CN100381826C - 测试电力电缆设备是否带电的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种测试电力电缆设备是否带电的检测方法，属测量领域。其特征是用感应探头采集电缆每相电流所产生之磁场信号，形成一表述被测电力电缆每一相之磁场连续变化情况的模拟信号并进行A/D转换和储存；将上述信号送入后续的处理、计算、图形显示或绘制装置，得到磁场信号的连续变化曲线；将磁场信号变化曲线的相位、幅值关系与工频信号源和环境背景磁场信号的相位、幅值关系进行比较，若三相磁场信号变化曲线的相位关系符合工频信号源的相位关系，且其幅值大于环境背景磁场信号之幅值，则判断被测电缆处于带电状态。能通过相位关系的不同，来区分开运行电缆、热备用电缆与废弃电缆、非并网运行电缆，可广泛用于各种电力电缆设备的是否带电检测。
Description
技术领域
本发明属于测量领域，尤其涉及一种通过测量电缆之磁场信号的相关特性来判断电缆是否带电的检测方法。
背景技术
用于或曾用于电力传输或分配的电缆设备称为电力电缆设备(简称电缆，下同)。
随着社会的进步和工农业生产的发展，尤其在近20年的城市建设的迅速发展，电缆的用量急剧提高。很多城市已经规定在市区不准使用架空线路，大面积的开展、实施了“架空线路入地”工程(即将原由架空线路构成的输电线路或电力网络，由地埋电缆所构成的地下输电线路或电力网络来替代)。
电缆与架空线比较具有下列优点：
1.供电质量好，可靠性高，不易受周围环境和污染的影响。
2.线间绝缘距离小，占地少。
3.地下敷设时，不占地面与空间，既安全可靠，又美观。
由于电缆的用量越来越大，并且年代久远，又可能多次施工，造成根据资料无法判断哪条电缆是运行电缆还是废弃电缆或者备用电缆、设备是否运行中，甚至造成施工无法进行。因此现场施工人员一直需要迫切一种能够检测电力电缆、设备是否带电的方法。
目前，检测电力电缆设备是否带电的方法主要有下面几种：
1.听电流声音法：此方法最简单，通过线圈检测电缆周围的磁场信号，通过信号的放大，变成声音信号输出，根据声音信号的大小来判断电缆是否有点。由于这种方法在实际使用过程中无法排除环境中电磁信号的干扰和影响，因此只适用于早期电缆敷设很少时的情况。
2.外加信号法：通过对某一条电缆施加具有一定电磁特征的特征信号，通过检测这一信号的走向和路径，来判断是否是加信号的电缆。此方法避开了有无电的判断，有很大的改进，提高了识别电缆设备的可靠性。现在主要流行此种方法。此方法已经不再关心是否带电，而是找出特定的电缆设备即可。此方法在电缆敷设施工资料齐全、清楚的情况，可以准确判断施加信号的电缆。但是，对于无法施加信号的情况，不能使用此方法进行检测。
公开日为2005年3月23日，公开号为CN 1598599A的中国发明专利申请中公开了一种“高压分相峰值切点验电法”，其利用三相线中，任意一根相线在正负半周峰值时，在其垂直向下安全距离以外的任一测点上，磁力线切线与竖直面呈30°±5°的规律进行测量，其测量方法是将绕有线圈的磁棒作为检测器件，置于被测相线垂直向下安全距离以外的任一测点上，磁棒与该测点处的磁力线切线重合，测出该相线峰值电磁信号，通过改变磁棒在测点位置处的测试方向或改变其测距，根据磁棒感应信号的变化判断该相线的峰值电磁信号是否存在，即可判断该相线是否带电。
但是，该方法只适合于对高压输电线路或变电所中高压汇流排(俗称母排或铜排)等三相导体之物理间距较大情况下的是否带电判断，对于电缆，由于其特殊的结构(三相芯线的物理间距很小)，其使用检测结果只能类似于前述的听电流声音法，仍无法实施。
