一種新型高壓電纜故障診斷裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電力電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓電纜故障診斷裝置，包括運(yùn)算處理器、溫度傳感器、光纖氣波探測(cè)儀、脈沖信號(hào)接收器、光纖信號(hào)接收發(fā)送器、報(bào)警部分以及電池部分，利用各元件的相互配合，可以準(zhǔn)確的確定電纜中故障發(fā)生點(diǎn)，不僅可以確定故障點(diǎn)的位置，還可以得到發(fā)生故障的具體原因，本實(shí)用新型不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且準(zhǔn)確度非常高。
【專利說明】
一種新型高壓電纜故障診斷裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于電力電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓電纜故障診斷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著我國(guó)城市電網(wǎng)的不斷改造，交聯(lián)聚乙烯電力電纜作為主流產(chǎn)品已經(jīng) 廣泛應(yīng)用于輸電線路和配電網(wǎng)中。
[0003] 北京地區(qū)截止到2004年6月，投運(yùn)的220 kV電壓等級(jí)交聯(lián)聚乙烯電力電纜有83 km，110 kV電壓等級(jí)的有300多km。全國(guó)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已投入運(yùn)行的110 kV及以上的高壓 電纜線路已經(jīng)超過1 〇〇〇 km，最高電壓等級(jí)已達(dá)500 kV。
[0004] 高壓電纜系統(tǒng)故障分類的方法很多，按照故障產(chǎn)生的原因大致分為制造原因、施 工質(zhì)量原因、設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)原因、外力破壞四大類。
[0005] 目前，各電力部分所使用的電力電纜大多數(shù)是交聯(lián)聚乙烯，個(gè)別線路采用充油。
[0006] 如果電纜的制作質(zhì)量(包括電纜主絕緣、護(hù)層絕緣所用的材料及制作工藝)好、運(yùn) 行條件合適，且不受外力破壞等，則電纜絕緣的壽命相當(dāng)長(zhǎng)，設(shè)計(jì)使用壽命達(dá)到30年，但 實(shí)際的使用壽命將超過這個(gè)限制。廣州供電局在2009-2011年間曾截取了運(yùn)行時(shí)間達(dá)到 28年的電纜(包括接頭)在上纜所做老化試驗(yàn)，結(jié)果運(yùn)行條件最差的仍可繼續(xù)運(yùn)行22年。國(guó) 內(nèi)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也證明了這點(diǎn)：制造、敷設(shè)良好的電纜，所發(fā)生的事故大多是由外力破壞引 起的。
[0007] 現(xiàn)在很多單位針對(duì)外力破壞做出了一系列的成果，但是現(xiàn)在所使用的成果效率都 比較低，找到故障部位的方法非常繁瑣，有的甚至出現(xiàn)誤判故障點(diǎn)的情況，現(xiàn)如今針對(duì)電纜 外力破壞的故障還沒有一個(gè)詳細(xì)的成果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實(shí)用新型針對(duì)上述的現(xiàn)有的一些檢測(cè)電纜外力故障裝置效率低、錯(cuò)誤率高以及 步驟繁瑣等問題，設(shè)計(jì)了一種高壓電纜故障診斷裝置。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為，
[0010] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種高壓電纜故障診斷裝置，包括用于計(jì)算故障點(diǎn)到測(cè)量端距 離的運(yùn)算處理器、設(shè)置在電纜上的溫度傳感器、用于監(jiān)測(cè)周圍氣體波動(dòng)的光纖氣波探測(cè)儀、 設(shè)置在測(cè)量端的脈沖信號(hào)接收器、用于接受和傳輸信號(hào)的光纖信號(hào)接收發(fā)送器、報(bào)警部分 以及用于給整個(gè)裝置提供供電的電池部分，所述溫度傳感器與光纖氣波探測(cè)儀組成故障檢 測(cè)機(jī)構(gòu)。
[0011] 作為優(yōu)選，所述故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置在電纜上，所述故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)與故障檢測(cè)機(jī)構(gòu) 之間的距離為0.5m~3m。
[0012] 作為優(yōu)選，所述光纖信號(hào)處理器可以選用光敏管器件。
