专利名称：一种电线电缆故障诊断仪器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电气绝缘及电子电路技术领域，尤其涉及一种智能型的电线电缆故障诊断系统，可以用于查找各种类型、不同耐压等级(380 500kV)电力电缆的任何故障，以及低压电缆、控制电缆、同轴通信电缆和市话电缆的短路与开路故障。
背景技术：
随着我国经济建设的高速发展，地埋电力电缆供电系统在工矿企业、港口、铁路、 机场、国防工程及城市供电等部门的应用越来越广泛。而电缆发生故障是不可避免的，因此有效、快速而准确地诊断及预测电力电缆故障，是确保电力电缆供电系统，尤其是地埋电力电缆供电系统可靠安全运行的保证。造成电力电缆故障的原因各种各样，但从根本上来讲，电力电缆故障是由于故障点的绝缘损坏引起的。所谓电力电缆故障诊断，就是对发生故障的电缆，采用一定的方法和技术途径来检测线缆的绝缘分布情况，从而确定故障的位置。围绕电力电缆故障诊断这一重要技术问题，长期以来国内外科技工作者做了大量的理论探索和实践尝试，提出了不少有用的方法和技术，其中基于传输线理论的时域脉冲方法由于其诸多优点迄今在世界各国普遍应用，然而，在实际应用中一方面由于电缆敷设环境的恶劣和线缆故障的复杂性，电缆故障的检测准确性往往受到操作人员和环境的影响而难以控制；另一方面传统电缆故障检测产品往往由多个仪器装置集成得到，产品操作的安全可靠性不高，并且携带运输和操作都十分不便。

实用新型内容本实用新型所解决的技术问题是提供一种电线电缆故障诊断仪器系统，可以应用在各种供配电系统的电线电缆故障检测领域。能够快速而准确的测寻多种类型、耐压等级电力电缆的故障，并且能够检测线缆波速与长度。为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案一种电线电缆故障诊断仪器系统，其特征在于包括电线电缆故障测试仪、定位信号接收器、故障信号传感器、定位信号传感器、路径信号传感器、路径信号发生器、高能冲击信号发生器；被测电缆一路与电线电缆故障测试仪连接，另一路通过故障信号传感器与电线电缆故障测试仪连接，高能冲击信号发生器分两路与被测电缆连接，路径信号发生器与被测电缆连接，被测电缆经定位信号传感器与定位信号接收器连接，被测电缆经路径信号传感器与定位信号接收器连接。上述的电线电缆故障测试仪包括电源模块、信号处理模块、脉冲控制模块、脉冲产生模块、系统总线控制模块和模数转换模块，反脉冲输入信号经模数转换模块输出到系统总线控制模块，系统总线控制模块一路与信号处理模块连接，另一路依次与脉冲控制模块、 脉冲产生模块连接，电源模块与信号处理模块、脉冲控制模块、模数转换模块连接，上述的脉冲控制模块的芯片型号为EPM3256ATC144-7N。[0009]上述的模数转换模块的芯片型号为AD9214上述的定位信号接收器采用的微控制器型号为P80C31。上述的路径信号发生器采用的微控制器芯片为P89LV51RD2。与现有技术相比，本实用新型的有益效果1、本实用新型的适用性高，可检测于各种规格、380V 500kV不同耐压等级的电力电缆以及各种单根多芯电力电缆或电力电缆网络的所有故障；各种低压电缆、控制电缆、 同轴电缆和市话电缆的短路和开路故障。本实用新型便携易用，系统各部件体积、重量均远远小于现有同类产品，具备可视化操作功能。3、本实用新型安全可靠性高，操作过程中人员与高压设备无物理连接，具备多项保护和闭锁功能。

