本發(fā)明涉及一種帶電電纜識別裝置，屬于電力應用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的常見電纜識別方法主要有脈沖極性法、音頻信號法、電阻法和gps同步法等。

脈沖磁場法也稱脈沖極性法，利用高壓試驗設(shè)備對電纜接地回路施加高壓沖擊脈沖直接注入信號，在電纜周圍產(chǎn)生脈沖磁場，再利用接收線圈分別在電纜路徑兩邊測量變化的磁場，最后根據(jù)脈沖磁場相反的初始極性來識別所尋找的電纜。該法優(yōu)點是電磁場變化特征明顯，識別準確；缺點是在操作時必須解開電纜端頭的接地線，將脈沖信號源以串聯(lián)方式接入接地系統(tǒng)，但在電纜運行及檢修的安全規(guī)范中，禁止在運行條件下解除接地。所以脈沖磁場法只能對停運電纜進行識別，無法實施對運行電纜的識別檢測。國內(nèi)外早期的電纜識別檢測技術(shù)大多采用該方法，目前已較少采用。

音頻感應法俗稱信號最大法，用信號發(fā)生器產(chǎn)生音頻信號的發(fā)射電流，并通過非接觸式耦合的方法注入到電纜金屬護套鎧裝層中，音頻信號流向電纜末端并在電纜周圍產(chǎn)生與源信號相同頻率的交變磁場，由于電纜金屬護套鎧裝層的螺旋型結(jié)構(gòu)，該交變磁場又將在相鄰的電纜鎧裝層中產(chǎn)生相同頻率的感生電流，但其數(shù)值較發(fā)射電流在目標電纜中相比要小得多，通過固定頻率的信號耦合感應，檢測不同電纜的信號電流值并進行強弱比較，根據(jù)該電流的強度可以將目標電纜與非目標電纜區(qū)分開來。該法解決了對運行中電力電纜的識別問題，相對于脈沖極性法來說是有進步意義的，但該法需要找到與系統(tǒng)接地相獨立的接地方式時較為準確，如果多回電纜的接地是共同接地（目前普遍采用的建設(shè)方式），則因為遠端接地電阻的差別或缺失，導致每一回電纜的信號流改變甚至無信號流，產(chǎn)生誤判或難以辨別。對多條并列、交叉的電纜，如果識別其中的一條電纜,目前的方法是對目標電纜施加交變信號，在需要識別的電纜部位接收信號,通過對信號幅值大小確定目標電纜.這種方法的弊端是，相鄰的兩條或兩條以上的電纜存在相近的幅度值，很難一次性完成對電纜的識別工作。目前市場上絕大多數(shù)的電纜識別儀器基本采用上述原理，區(qū)別在于源信號的頻率、功率和處理界面有所區(qū)別。

電阻法的基本方法是用回路電阻儀對每一回電纜的接地回路電阻進行測量，阻值相等的為同一根電纜。該方法簡單實用，但由于電纜運行環(huán)境周邊為強電磁場環(huán)境，在不同檢測點存在不同的干擾誤差，準確度難以控制，難以通過等值判斷目標電纜。目前已經(jīng)較少采用。

gps同步法是近年來出現(xiàn)的新方法，通過gps同步授時技術(shù)，通過對檢測信號的方向（相位）甄別，可以實現(xiàn)在線電纜的識別，識別率較高，但應用時兩端始終都需要使用gps信號接收器接受同步信號，對第三方信號的依賴性強，接收和處理時間較長，操作不夠方便；加上城市高層建筑、樹木的遮擋，在信號不穩(wěn)定時，則容易出現(xiàn)誤判。如果在線電纜識別技術(shù)能去掉對gps同步信號的依賴，則在實用性和準確性方面會有較大的提升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種相位角電纜識別儀，不影響電纜的正常運行，保證人身安全；一次測量同時提取幅度和相位信息，為識別結(jié)果判斷提供更全面的參考依據(jù)所以保證了快速查找電纜故障點的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