[0013] 作為優(yōu)選，所述運(yùn)算處理器包括微處理器以及儲(chǔ)存器。
[0014] 作為優(yōu)選，所述報(bào)警部分包括信號(hào)接收器、顯示屏裝置以及設(shè)置在顯示屏裝置上 的報(bào)警器。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于，
[0016] 1、本實(shí)用新型利用各元件的相互配合，可以準(zhǔn)確的確定電纜中故障發(fā)生點(diǎn)，不僅 可以確定故障點(diǎn)的位置，還可以得到發(fā)生故障的具體原因，本實(shí)用新型不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且 準(zhǔn)確度非常高。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要 使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例， 對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0018] 圖1為高壓電纜故障診斷裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0019] 圖2為脈沖測(cè)量波形分析折線圖；
[0020]表1為常用線纜波速參照表；
[0021] 以上各圖中，1、報(bào)警部分;2、光纖信號(hào)接收發(fā)送器;3、運(yùn)算處理器;4、脈沖信號(hào)接 收器;5、故障檢測(cè)機(jī)構(gòu);501、光纖氣波探測(cè)儀;502、溫度傳感器;6、電池部分;7、電纜。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí) 施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí) 施例中的特征可以相互組合。
[0023] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是，本實(shí)用 新型還可以采用不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本實(shí)用新型并不限于下面公開 說明書的具體實(shí)施例的限制。
[0024] 實(shí)施例1，如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種高壓電纜故障診斷裝置，包括運(yùn)算處 理器3、溫度傳感器502、光纖氣波探測(cè)儀501、脈沖信號(hào)接收器4、光纖信號(hào)接收發(fā)送器2、報(bào) 警部分1以及電池部分6。
[0025] 光纖信號(hào)接收發(fā)送器2主要是接收相關(guān)元件發(fā)出的信號(hào)，并將該信號(hào)傳遞出去，選 用光纖元件的主要原因是考慮到電纜的所在位置，以為電纜為了節(jié)省空間，大部分的電纜 線路都被安放在地下，如果不選用光纖的信號(hào)接收發(fā)送器的話，效率是非常低的，有很多時(shí) 候信號(hào)是發(fā)送不出去的，選用光纖信號(hào)接收發(fā)送器2可以很快的將接收到的信號(hào)發(fā)送出去， 可以大大提高整個(gè)裝置的工作效率，為了能夠更清楚的認(rèn)識(shí)到是哪一處的信號(hào)，可以將整 個(gè)電纜網(wǎng)上的若干個(gè)光線信號(hào)接收發(fā)送器進(jìn)行逐一編號(hào)，即每一個(gè)光纖信號(hào)接收發(fā)送器2 為一個(gè)編號(hào)，即每一個(gè)編號(hào)則代表每一根電纜;溫度傳感器502設(shè)置在電纜上，主要是為了 時(shí)時(shí)檢測(cè)電纜的溫度，對(duì)于外力破壞而言，電纜由于一些原因發(fā)生短路所發(fā)生的故障是最 難解決的，非常不容易找到，因?yàn)殡娎|發(fā)生短路擊穿的時(shí)候，該處的電流會(huì)瞬間增大，產(chǎn)生 大量的熱量，換一個(gè)角度想，如果在電纜的某處突然產(chǎn)生高溫現(xiàn)象的話，則可以認(rèn)為該部分 有可能發(fā)生了短路擊穿現(xiàn)象，溫度傳感器502感受到該電纜處的溫度迅速升高時(shí)，即將這一 信號(hào)傳輸給光線信號(hào)接收發(fā)送器，則由光線信號(hào)接收發(fā)送器將信號(hào)傳輸給報(bào)警部分1，即實(shí) 現(xiàn)了監(jiān)測(cè)并報(bào)警的目的；光纖氣波探測(cè)儀501主要是用于檢測(cè)周圍氣體波動(dòng)的變化，比如 說，周圍的事物每做一個(gè)動(dòng)作或者出現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象都會(huì)對(duì)周圍的氣體產(chǎn)生一個(gè)效果，每一個(gè) 事物所產(chǎn)生的波動(dòng)效果也是不同的，光纖氣波探測(cè)儀501將電纜周圍環(huán)境由于溫度迅速上 升對(duì)周圍氣體所產(chǎn)生的波動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，并將該檢測(cè)信號(hào)傳遞給光纖信號(hào)接收發(fā)送器2， 光纖信號(hào)接收發(fā)送器2將接收的信號(hào)傳遞給報(bào)警部分1，這對(duì)不同的波動(dòng)，實(shí)用新型人利用 這樣不用的波動(dòng)，還可以判斷出電纜由于什么情況發(fā)生的溫度迅速上升，從另一個(gè)面將就 可以詳細(xì)的分析出是什么原因?qū)е碌?