同时，由于电缆、设备中的感应电流亦是50HZ/60HZ的正弦(或余弦)波的交流信号及其谐波信号，其高频分量丰富，故采用上述方法无法区分电缆设备上存在的感应信号和共阻信号，不能判断其检测到信号的是由该电缆本身带电之磁场所产生的还是由感应电之磁场所产生的，所以该技术方案亦不能适应于在多根电缆集中敷设(如电缆沟或电缆桥架)情况下其中一根电缆的是否有电判断。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种测试电力电缆设备是否带电的检测方法。其引入了工频及其谐波的相位关系，通过相位关系和幅值的比较和判断，解决了热备用电缆与废弃电缆和没有并网运行电缆的划分问题，使判断结果更准确，杜绝了误判的可能；同时，由于不用施加外部信号，检测、使用起来更加方便、简便。
本发明的技术方案是：提供一种测试电力电缆设备是否带电的检测方法，其特征是：
(1)用磁感应探头采集被测电力电缆每一相电流所产生之多个周期波形的磁场信号，形成一表述被测电力电缆每一相之磁场连续变化情况的模拟信号；
(2)将上述的模拟信号进行A/D转换，形成对应的数字信号并储存；
(3)将上述储存的数字信号依次送入后续的处理装置和计算装置，然后再送入图形显示或绘制装置，分别显示或绘制出被测电缆各相磁场信号的连续变化曲线；
(4)将被测电缆的三相磁场信号变化曲线的相位关系与工频信号源的相位关系进行相应的比较，同时将被测电缆的三相磁场信号变化曲线的幅值与环境背景磁场信号之幅值进行相应的比较；
(5)如果被测电缆的三相磁场信号变化曲线的相位关系符合工频信号源的相位关系，且其幅值大于环境背景磁场信号之幅值，则判断被测电缆处于带电状态；
(6)将上述的判断结果转变为可识别的声、光、数字或波形信号进行输出。
具体的，其磁感应探头紧靠在被测电缆的外皮上采集被测电力电缆每一相所产生的磁场信号。
上述工频信号源的相位关系为三相的相位差为120°。
其所述的磁感应探头为空心或带铁芯的线圈。
更进一步地，上述的磁感应探头数量为一个，该探头分别探测被测电缆每一相电流所产生之多个周期波形的磁场信号，形成一表述被测电力电缆每一相之磁场连续变化情况的模拟信号，进行A/D转换后形成对应的数字信号并储存，再分别依次送入后续的处理装置和计算装置，然后再送入图形显示或绘制装置，分别显示或绘制出被测电缆各相磁场信号的连续变化曲线。
或者，上述的磁感应探头数量为三个，每个探头对应探测被测电缆某一相电流所产生之多个周期波形的磁场信号，形成一表述被测电力电缆每一相之磁场连续变化情况的模拟信号，进行A/D转换后形成对应的数字信号并储存，再分别依次送入后续的处理装置和计算装置，然后再送入图形显示或绘制装置，分别显示或绘制出被测电缆各相磁场信号的连续变化曲线。
上述的多个周期波形至少为两个完整的周期波形。
与现有技术比较，本发明的优点是：
1.采用相位、幅值同时比较的方法，可以通过相位关系的不同，来区分开运行电缆、热备用电缆与废弃电缆及没有并网运行电缆；
2.由于无需施加外部信号，检测使用起来更加方便、简便
3.在幅值检测/判断的基础上，引入了工频及其谐波的相位关系，使判断结果更准确，杜绝了误判的可能。
附图说明
图1是本发明检测方法的流程图；
图2是不运行电缆和废弃电缆的磁场信号分布示意图；
图3为运行电缆产生的磁场信号分布示意图；
图4为采用本发明方法的检测装置之功能电路方框图。
图中1为电缆，2为电缆芯线，3为不运行电缆和废弃电缆的磁场磁力线分布结构，4为运行或热备用状态电缆的磁场磁力线分布结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1中，本发明的检测方法具体如下：
(1)用磁感应探头采集被测电力电缆每一相电流所产生之多个周期波形的磁场信号，形成一表述被测电力电缆每一相之磁场连续变化情况的模拟信号；
(2)将上述的模拟信号进行A/D转换，形成对应的数字信号并储存；
(3)将上述储存的数字信号依次送入后续的处理装置和计算装置，然后再送入图形显示或绘制装置，分别显示或绘制出被测电缆各相磁场信号的连续变化曲线；
(4)将被测电缆的三相磁场信号变化曲线的相位关系与工频信号源的相位关系进行相应的比较，同时将被测电缆的三相磁场信号变化曲线的幅值与环境信号之幅值进行相应的比较；
