電壓波形圖，B為續(xù)弧單元單獨(dú)工作時的輸出電壓波形圖，C為音頻信號注入單元單獨(dú)工作時的輸出電壓波形圖，D為各單元聯(lián)合工作時，向電纜最中注入的信號電壓波形圖，E為信號接收機(jī)在電纜故障點(diǎn)之前接收到的信號，經(jīng)過諧振、濾波、放大后的信號波形圖，F(xiàn)為信號接收機(jī)在電纜故障點(diǎn)之后接收到的信號，經(jīng)過諧振、濾波、放大后的信號波形圖。
可見A的放電時間極短，B的放電時間大大延長，C輸出音頻脈動直流，三者迭加達(dá)到D的效果，通過比較E和F可見，磁場檢測裝置在故障點(diǎn)之前接收到的信號遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于故障點(diǎn)之后的信號。
圖6為音頻方波發(fā)生器13的一種實(shí)現(xiàn)方式，由時基集成電路555(圖中IC編號為U401)及其外圍電路組成振蕩器電路，其3腳輸出音頻方波信號，其由PORT1控制口經(jīng)過與門來控制允許輸出或禁止輸出，最終信號由PORT2口輸出，PORT1高電平(邏輯1)允許輸出，低電平(邏輯0禁止輸出)，禁止輸出時PORT2的電平為低電平。
圖中的U402為常規(guī)的與門電路，其他元件無特殊要求。
音頻方波發(fā)生器可以采用常規(guī)的方波發(fā)生電路，亦可采用常規(guī)的正弦波發(fā)生電路經(jīng)變換/整形后得到需要的方波信號，此屬現(xiàn)有技術(shù)，不再敘述。
圖7為控制電路10的一種實(shí)現(xiàn)方式，控制電路由U501時基集成電路555組成振蕩器電路，來控制放電裝置8的合或分，輸出高電平(邏輯1)控制放電裝置8的觸點(diǎn)閉合，輸出低電平(邏輯0)控制放電裝置8的觸點(diǎn)分開。輸出邏輯1的時間在0.1秒至1秒之間，輸出邏輯0的時間為1秒至10秒之間(見圖8中H點(diǎn)的波形)。
此外，由C503、R504構(gòu)成微分電路，VD501控制只允許正極性脈沖通過，將H點(diǎn)的信號上升沿轉(zhuǎn)化為正極性尖脈沖，VT501、R503組成反相器電路，將正極性尖脈沖變?yōu)樨?fù)極性尖脈沖(見圖8中I點(diǎn)波形)。此尖脈沖觸發(fā)由U502時基集成電路555組成的單穩(wěn)態(tài)電路一，輸出一固定寬度的正極性脈沖(見圖8中J點(diǎn)的波形)。此信號經(jīng)過R506、VT502、R507構(gòu)成的反相器將其變?yōu)樨?fù)極性脈沖(見圖8中K點(diǎn)波形)。此脈沖經(jīng)過C506、R508、VD502構(gòu)成的微分電路和單向?qū)娐穼⑵渖仙剞D(zhuǎn)化為負(fù)極性尖脈沖(見圖8中L點(diǎn)波形)。此尖脈沖觸發(fā)由U503時基集成電路555組成的單穩(wěn)態(tài)電路二，輸出一固定寬度的正極性脈沖(見圖8中M點(diǎn)的波形)。
可見，單穩(wěn)態(tài)電路一的作用是產(chǎn)生單穩(wěn)態(tài)電路二的觸發(fā)信號，此觸發(fā)信號晚于放電裝置觸點(diǎn)閉合后若干毫秒，單穩(wěn)態(tài)電路二產(chǎn)生音頻方波發(fā)生器的控制信號，此信號控制音頻方波發(fā)生器輸出若干毫秒后停止輸出，停止輸出的時刻一定是在放電裝置觸點(diǎn)分開之前。
圖8為控制電路各點(diǎn)的波形示意圖，其具體含義在對圖7的描述中已有敘述。
圖9為直流高壓發(fā)生器9的一種實(shí)現(xiàn)方式，由T101高壓工頻變壓器對輸入的220V交流市電進(jìn)行升壓，由V101硅堆進(jìn)行單向?qū)刂?，由R101進(jìn)行限流保護(hù)。
圖10為直流電源的一種實(shí)現(xiàn)方式，由T201工頻變壓器對輸入的220V交流市電進(jìn)行變壓和隔離，由B201整流橋進(jìn)行整流，由R201進(jìn)行限流保護(hù)。
采用上述方法和裝置進(jìn)行實(shí)地測試，其測試結(jié)果如下