，即選用相應(yīng)的對(duì)策;運(yùn)算處理器3以及脈沖信號(hào)接收 器4這兩種元件的設(shè)置，是為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)目的，如果將電纜看做一條傳輸線，信號(hào)在傳輸線 里傳播，遇到阻抗不匹配的地方，信號(hào)就會(huì)有一部分能量反射回去，只要知道信號(hào)在電纜中 的傳播速度和和傳播時(shí)間就能得到故障點(diǎn)到測(cè)量端的距離，脈沖信號(hào)接收器4主要是為了 接收反射回來(lái)的信號(hào)，并將該信號(hào)發(fā)送給運(yùn)算處理器3,對(duì)于運(yùn)算處理器3而言主要是在其 內(nèi)部設(shè)計(jì)了一類算法(下面就詳細(xì)的介紹一下該算法，在真空中的傳播速度為3 X108m/S， 對(duì)于信號(hào)在導(dǎo)體中的傳播速度接近光速，可取2.6 X108m/S。我們利用相關(guān)儀器測(cè)得發(fā)射脈 沖和接收脈沖之間的時(shí)間差t，使用公式即可計(jì)算出故障點(diǎn)到測(cè)量端的距離:S=VXAt/2;
[0026]信號(hào)在電纜中的速度如圖2所示，對(duì)于完好電纜時(shí)刻是脈沖發(fā)射的時(shí)間，t2時(shí) 刻是脈沖在終端反射的時(shí)間，t3時(shí)刻是脈沖信號(hào)在終端第二次反射的時(shí)間，則AtKts-tD/ 2或者At=t 3-t2,計(jì)算得到的S就是電纜的全長(zhǎng);對(duì)于短路故障電纜:以時(shí)刻是脈沖發(fā)射的時(shí) 間，〖 2時(shí)刻是脈沖信號(hào)在短路故障點(diǎn)反射的時(shí)間，t3時(shí)刻是脈沖信號(hào)在終端反射的時(shí)間，t4 時(shí)刻是脈沖號(hào)在短路故障點(diǎn)第二次反射的時(shí)間。則At=(t2-tl)/2或者At=t4-t3，計(jì)算所 得的就是短路故障點(diǎn)到測(cè)量端的距離；對(duì)于開路故障電纜時(shí)刻是脈沖發(fā)射的時(shí)間，^時(shí) 刻是脈沖信號(hào)在開路故障點(diǎn)反射的時(shí)間，t 3時(shí)刻是脈沖信號(hào)在開路故障點(diǎn)第二次反射的時(shí) 間，則AtKts-ti)/〗或者At=t3-t2,計(jì)算所得S就是開路故障點(diǎn)到測(cè)量端的距離;常用的電 纜波速參考值如表1所示）；
[0028]電池部分6實(shí)用新型人則采用節(jié)能用電，主要是利用電磁感應(yīng)的原理，即當(dāng)電纜內(nèi) 有電流通過時(shí)，外部電流感應(yīng)器將會(huì)工作，從而帶動(dòng)內(nèi)部的相關(guān)部件運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生電量，以供 本實(shí)用新型的整個(gè)裝置使用;本裝置可以根據(jù)各元件以及電纜的長(zhǎng)度適當(dāng)設(shè)置故障檢測(cè)裝 置的個(gè)數(shù)。
[0029] 下面詳細(xì)的說一下本實(shí)用新型的工作原理，國(guó)家規(guī)定每段電纜的長(zhǎng)度不準(zhǔn)超過 250m，本裝置可以以每根電纜為實(shí)施單位，即在每一根電纜上設(shè)置本實(shí)用新型中所提到的 裝置，如圖1所示，運(yùn)算處理器3以及脈沖信號(hào)接收器4則設(shè)置在電纜與電纜的連接處，這樣 可以更清楚的分析出相對(duì)本根電纜故障點(diǎn)的所在位置，即故障點(diǎn)到該處的距離，具體的計(jì) 算方法已經(jīng)在上述中說清楚了；如果在電纜上的某處發(fā)生短路時(shí)，該處則會(huì)產(chǎn)生大量的熱 量，溫度傳感器502則將信號(hào)傳輸給光纖信號(hào)接收發(fā)送器2,此時(shí)由于該處周圍受到溫度的 影響，其周圍的氣體則會(huì)發(fā)生波動(dòng)，光纖氣波探測(cè)儀501則將該波動(dòng)進(jìn)行記錄，并進(jìn)行分析， 并將分析的情況以信號(hào)的形式傳遞給光纖信號(hào)接收發(fā)送器2,運(yùn)算處理器3也將運(yùn)算的信號(hào) 傳遞給光纖信號(hào)接收發(fā)送器2,這個(gè)過程完畢之后，光纖信號(hào)接收發(fā)送器2中則會(huì)有以下信 息，1、這一根電纜的代號(hào)，2、發(fā)生故障點(diǎn)的溫度，3、空氣的波動(dòng)情況以及故障情況，4、故障 點(diǎn)到測(cè)量處的距離，光纖信號(hào)接收發(fā)送器2將上述信息傳輸給報(bào)警部分1，即實(shí)現(xiàn)了本裝置 的目的，本實(shí)用新型則通過多方位證實(shí)故障點(diǎn)的具體情況，可以使施工人員很清楚的找到 故障點(diǎn)，以及查清故障原因，選用怎樣的故障應(yīng)對(duì)方案。
