專利名稱：一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電氣絕緣及電子電路技術領域，尤其涉及一種智能型的電線電纜故障診斷系統(tǒng)，可以用于查找各種類型、不同耐壓等級(380 500kV)電力電纜的任何故障，以及低壓電纜、控制電纜、同軸通信電纜和市話電纜的短路與開路故障。
背景技術：
隨著我國經濟建設的高速發(fā)展，地埋電力電纜供電系統(tǒng)在工礦企業(yè)、港口、鐵路、 機場、國防工程及城市供電等部門的應用越來越廣泛。而電纜發(fā)生故障是不可避免的，因此有效、快速而準確地診斷及預測電力電纜故障，是確保電力電纜供電系統(tǒng)，尤其是地埋電力電纜供電系統(tǒng)可靠安全運行的保證。造成電力電纜故障的原因各種各樣，但從根本上來講，電力電纜故障是由于故障點的絕緣損壞引起的。所謂電力電纜故障診斷，就是對發(fā)生故障的電纜，采用一定的方法和技術途徑來檢測線纜的絕緣分布情況，從而確定故障的位置。圍繞電力電纜故障診斷這一重要技術問題，長期以來國內外科技工作者做了大量的理論探索和實踐嘗試，提出了不少有用的方法和技術，其中基于傳輸線理論的時域脈沖方法由于其諸多優(yōu)點迄今在世界各國普遍應用，然而，在實際應用中一方面由于電纜敷設環(huán)境的惡劣和線纜故障的復雜性，電纜故障的檢測準確性往往受到操作人員和環(huán)境的影響而難以控制；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)電纜故障檢測產品往往由多個儀器裝置集成得到，產品操作的安全可靠性不高，并且攜帶運輸和操作都十分不便。

實用新型內容本實用新型所解決的技術問題是提供一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)，可以應用在各種供配電系統(tǒng)的電線電纜故障檢測領域。能夠快速而準確的測尋多種類型、耐壓等級電力電纜的故障，并且能夠檢測線纜波速與長度。為解決上述的技術問題，本實用新型采取的技術方案一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)，其特征在于包括電線電纜故障測試儀、定位信號接收器、故障信號傳感器、定位信號傳感器、路徑信號傳感器、路徑信號發(fā)生器、高能沖擊信號發(fā)生器；被測電纜一路與電線電纜故障測試儀連接，另一路通過故障信號傳感器與電線電纜故障測試儀連接，高能沖擊信號發(fā)生器分兩路與被測電纜連接，路徑信號發(fā)生器與被測電纜連接，被測電纜經定位信號傳感器與定位信號接收器連接，被測電纜經路徑信號傳感器與定位信號接收器連接。上述的電線電纜故障測試儀包括電源模塊、信號處理模塊、脈沖控制模塊、脈沖產生模塊、系統(tǒng)總線控制模塊和模數轉換模塊，反脈沖輸入信號經模數轉換模塊輸出到系統(tǒng)總線控制模塊，系統(tǒng)總線控制模塊一路與信號處理模塊連接，另一路依次與脈沖控制模塊、 脈沖產生模塊連接，電源模塊與信號處理模塊、脈沖控制模塊、模數轉換模塊連接，上述的脈沖控制模塊的芯片型號為EPM3256ATC144-7N。[0009]上述的模數轉換模塊的芯片型號為AD9214上述的定位信號接收器采用的微控制器型號為P80C31。上述的路徑信號發(fā)生器采用的微控制器芯片為P89LV51RD2。與現有技術相比，本實用新型的有益效果1、本實用新型的適用性高，可檢測于各種規(guī)格、380V 500kV不同耐壓等級的電力電纜以及各種單根多芯電力電纜或電力電纜網絡的所有故障；各種低壓電纜、控制電纜、 同軸電纜和市話電纜的短路和開路故障。本實用新型便攜易用，系統(tǒng)各部件體積、重量均遠遠小于現有同類產品，具備可視化操作功能。3、本實用新型安全可靠性高，操作過程中人員與高壓設備無物理連接，具備多項保護和閉鎖功能。

