专利名称：数字式电缆绝缘故障自动定位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种电缆绝缘故障检测技木，特别涉及ー种数字式电缆绝缘故障自动定位仪。
背景技术：
当前，由于土地资源紧张，同时为美化环境，电カ电缆在我国也得到了广泛的应用，电カ电缆作为电カ系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电カ系统的安全运行，如果故障发现不及吋，可能导致火灾、大規模停电等较大的事故后果，给国民经济带来不可估量的损失。目前常用的方法是采用行波測量法，这就要求相关从业人员具有熟练的测试技术 和丰富的实践经验，行波法故障测试波形的识别一直是电缆故障测试人员的难题，由于电缆故障测试的波形复杂，识别难度大，测试人员需经专业培训才能胜任，故对测试人员要求较高。另外，目前一部分从事电缆检修、维护的工作人员素质不高，对现代测试方法原理、设备、使用方法了解不够深入。一旦发生电缆故障，这些不利因素将会延误电网恢复供电时间，给国民经济造成损失，给人民生活带来严重影响。因此，就迫切的需要设计ー种低成本且方便易操作的设备来定位电缆故障。
发明内容本实用新型是针对电缆绝缘故障检测方法复杂的问题，提出了ー种数字式电缆绝缘故障自动定位仪，是ー种利用电阻电桥原理测试低阻和高阻的电缆绝缘故障的新型测试装置。本实用新型的技术方案为ー种数字式电缆绝缘故障自动定位仪，包括电源、两个电桥和检测控制部分，电源包括高压电源和低压电源，低压电源后串联第一开关后，给测量电缆长度的第一电桥供电，高压电源后串联第二开关后，接故障定位的第二电桥，ー个数字电位器作为第一电桥和第二电桥的公共臂，检测控制部分包括作为公共臂的数字电位器和检测控制电路，数字电位器的两个固定端连接在被测电缆的任意两相，其中ー项为故障相，数字电位器的滑动端连接高压电源的输出；检测控制电路的控制输出端连接到数字电位器的滑动端，检测控制电路的检测信号端接在电桥的两端，即并联到电位器的两个固定端。所述检测控制电路包括电流采集电路和检测信号处理电路，电流采集电路包括连接高压电源输出的取样电阻和依次串联的放大电路以及与放大电路相连的跟随电路；检测信号处理电路输入接数字电位器两固定端，检测信号处理电路测试电桥两端电压信号依次经过第一级放大电路、滤波电路和第二级放大电路；其中第二级放大电路的输出和电流采集电路中跟随电路的输出连接ー个高速A/D采样电路，高速A/D采样电路的输出端与ー个带有显示的CPU分析与控制系统的输入端相连，CPU分析与控制系统的ー个控制输出连接数字电位器的滑动端，另ー个控制输出通过数字电位器与检测信号处理电路中的ニ级放大电路输入端相连。[0007]本实用新型的有益效果在于本实用新型数字式电缆绝缘故障自动定位仪，比现有的测试仪成本低且易操作。

图I是本实用新型数字式电缆绝缘故障自动定位仪测量电缆长度的原理图；图2是本实用新型数字式电缆绝缘故障自动定位仪测量电缆长度等效电路图；图3是本实用新型数字式电缆绝缘故障自动定位仪测量电缆绝缘故障距离的原通图；图4是本实用新型数字式电缆绝缘故障自动定位仪测量电缆绝缘故障距离的等效电路图；图5是本实用新型数字式电缆绝缘故障自动定位仪检测与控制电路的功能结构 框图；图6是本实用新型数字式电缆绝缘故障自动定位仪电路原理图。
具体实施方式
本装置是集电缆长度測量和电缆绝缘故障定位于一体，即该装置在測量绝缘故障距离之前是要测量电缆长度的，这两步都是基于电桥原理，因此该装置原理为两个简单的电桥。图I为测量电缆长度的原理图，图2为其等效电路图根据測量电桥两端的电压值是否为零，来滑动数字电位器使得电桥平衡
ZL= !Lir2 r5 (I)(图2中r代表滑动电位器，r=rl+r2)其中rl，r2为数字电位器桥臂电阻；r4为定值电阻，r5为2倍的电缆芯线阻值；
可得
;ド；r4 = -- (2)
hも与电缆长度L的关系为￡ =ち1ぴ(3)其中S为电缆的截面积，单位为册B2 ^カ电缆导电系数。20° C的时铜芯电缆的导电系数为57.00 / Q ■ mn1 ,吕芯电纟jk H勺导电系数为33.90 / Q. mm2。
ゐ=2可得出L =び(4)
^ 2か2图3是测量电缆绝缘故障的原理图，图4是其等效原理图(图4中应该为R代表滑动电位器，R=R1+R2，图中的r3和r6分别为怂ム&%.)。当电桥平衡时
R2 r 内 2L~ Ly有f = T ,因为电缆芯线电阻和电缆芯线长度成正比，所以得到故障