[0030] 為了使本裝置效果更好，本實(shí)用新型還做了以下改進(jìn)，述故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)5設(shè)置在電 纜上，所述故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)5與故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)5之間的距離為0.5m~3m，由于各元件工作范圍的 限制，最好將兩者之間的距離選為〇. 5m~3m，這個(gè)也是實(shí)用新型人經(jīng)過大量的試驗(yàn)所得出的 結(jié)論;光纖信號(hào)處理器可以選用光敏管器件;運(yùn)算處理器3包括微處理器以及儲(chǔ)存器，微處 理器主要是進(jìn)行運(yùn)算，有一些數(shù)據(jù)是必須儲(chǔ)存在運(yùn)算處理器3內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算的，也是為了提高 準(zhǔn)確度和工作效率;報(bào)警部分1包括信號(hào)接收器、顯示屏裝置以及設(shè)置在顯示屏裝置上的報(bào) 警器，診斷裝置的設(shè)置主要是為了將信息第一時(shí)間傳遞給相關(guān)人員，相應(yīng)的提高了工作效 率。
[0031] 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本實(shí)用新型作其它形式 的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同 變化的等效實(shí)施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí) 用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新 型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高壓電纜故障診斷裝置，其特征在于，包括用于計(jì)算故障點(diǎn)到測(cè)量端距離的運(yùn) 算處理器、設(shè)置在電纜上的溫度傳感器、用于監(jiān)測(cè)周圍氣體波動(dòng)的光纖氣波探測(cè)儀、設(shè)置在 測(cè)量端的脈沖信號(hào)接收器、用于接受和傳輸信號(hào)的光纖信號(hào)接收發(fā)送器、報(bào)警部分以及用 于給整個(gè)裝置提供供電的電池部分，所述溫度傳感器與光纖氣波探測(cè)儀組成故障檢測(cè)機(jī) 構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電纜故障診斷裝置，其特征在于，所述故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置 在電纜上，所述故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)與故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)之間的距離為〇. 5m~3m。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓電纜故障診斷裝置，其特征在于，所述光纖信號(hào)處理器可 以選用光敏管器件。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓電纜故障診斷裝置，其特征在于，所述運(yùn)算處理器包括微 處理器以及儲(chǔ)存器。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓電纜故障診斷裝置，其特征在于，所述報(bào)警部分包括信號(hào) 接收器、顯示屏裝置以及設(shè)置在顯示屏裝置上的報(bào)警器。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK205643604SQ201620510290
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】姜利田, 王樹勇, 張宏軍, 張錦明, 張振波, 劉曉光, 劉偉成, 耿寶春, 劉金光
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山東省電力公司壽光市供電公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司