圖1本實用新型的原理示意圖；圖2本實用新型的電線電纜故障測試儀原理示意圖；圖3本實用新型的電線電纜故障測試儀的電源模塊示意圖；圖4本實用新型的電線電纜故障測試儀的信號處理模塊示意圖；圖5本實用新型的電線電纜故障測試儀的脈沖控制模塊示意圖；圖6本實用新型的電線電纜故障測試儀的脈沖產生模塊示意圖；圖7本實用新型的電線電纜故障測試儀的系統(tǒng)總線控制模塊示意圖；圖8本實用新型便的電線電纜故障測試儀的模數轉換模塊示意圖；圖9本實用新型的定位信號接收器示意圖；圖10本實用新型的路徑信號發(fā)生器裝置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。參見圖1，本實用新型便攜式電線電纜故障診斷系統(tǒng)主要包括電線電纜故障測試儀、定位信號接收器、故障信號傳感器、定位信號傳感器、路徑信號傳感器、路徑信號發(fā)生器和高能沖擊信號發(fā)生器。在對線纜的低阻或開路故障距離進行預測時，由電線電纜故障測試儀產生低壓脈沖信號輸出至連接被測線纜的外部信號接口，同時電線電纜故障測試儀對接口上的信號變化情況進行實時采樣，獲取采樣信號后，電線電纜故障測試儀應用低壓時域反射技術進行處理和計算，對線纜的故障距離進行預測并將結果輸出至電線電纜故障測試儀的顯示屏上；在對線纜的高阻及綜合性故障距離進行預測時，由高能沖擊信號發(fā)生器輸出高能脈沖信號至被測故障電纜，線纜上的反射脈沖信號通過故障信號傳感器進行采樣獲取，經過連接端子傳輸至所述的電線電纜故障測試儀，類似的使用高壓時域反射技術對信號進行處理并將預測結果顯示在電線電纜故障測試儀的顯示屏上；在進行線纜故障的精確定位時，由高能信號沖擊發(fā)生器產生高能沖擊信號對線纜故障點進行擊穿，然后使用定位信號傳感器獲取故障擊穿點音頻信號，通過連接線將信號傳送至定位信號接收器，定位信號接收器同時使用內置的天線獲取故障點的電磁信號，與音頻信號合成得到故障點的定位信息，并將結果顯示在定位信號接收器的顯示屏上；在線纜路徑尋跡時，由路徑信號發(fā)生器產生固定的頻率信號輸出至被測線纜上， 通過連接至定位信號接收器上的路徑信號傳感器采集對應的頻率信號，經過定位信號接收器的處理將線纜的路徑信息顯示在顯示屏上；參見圖2，所述電線電纜故障測試儀由電源模塊、信號處理模塊、脈沖控制模塊、 脈沖產生模塊、系統(tǒng)總線控制模塊和模數轉換模塊組成。測試儀裝置用來進行對線纜故障距離和類型進行預測，采用便攜式設計，整機重量1. 6Kg，內置DC12V鋰電池供電。參見圖3，電源模塊產生系統(tǒng)工作所需的數字和模擬電源，主要是2路3. 3VDC數字電源和1路+5VDC模擬電源，2路數字電源使用電源轉換芯片TPS7333分別輸出至信號處理模塊和脈沖控制模塊，1路模擬電源由電源芯片60400輸出至模數轉換模塊。參見圖4，信號處理模塊用來設定輸出的脈沖信號脈寬和幅度等參數，并將參數通過系統(tǒng)總線模塊送至脈沖控制模塊；并且由系統(tǒng)總線模塊接收采集到的脈沖反射信號的數字量，對其進行處理，合成故障的預測距離，將結果同樣由系統(tǒng)總線模塊送至顯示屏輸出； 為了提高測試的有效距離和精度，采用微控制器作為信號處理和人機界面顯示的控制核心，芯片型號為P89LV51 ；參見圖5，脈沖控制模塊主要按照信號處理模塊的設定來產生需要的時域脈沖信號邏輯，此外，還負責將系統(tǒng)總線模塊接收到的采樣數據進行格式轉化，然后再通過系統(tǒng)總線模塊送至單片機。采用數字邏輯芯片對脈沖信號的脈寬和形式進行控制，芯片型號為 EPM3256ATC144-7N ；參見圖6，系統(tǒng)總線模塊為系統(tǒng)其他模塊提供信號連接通路，主要負責將信號處理模塊的數據與脈沖控制模塊和模數轉換模塊之間的交換；參見圖7，脈沖產生模塊用來將脈沖控制模塊輸出的數字脈沖信號進行功率放大， 輸出至測試儀裝置的輸出端子；參見圖8，模數轉換模塊用來接收線纜或傳感器采集的反射脈沖信號，對其進行模數轉換后，通過系統(tǒng)總線模塊和脈沖控制模塊送入信號處理模塊的單片機進行故障分析， 模擬信號由外部端子輸入后，經過前放電路進行電平轉換，然后送入模數轉換芯片，其中， 前置放大器芯片為AD8041，模數轉換模塊的芯片型號為AD9214。測試儀信號采樣速率最大 50MHz ；故障線纜測試距離7m 200km，最高讀數分辨率1. 6m。