相位角電纜識別儀，包括電源、功率信號發(fā)生器、相位檢測器和多個鉗式電流互感器，電源為功率信號發(fā)生器、相位檢測器和電流互感器提供電源；鉗式電流互感器a1和鉗式電流互感器a2套裝在目標識別電纜上，鉗式電流互感器b套裝在其他電纜上，功率信號發(fā)生器與鉗式電流互感器a1連接，相位檢測器分別與鉗式電流互感器a2和鉗式電流互感器b相連；功率信號發(fā)生器通過鉗式電流互感器a1將交流信號耦合到目標識別電纜上；鉗式電流互感器a2提取目標識別電纜鎧甲上的交流信號，相位檢測器通過對信號的判別即可對當前測試電纜進行識別。

本發(fā)明的優(yōu)點效果如下：

1、帶電識別，采用耦合方式施加信號，不影響電纜的正常運行，保證人身安全。

2、數(shù)據(jù)處理技術(shù)先進，一次測量同時提取幅度和相位信息，為識別結(jié)果判斷提供更全面的參考依據(jù)。

3、測試信號具有方向信息，測量過程中無需等待同步信號穩(wěn)定，不受外界其他無線信號干擾，即開即用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明電源模塊電路圖。

圖3為本發(fā)明功率信號發(fā)生器電路圖。

圖4為本發(fā)明相位檢測器電路圖。

圖5為本發(fā)明相位檢測器的采樣放大電路圖。

圖1中，1、功率信號發(fā)生器，2、相位檢測器，3、電纜導體，4、電纜鎧甲，l1、目標識別電纜，l2、其它電纜。

具體實施方式

實施例

如圖1所示，相位角電纜識別儀，包括電源、功率信號發(fā)生器1、相位檢測器2和多個鉗式電流互感器，電源為功率信號發(fā)生器、相位檢測器和電流互感器提供電源；鉗式電流互感器a1和鉗式電流互感器a2套裝在目標識別電纜l1上，鉗式電流互感器b套裝在其他電纜l2上，功率信號發(fā)生器與鉗式電流互感器a1連接，相位檢測器分別與鉗式電流互感器a2和鉗式電流互感器b相連；功率信號發(fā)生器通過鉗式電流互感器a1將交流信號耦合到目標識別電纜上；鉗式電流互感器a2提取目標識別電纜鎧甲上的交流信號，相位檢測器通過對信號的判別即可對當前測試電纜進行識別。

電源模塊如圖2所示，所述大容量蓄電池p的正極與所述電阻r的一端、所述電解電容c48的正極、所述電容c49的一端、所述7805穩(wěn)壓管n20的輸入端、所述電解電容c52的正極、所述電容c53的一端、所述7812穩(wěn)壓管n21的輸入端相連，所述電阻r的另一端與所述二極管d的正極相連，所述大容量蓄電池p的負極與所述二極管d的負極、電解電容c48的負極、所述電容c49的另一端、所述7805穩(wěn)壓管n20的接地端、所述電解電容c52的負極、所述電容c53的另一端、所述7812穩(wěn)壓管n21的接地端、系統(tǒng)地gnd相連，所述7805穩(wěn)壓管n20的輸出端與所述電解電容c50的正極、所述電容c51的一端、系統(tǒng)電源vcc相連，所述電解電容c50的負極與所述電容c51的另一端、系統(tǒng)地gnd相連,所述7812穩(wěn)壓管n21的輸出端與所述電解電容c54的正極、所述電容c55的一端、系統(tǒng)電源12vcc相連，所述電解電容c54的負極與所述電容c55的另一端、系統(tǒng)地gnd相連。

電源模塊的主要作用有以下兩點：通過所述二極管d和電阻r來指示電池電量；通過電容濾波和穩(wěn)壓管給控制板提供dc5v和dc12v電源。

功率信號發(fā)生器如圖3所示，所述接插口p1的第1引腳與系統(tǒng)地gnd相連，所述接插口p1的第2引腳、第3引腳分別與所述單片機u1的第10引腳、第11引腳相連；主要作用是給所述單片機u1下載程序，以控制發(fā)射機完成特定的功能。