通過上述數(shù)據(jù)可以看出，本實(shí)用新型能夠在長距離的范圍內(nèi)對直敷、直埋或穿管敷設(shè)的電纜之電纜故障點(diǎn)進(jìn)行快速初步測定，其信號強(qiáng)度對比明顯，易于為使用者所掌握和實(shí)施。
由于本實(shí)用新型采用在待測電纜上注入一疊加音頻脈動直流電流信號并檢測其電流磁場的方式進(jìn)行檢測，當(dāng)使用者帶著磁場信號接收器沿電纜行進(jìn)時，能明確的知道是否已走過故障點(diǎn)，對各種直敷、直埋或穿管敷設(shè)的電纜，可在大面積的范圍內(nèi)快速地判斷故障點(diǎn)的大致位置，可大大縮短長距離敷設(shè)電纜的故障查找時間和處理工作量，減少停電故障對用戶所造成的損失，其裝置制作成本相對低廉，易于為用戶接受和實(shí)施，便于推廣。
本實(shí)用新型可廣泛用于各種直埋、穿非金屬管敷設(shè)或電纜隧道敷設(shè)的電纜的故障檢測領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，包括信號發(fā)生部分和信號接收部分，其信號發(fā)生部分的輸出端與故障電纜的一端相連，其信號接收部分可沿電纜的敷設(shè)路徑進(jìn)行移動，其特征是所述的信號發(fā)生部分包括高壓直流脈沖發(fā)生單元、續(xù)弧單元、音頻信號注入單元和放電單元，所述高壓直流脈沖發(fā)生單元、續(xù)弧單元和音頻信號注入單元的輸出端并聯(lián)或串聯(lián)后，接在放電單元的一端，放電單元的另一端與故障電纜一端相連；所述的信號接收部分為磁場檢測、放大和顯示裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是所述的高壓直流脈沖發(fā)生單元包括直流高壓發(fā)生器(9)、高壓電容(C1)及限流電阻(R1)；其中，直流高壓發(fā)生器(9)的輸出端與高壓電容(C1)及限流電阻(R1)的一端連接，高壓電容(C1)的另一端接地，限流電阻(R1)的另一端與放電單元的一端連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是所述的續(xù)弧單元包括直流電源(10)、電容(C2)和單向?qū)ㄆ骷?VD1)；所述的音頻信號注入單元包括直流電源(11)、大功率電力電子開關(guān)(12)、單向?qū)ㄆ骷?VD5)、音頻方波發(fā)生器(13)和控制電路(14)；其中，電容(C2)并接在直流電源(10)的兩端，直流電源(10)的輸出端與單向?qū)ㄆ骷?VD1)的一端連接，單向?qū)ㄆ骷?VD1)的另一端與放電單元的一端連接；直流電源(11)的輸出端與大功率電力電子開關(guān)(12)的輸入端連接，大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷?VD5)與放電單元的一端連接，控制電路(14)經(jīng)音頻方波發(fā)生器(13)與大功率電力電子開關(guān)器件(12)的控制端連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是所述的續(xù)弧單元包括直流電源(10)、電容(C2)和單向?qū)ㄆ骷?VD1)；所述的音頻信號注入單元包括直流電源(11)、大功率電力電子開關(guān)(12)、單向?qū)ㄆ骷?VD3)、(VD5)、音頻方波發(fā)生器(13)和控制電路(14)；其中，直流電源(10)和直流電源(11)串聯(lián)，電容(C2)和單向?qū)ㄆ骷?VD1)并接在直流電源(10)的兩端；直流電源(11)的輸出端與大功率電力電子開關(guān)(12)的輸入端連接，大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷?VD5)與放電單元的一端連接，控制電路(14)經(jīng)音頻方波發(fā)生器(13)與大功率電力電子開關(guān)器件(12)的控制端連接；單向?qū)ㄆ骷?VD5)并接在直流電源(10)和直流電源(11)的串接點(diǎn)和大功率電力電子開關(guān)(12)的輸出端之間。