參見圖9，所述的定位信號接收器用于接收線纜故障的精確定位信號和線纜路徑尋跡信號，可以通過連接多種不同傳感器進行功能切換，外部磁場信號通過天線送至555 定時器進行檢測，外部音頻信號通過端子同樣連接至555定時器檢測；兩路555定時器的輸出送至微控制器來進行合成，使用聲磁同步技術合成定位信號，內置天線電磁信號接收頻率范圍IOOHz 1. 0kHz，并具備故障定位信號可視化的功能，采用DC9V的內置鋰電池供電； 采用的微控制器型號為P80C31。參見圖10，所述的路徑信號發(fā)生器裝置使用電源轉換芯片LM2576和LM317產生數字+3. 3VDC電源，運算放大器LM393組成的檢測電路判斷信號輸出功率的大小，并送入微控制器，由其按照參數設定，通過多路選擇開關4067來切換輸出功率大小，可以產生周期性的連續(xù)電磁信號，輸出信號頻率IkHz士0. 5Hz，輸出最大功率30W，具備輸出信號自動功率匹配功能和過載保護功能；使用的微控制器芯片為P89LV51RD2，功率放大器芯片為 AMP175。
權利要求1.一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)，其特征在于包括電線電纜故障測試儀、定位信號接收器、故障信號傳感器、定位信號傳感器、路徑信號傳感器、路徑信號發(fā)生器、高能沖擊信號發(fā)生器；被測電纜一路與電線電纜故障測試儀連接，另一路通過故障信號傳感器與電線電纜故障測試儀連接，高能沖擊信號發(fā)生器分兩路與被測電纜連接，路徑信號發(fā)生器與被測電纜連接，被測電纜經定位信號傳感器與定位信號接收器連接，被測電纜經路徑信號傳感器與定位信號接收器連接。
2.根據權利要求1所述的一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)，其特征在于所述的電線電纜故障測試儀包括電源模塊、信號處理模塊、脈沖控制模塊、脈沖產生模塊、系統(tǒng)總線控制模塊和模數轉換模塊，反脈沖輸入信號經模數轉換模塊輸出到系統(tǒng)總線控制模塊，系統(tǒng)總線控制模塊一路與信號處理模塊連接，另一路依次與脈沖控制模塊、脈沖產生模塊連接， 電源模塊與信號處理模塊、脈沖控制模塊、模數轉換模塊連接。
3.根據權利要求1或2所述的一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)，其特征在于所述的脈沖控制模塊的芯片型號為EPM3256ATC144-7N。
4.根據權利要求3所述的一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)，其特征在于所述的模數轉換模塊的芯片型號為AD9214。
5.根據權利要求4所述的一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)，其特征在于所述的定位信號接收器采用的微控制器型號為P80C31。
6.根據權利要求5所述的一種電線電纜故障診斷儀器系統(tǒng)，其特征在于所述的路徑信號發(fā)生器采用的微控制器芯片為P89LV51RD2。
專利摘要本實用新型涉及一種智能型的電線電纜故障診斷系統(tǒng)。本實用新型包括電線電纜故障測試儀、定位信號接收器、故障信號傳感器、定位信號傳感器、路徑信號傳感器、路徑信號發(fā)生器、高能沖擊信號發(fā)生器；被測電纜一路與電線電纜故障測試儀連接，另一路通過故障信號傳感器與電線電纜故障測試儀連接，高能沖擊信號發(fā)生器分兩路與被測電纜連接，路徑信號發(fā)生器與被測電纜連接，被測電纜經定位信號傳感器與定位信號接收器連接，被測電纜經路徑信號傳感器與定位信號接收器連接。本實用新型的適用性高，可檢測于各種規(guī)格、380V～500kV不同耐壓等級的電力電纜以及各種單根多芯電力電纜或電力電纜網絡的所有故障。
文檔編號G01R31/11GK202057758SQ20112008710
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2011年3月29日
發(fā)明者呂寧, 呂高登, 王昌明 申請人:王昌明