图1本实用新型的原理示意图；图2本实用新型的电线电缆故障测试仪原理示意图；图3本实用新型的电线电缆故障测试仪的电源模块示意图；图4本实用新型的电线电缆故障测试仪的信号处理模块示意图；图5本实用新型的电线电缆故障测试仪的脉冲控制模块示意图；图6本实用新型的电线电缆故障测试仪的脉冲产生模块示意图；图7本实用新型的电线电缆故障测试仪的系统总线控制模块示意图；图8本实用新型便的电线电缆故障测试仪的模数转换模块示意图；图9本实用新型的定位信号接收器示意图；图10本实用新型的路径信号发生器装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。参见图1，本实用新型便携式电线电缆故障诊断系统主要包括电线电缆故障测试仪、定位信号接收器、故障信号传感器、定位信号传感器、路径信号传感器、路径信号发生器和高能冲击信号发生器。在对线缆的低阻或开路故障距离进行预测时，由电线电缆故障测试仪产生低压脉冲信号输出至连接被测线缆的外部信号接口，同时电线电缆故障测试仪对接口上的信号变化情况进行实时采样，获取采样信号后，电线电缆故障测试仪应用低压时域反射技术进行处理和计算，对线缆的故障距离进行预测并将结果输出至电线电缆故障测试仪的显示屏上；在对线缆的高阻及综合性故障距离进行预测时，由高能冲击信号发生器输出高能脉冲信号至被测故障电缆，线缆上的反射脉冲信号通过故障信号传感器进行采样获取，经过连接端子传输至所述的电线电缆故障测试仪，类似的使用高压时域反射技术对信号进行处理并将预测结果显示在电线电缆故障测试仪的显示屏上；在进行线缆故障的精确定位时，由高能信号冲击发生器产生高能冲击信号对线缆故障点进行击穿，然后使用定位信号传感器获取故障击穿点音频信号，通过连接线将信号传送至定位信号接收器，定位信号接收器同时使用内置的天线获取故障点的电磁信号，与音频信号合成得到故障点的定位信息，并将结果显示在定位信号接收器的显示屏上；在线缆路径寻迹时，由路径信号发生器产生固定的频率信号输出至被测线缆上， 通过连接至定位信号接收器上的路径信号传感器采集对应的频率信号，经过定位信号接收器的处理将线缆的路径信息显示在显示屏上；参见图2，所述电线电缆故障测试仪由电源模块、信号处理模块、脉冲控制模块、 脉冲产生模块、系统总线控制模块和模数转换模块组成。测试仪装置用来进行对线缆故障距离和类型进行预测，采用便携式设计，整机重量1. 6Kg，内置DC12V锂电池供电。参见图3，电源模块产生系统工作所需的数字和模拟电源，主要是2路3. 3VDC数字电源和1路+5VDC模拟电源，2路数字电源使用电源转换芯片TPS7333分别输出至信号处理模块和脉冲控制模块，1路模拟电源由电源芯片60400输出至模数转换模块。参见图4，信号处理模块用来设定输出的脉冲信号脉宽和幅度等参数，并将参数通过系统总线模块送至脉冲控制模块；并且由系统总线模块接收采集到的脉冲反射信号的数字量，对其进行处理，合成故障的预测距离，将结果同样由系统总线模块送至显示屏输出； 为了提高测试的有效距离和精度，采用微控制器作为信号处理和人机界面显示的控制核心，芯片型号为P89LV51 ；参见图5，脉冲控制模块主要按照信号处理模块的设定来产生需要的时域脉冲信号逻辑，此外，还负责将系统总线模块接收到的采样数据进行格式转化，然后再通过系统总线模块送至单片机。采用数字逻辑芯片对脉冲信号的脉宽和形式进行控制，芯片型号为 EPM3256ATC144-7N ；参见图6，系统总线模块为系统其他模块提供信号连接通路，主要负责将信号处理模块的数据与脉冲控制模块和模数转换模块之间的交换；参见图7，脉冲产生模块用来将脉冲控制模块输出的数字脉冲信号进行功率放大， 输出至测试仪装置的输出端子；参见图8，模数转换模块用来接收线缆或传感器采集的反射脉冲信号，对其进行模数转换后，通过系统总线模块和脉冲控制模块送入信号处理模块的单片机进行故障分析， 模拟信号由外部端子输入后，经过前放电路进行电平转换，然后送入模数转换芯片，其中， 前置放大器芯片为AD8041，模数转换模块的芯片型号为AD9214。