所述芯片u3的第1引腳與其第8引腳相連，所述芯片u3的第2引腳與系統(tǒng)電源vcc相連，所述芯片u3的第3引腳與系統(tǒng)地gnd相連，所述芯片u3的第6引腳與所述單片機u1的第13引腳相連，所述芯片u3的第7引腳與所述單片機u1的第9引腳相連；該部分電路圖的主要作用是在每次開啟發(fā)射機時能夠使所述單片機u1自動復位，恢復到初始默認狀態(tài)，并且能夠保證所述單片機u1在執(zhí)行程序時不會跑飛死機。

所述單片機u1的第18引腳與所述晶振d2的一端、所述電容c5的一端相連，所述單片機u1的第19引腳與所述晶振d2的另一端、所述電容c4的一端相連，所述電容c4的另一端與所述電容c5的另一端、系統(tǒng)地gnd相連；該部分為所述單片機u1的晶振電路，主要是為指令的控制和執(zhí)行提供穩(wěn)定的時鐘周期，以保證數(shù)據(jù)計算和流程的控制的可靠。

所述單片機u1的第39引腳與所述電容c2的一端相接，所述電容c2的另一端與所述電阻r1的一端、所述三極管q1的基極相連，所述電阻r1的另一端與所述三極管q1的集電極、系統(tǒng)電源vcc、所述電容c1的一端相連，所述電容c1的另一端與電流鉗一端相連，所述三極管q1的發(fā)射極與所述電阻r3的一端、所述電容c3的一端相連，所述電阻r3的另一端與所述電容c3的另一端、系統(tǒng)地gnd、電流鉗另一端相連。該電路的主要作用是所述單片機u1通過內(nèi)部程序產(chǎn)生特定頻率正弦波信號s1，由其第39引腳輸出，經(jīng)由電容c2、電阻r1、三極管q1、電容c1、電阻r3、電容c3組成的信號放大電路，將信號放大之后，再通過鉗式電流互感器將交流信號耦合到目標識別電纜上。

所述單片機u1的第2引腳與所述電阻r2的一端相連，所述電阻r2的另一端與所述二極管d1的負極相連,所述二極管d1的正極與系統(tǒng)電源vcc相連，所述單片機u1的第12引腳與所述電阻r4的一端相連，所述電阻r4的另一端與所述三極管v1的基極相連，所述三極管v1的發(fā)射極與系統(tǒng)地gnd相連，所述三極管v1的集電極與所述蜂鳴器spk1的一端相連,所述蜂鳴器spk1的另一端與系統(tǒng)電源vcc相連。該部分的主要作用是當發(fā)射機將一定頻率的交流信號通過鉗式電流互感器耦合到目標識別電纜上時，單片機u1同時驅(qū)動二極管d1亮起、蜂鳴器spk1響起，以提示發(fā)射機處于正常工作模式。

相位檢測器如圖4所示，所述接插口p2的第1引腳與系統(tǒng)地gnd相連，所述接插口p2的第2引腳、第3引腳分別與所述單片機u2的第10引腳、第11引腳相連；主要作用是給所述單片機u2下載程序，以控制接收機完成特定的功能。

所述芯片u4的第1引腳與其第8引腳相連，所述芯片u4的第2引腳與系統(tǒng)電源vcc相連，所述芯片u4的第3引腳與系統(tǒng)地gnd相連，所述芯片u4的第6引腳與所述單片機u2的第17引腳相連，所述芯片u4的第7引腳與所述單片機u2的第9引腳相連；該部分電路圖的主要作用是在每次開啟接收機時能夠使所述單片機u2自動復位，恢復到初始默認狀態(tài)，并且能夠保證所述單片機u2在執(zhí)行程序時不會跑飛死機。