Rl h距离4 = YTr l=YTF(5)，图4中的及为绝缘阻值。
I* 2X』尽图3中的高压电源包括与调压器T相连的变压器TV ;连接在变压器TV初级的电压表PV ;串联在变压器TV次级回路中的电流表PA、整流硅堆V以及对大地电容滤波C。如图5所示，检测控制电路包括与高压电源输出串联的电流采样电阻TT两端取出的电流采集电路5和连接在数字电位器3两固定端的测试电桥两端电压的检测信号处理电路4。电流采集电路5包 括连接高电压输出的取样电阻和依次串联的放大电路以及与放大电路相连的跟随电路。检测信号处理电路4依次包括第一级放大电路、滤波电路和第二级放大电路，其中第二级放大电路的输出和电流采集电路中跟随电路的输出连接ー个高速A/D采样电路6，高速A/D采样电路6的输出端与一个带有显示的CPU分析与控制系统7的输入端相连。CPU分析与控制系统7的一个控制输出连接数字电位器3的滑动端；另ー个控制输出通过数字电位器与检测信号处理电路4中的ニ级放大电路输入端相连。图6是整个装置的原理图，数字式电缆绝缘故障自动定位仪，包括电源、两个电桥和检测控制部分，电源包括高压电源2和低压电源I，低压电源I后串联开关Al后，给测量电缆长度的电桥供电，高压电源2后串联开关A2后，给故障定位的电桥使用，检测控制部分包括作为电桥臂的ー个数字电位器3和检测控制电路，数字电位器3的两个固定端连接在被测电缆的任意两相，其中ー项为故障相，该数字电位器3的滑动端连接高电压部分的输出；检测控制电路的控制端连接到数字电位器3的滑动端，检测控制电路的检测信号端接在电桥的两端，即并联到电位器的两个固定端。当測量电缆长度时，开关Al闭合，电桥桥臂相当于S2和S4闭合，此时电桥桥臂电阻为rl、r2、r4、r5.等效电路如图2，电桥的平衡是通过測量电桥两端的电压值是否为零来滑动数字电位器，使得电桥平衡，此时读出的数字电位器的两电阻为rl和r2，当CPU测出的电缆长度后，存储起来，这时断开Al、S7，闭合开关A2，此时为测量电缆绝缘故障的电桥，该电桥桥臂电阻相当于断开S2，S4,闭合SI，S3，其等效电路图如图4。
权利要求1.ー种数字式电缆绝缘故障自动定位仪，其特征在于，包括电源、两个电桥和检测控制部分，电源包括高压电源和低压电源，低压电源后串联第一开关后，给测量电缆长度的第ー电桥供电，高压电源后串联第二开关后，接故障定位的第二电桥，ー个数字电位器作为第一电桥和第二电桥的公共臂，检测控制部分包括作为公共臂的数字电位器和检测控制电路，数字电位器的两个固定端连接在被测电缆的任意两相，其中ー项为故障相，数字电位器的滑动端连接高压电源的输出；检测控制电路的控制输出端连接到数字电位器的滑动端，检测控制电路的检测信号端接在电桥的两端，即并联到电位器的两个固定端。
2.根据权利要求I所述数字式电缆绝缘故障自动定位仪，其特征在于，所述检测控制电路包括电流采集电路和检测信号处理电路，电流采集电路包括连接高压电源输出的取样电阻和依次串联的放大电路以及与放大电路相连的跟随电路；检测信号处理电路输入接数字电位器两固定端，检测信号处理电路测试电桥两端电压信号依次经过第一级放大电路、滤波电路和第二级放大电路；其中第二级放大电路的输出和电流采集电路中跟随电路的输出连接ー个高速A/D采样电路，高速A/D采样电路的输出端与一个带有显示的CPU分析与控制系统的输入端相连，CPU分析与控制系统的ー个控制输出连接数字电位器的滑动端，另 ー个控制输出通过数字电位器与检测信号处理电路中的ニ级放大电路输入端相连。
专利摘要本实用新型涉及一种数字式电缆绝缘故障自动定位仪，电源包括高压电源和低压电源，低压电源后串联第一开关后，给测量电缆长度的第一电桥供电，高压电源后串联第二开关后，接故障定位的第二电桥，一个数字电位器作为第一电桥和第二电桥的公共臂，检测控制部分包括作为公共臂的数字电位器和检测控制电路，数字电位器的两个固定端连接在被测电缆的任意两相，其中一项为故障相，数字电位器的滑动端连接高压电源的输出；检测控制电路的控制输出端连接到数字电位器的滑动端，检测控制电路的检测信号端接在电桥的两端，即并联到电位器的两个固定端。此定位仪是集电缆长度测量和电缆绝缘故障定位于一体，比现有的测试仪成本低且易操作。
文档编号G01R31/08GK202649380SQ20122024729
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者朱武, 张华富, 张佳民, 桂媛, 马维亚 申请人:上海电力学院