测试仪信号采样速率最大 50MHz ；故障线缆测试距离7m 200km，最高读数分辨率1. 6m。参见图9，所述的定位信号接收器用于接收线缆故障的精确定位信号和线缆路径寻迹信号，可以通过连接多种不同传感器进行功能切换，外部磁场信号通过天线送至555 定时器进行检测，外部音频信号通过端子同样连接至555定时器检测；两路555定时器的输出送至微控制器来进行合成，使用声磁同步技术合成定位信号，内置天线电磁信号接收频率范围IOOHz 1. 0kHz，并具备故障定位信号可视化的功能，采用DC9V的内置锂电池供电； 采用的微控制器型号为P80C31。参见图10，所述的路径信号发生器装置使用电源转换芯片LM2576和LM317产生数字+3. 3VDC电源，运算放大器LM393组成的检测电路判断信号输出功率的大小，并送入微控制器，由其按照参数设定，通过多路选择开关4067来切换输出功率大小，可以产生周期性的连续电磁信号，输出信号频率IkHz士0. 5Hz，输出最大功率30W，具备输出信号自动功率匹配功能和过载保护功能；使用的微控制器芯片为P89LV51RD2，功率放大器芯片为 AMP175。
权利要求1.一种电线电缆故障诊断仪器系统，其特征在于包括电线电缆故障测试仪、定位信号接收器、故障信号传感器、定位信号传感器、路径信号传感器、路径信号发生器、高能冲击信号发生器；被测电缆一路与电线电缆故障测试仪连接，另一路通过故障信号传感器与电线电缆故障测试仪连接，高能冲击信号发生器分两路与被测电缆连接，路径信号发生器与被测电缆连接，被测电缆经定位信号传感器与定位信号接收器连接，被测电缆经路径信号传感器与定位信号接收器连接。
2.根据权利要求1所述的一种电线电缆故障诊断仪器系统，其特征在于所述的电线电缆故障测试仪包括电源模块、信号处理模块、脉冲控制模块、脉冲产生模块、系统总线控制模块和模数转换模块，反脉冲输入信号经模数转换模块输出到系统总线控制模块，系统总线控制模块一路与信号处理模块连接，另一路依次与脉冲控制模块、脉冲产生模块连接， 电源模块与信号处理模块、脉冲控制模块、模数转换模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种电线电缆故障诊断仪器系统，其特征在于所述的脉冲控制模块的芯片型号为EPM3256ATC144-7N。
4.根据权利要求3所述的一种电线电缆故障诊断仪器系统，其特征在于所述的模数转换模块的芯片型号为AD9214。
5.根据权利要求4所述的一种电线电缆故障诊断仪器系统，其特征在于所述的定位信号接收器采用的微控制器型号为P80C31。
6.根据权利要求5所述的一种电线电缆故障诊断仪器系统，其特征在于所述的路径信号发生器采用的微控制器芯片为P89LV51RD2。
专利摘要本实用新型涉及一种智能型的电线电缆故障诊断系统。本实用新型包括电线电缆故障测试仪、定位信号接收器、故障信号传感器、定位信号传感器、路径信号传感器、路径信号发生器、高能冲击信号发生器；被测电缆一路与电线电缆故障测试仪连接，另一路通过故障信号传感器与电线电缆故障测试仪连接，高能冲击信号发生器分两路与被测电缆连接，路径信号发生器与被测电缆连接，被测电缆经定位信号传感器与定位信号接收器连接，被测电缆经路径信号传感器与定位信号接收器连接。本实用新型的适用性高，可检测于各种规格、380V～500kV不同耐压等级的电力电缆以及各种单根多芯电力电缆或电力电缆网络的所有故障。
文档编号G01R31/11GK202057758SQ20112008710
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者吕宁, 吕高登, 王昌明 申请人:王昌明