所述單片機u2的第18引腳與所述晶振d3的一端、所述電容c7的一端相連，所述單片機u2的第19引腳與所述晶振d3的另一端、所述電容c6的一端相連，所述電容c6的另一端與所述電容c7的另一端、系統(tǒng)地gnd相連；該部分為所述單片機u2的晶振電路，主要是為指令的控制和執(zhí)行提供穩(wěn)定的時鐘周期，以保證數(shù)據(jù)計算和流程的控制的可靠。

采樣放大電路如圖5所示，所述隔離變壓器t1的輸入側(cè)與電流鉗的信號輸出端相連，所述隔離變壓器t1的輸出側(cè)一端與所述二極管d1的正極、所述二極管d1的負極、所述運放芯片u2的第3引腳、所述電位器w1的第1引腳、所述電位器w1的第3引腳、所述電位器w2的第1引腳、所述電位器w2的第3引腳、所述電容c1的一端相連，所述隔離變壓器t1的輸出側(cè)另一端與所述二極管d1的負極、所述二極管d1的正極、所述運放芯片u2的第2引腳、所述運放芯片u2的第4引腳、所述電容c3的一端、系統(tǒng)地gnd相連，所述運放芯片u2的第7引腳與系統(tǒng)電源vcc相連，所述電位器w1的第2引腳與所述電容c2的一端相連，所述電位器w2的第2引腳與所述電阻r1的一端相連，所述運放芯片u2的第6引腳與、所述電容c1的另一端、所述電容c2的另一端、所述電阻r1的另一端、所述電容c3的另一端相連。該部分的主要作用是用鉗式電流互感器加到電纜上，提取鎧甲上的交流信號，經(jīng)由隔離變壓器t1消除干擾，再經(jīng)過運放芯片u2及外圍電路進行信號的放大處理，使信號能讓單片機u2識別，信號通過p20、p21、p22、p23端口輸入到單片機內(nèi)部，經(jīng)過內(nèi)部程序的計算比較，以此判斷此信號是否為發(fā)射機發(fā)射的信號，再將計算結(jié)果通過p35、p34、p32端口輸出到led液晶顯示器上，此時操作人員就可以通過液晶顯示屏上獲取測試結(jié)果。

本發(fā)明的工作原理如下：功率信號發(fā)生器將信號加到目標識別電纜上時，目標識別電纜l1的金屬鎧甲上就會產(chǎn)生感應電流i1，規(guī)定電流方向向右（即向檢測端流動）為正。由于鎧甲在兩端是接地的，這樣便與大地構(gòu)成一條電流回路。正常的電流流動路線為：從發(fā)射端經(jīng)鎧甲到接收端，通過接地線流到大地，經(jīng)大地回到發(fā)射端，構(gòu)成回路。

按照上述原理，在檢測端只要測量電纜上是否有與發(fā)射端相同的交流信號即可判斷是否是目標電纜。但實際上，由于和目標識別電纜l1并列在一起的其他電纜的鎧甲都和大地相連，本來從大地回流的電流就會有一部分從其他電纜（例如l2）的金屬鎧甲流回。這樣在檢測其他電纜鎧甲時，也有可能檢測到交流檢測信號。為了確保識別儀檢測結(jié)果的準確性，檢測端必須加上相位檢測功能。因為流經(jīng)其他電纜l2的電流方向始終和流經(jīng)目標識別電纜l1的電流方向相反，這樣檢測端相位與發(fā)射端相位相反即可。但由于發(fā)射和接受信號均為相同頻率的正弦波，如果發(fā)射端和接收端沒有統(tǒng)一的時間基準，是無法判斷是否電流是反向的。為了解決時間基準的問題，在發(fā)射端同時發(fā)射兩個頻率的正弦波，并疊加到電纜的鎧甲上，檢測端通過對兩個頻率的信號進行相對相位檢測即可識別是否是目標電纜。在識別電纜上測得的信號相位為0°，由于電流從功率信號發(fā)生器發(fā)出并注入到識別電纜上，必須由地線返回到功率信號發(fā)生器，那么在其他電纜上測得的相位角必定在180°（即，想要識別的電纜與其它電纜的電流必定相反），通過提供的幅度和相位角信息，能夠得出正確的結(jié)果。