5按照權(quán)利要求1所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是所述的續(xù)弧單元包括直流電源(10)、電容(C2)和單向?qū)ㄆ骷?VD1)；所述的音頻信號注入單元包括至少兩組直流電源(11A)、(11B)，每組直流電源對應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)、單向?qū)ㄆ骷?、音頻方波發(fā)生器和控制電路；其中，電容(C2)并接在直流電源(10)的兩端，直流電源(10)的輸出端與單向?qū)ㄆ骷?VD1)的一端連接，單向?qū)ㄆ骷?VD1)的另一端與放電單元的一端連接；直流電源(11A)、(11B)與續(xù)弧單元的直流電源(10)串聯(lián)設(shè)置，直流電源(11A)、(11B)的輸出端分別與對應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)的輸入端連接，各大功率電力電子開關(guān)的輸出端經(jīng)單向?qū)ㄆ骷c放電單元的一端連接，各控制電路經(jīng)音頻方波發(fā)生器與對應(yīng)的大功率電力電子開關(guān)器件的控制端連接。
6.按照權(quán)利要求3、4或5所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是在所述的直流電源(10)與單向?qū)ㄆ骷?VD1)之間或大功率電力電子開關(guān)與單向?qū)ㄆ骷?VD5)之間，設(shè)置有限流電阻(R2)或(R3)。
7.按照權(quán)利要求1所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是所述的放電單元(8)是高壓繼電器、由電磁鐵帶動的觸點(diǎn)或放電間隙可調(diào)整的放電球。
8.按照權(quán)利要求3、4或5所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是所述的大功率電力電子開關(guān)可以是IGBT、大功率三極管、MOS管或其他大功率電力電子開關(guān)器件。
9.按照權(quán)利要求3、4或5所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是所述的單向?qū)ㄆ骷梢允枪瓒?、二極管或可控硅。
10.按照權(quán)利要求3、4或5所述的電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，其特征是所述的控制電路包括振蕩器電路和單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的脈沖觸發(fā)電路。
專利摘要一種電纜故障預(yù)定點(diǎn)檢測裝置，屬電故障探測領(lǐng)域。包括信號發(fā)生部分和信號接收部分，其信號發(fā)生部分的輸出端與故障電纜的一端相連，其信號接收部分可沿電纜的敷設(shè)路徑進(jìn)行移動，其特征是信號發(fā)生部分包括高壓直流脈沖發(fā)生單元、續(xù)弧單元、音頻信號注入單元和放電單元，高壓直流脈沖發(fā)生單元、續(xù)弧單元和音頻信號注入單元的輸出端并聯(lián)或串聯(lián)后，接在放電單元的一端，放電單元的另一端與故障電纜一端相連；信號接收部分為磁場檢測、放大和顯示裝置。本實(shí)用新型可大大縮短長距離敷設(shè)電纜的故障查找時間和處理工作量，其裝置制作成本相對低廉，便于推廣?？蓮V泛用于各種直埋、穿非金屬管敷設(shè)或電纜隧道敷設(shè)的電纜的故障檢測領(lǐng)域。
文檔編號G01R31/02GK2874521SQ20052002441
公開日2007年2月28日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者李桂義, 陳宗軍 申請人:淄博威特電氣有限公司