(5)如果被测电缆的三相磁场信号变化曲线的相位关系符合工频信号源的相位关系，且其幅值大于环境信号之幅值，则判断被测电缆处于带电状态；
(6)将上述的判断结果转变为可识别的声、光、数字或波形信号进行输出。
图2中，对于不运行或废弃的电缆1，电缆上存在有感应信号和共阻信号，芯线2中的感应电流都是50HZ/60HZ的正弦(或余弦)波的交流信号及其谐波信号，高频分量丰富，其测得的磁场信号3之特点为三相磁场之相位相同，其信号幅值与环境背景磁场信号的幅值接近。
图3中，对于运行或热备用状态电缆，其芯线2中通过的电流为工频电流，其三相电流的相位差是120°，其电流所产生之磁场磁力线的信号幅值大于环境背景磁场信号的幅值。
本发明正是利用图2和图3磁场信号分布之相位及幅值上的差别，来判断被测电缆设备是否带电。
图4中，所采用的测试装置至少应该包括如本图所示信号检测单元、A/D转换单元、信号存储单元、计算单元、波形生成及显示单元、波形比较单元和判断结果输出单元。
为了提高整个装置的灵敏度和稳定性，还可以采用整形、滤波、限幅、放大等功能电路对信号进行进一步的处理。
由于上述的磁感应信号检测、模拟信号的A/D转换、储存、计算、比较、波形显示以及将比较结果转变为可识别的声、光、数字或波形信号进行输出等技术以及整形、滤波、限幅、放大等功能电路均为公知技术，本领域的技术人员在掌握本发明之检测、判断原理后完全可以实现本发明之实施方案，故其具体的线路方案及工作过程在此不再叙述。
实施例1：
测得电缆沟中某一电缆三相的磁场信号之相位夹角为120°，环境背景磁场信号的幅值为5％，电缆三相磁场信号之幅值为45％～55％，根据图3的原理，故判定其为带电运行电缆。
此处磁场信号的的幅值为经过试验，设定某一感应电压范围为标准的相对值(下同)。
上述环境背景磁场信号的产生原因：在电缆沟中，会有多条电缆，这多条电缆都会产生磁场，这时整个区域都会有50/60Hz电流产生的磁场，这时整个电缆沟区域空间中都会有磁场，故称之为环境背景磁场信号。
在实际测试过程中，需将磁感应探头紧靠在被测电缆的外皮上，来采集被测电力电缆每一相所产生的磁场信号。
为了测试结果的可靠、准确，测试周期定位5个波形周期。
在上述测试过程中，使用市售的各种型号之磁感应传感器均可，亦可自制空心或带有铁心的感应线圈作为磁感应传感器；其检测信号的A/D转换、储存、计算、显示采用上海贝汉电子有限公司的900X系列电力质量与谐波综合分析仪来完成，磁感应传感器接在原电流钳的转接线上即可。
实施例2：
测得电缆桥架上某一电缆三相的磁场信号之相位夹角为120°，环境背景磁场信号的幅值为20％，电缆三相磁场信号之幅值为18％～22％，根据图3的原理，故判定其为热备用状态电缆。
采用台湾固纬MDS系列数字存储示波器或GOS系列类比式示波器，磁感应传感器接在其信号输入端即可。
其余同实施例1。
实施例3：
测得电缆桥架上某一电缆三相的磁场信号之相位夹角为0°，环境背景磁场信号的幅值为15％，电缆三相磁场信号之幅值为15％附近，磁场信号主要为高频，幅值无明显波动，根据图2的原理，故判定其为非带电电缆。
采用北京现代电子有限责任公司TDS30XXX系列数字存储示波器，磁感应传感器接在其信号输入端即可。
其余同实施例1。
实施例4：
测得某一地埋电缆三相的磁场信号之相位夹角为0°，环境背景磁场信号的幅值为20％，电缆三相磁场信号之幅值为20％，根据图2的原理，故判定其为废弃电缆。
采用专利号为ZL 03272258.3的中国实用新型专利中所公开的三钳图形相位伏安表作为图形显示装置，在原接电流钳的部位接入磁感应传感器即可。
其余同实施例1。
实施例5：
测得某一地埋电缆三相的磁场信号之相位夹角为120°，环境背景磁场信号的幅值为20％，电缆三相磁场信号之幅值为20％，根据图3的原理，故判定其为没有并网运行的电缆。
其余同实施例1。
由于本发明采用相位、幅值同时比较的方法，可以通过相位关系的不同，来区分开热备用电缆与废弃电缆和没有并网运行电缆，在幅值检测/判断的基础上，引入了工频及其谐波的相位关系，使判断结果更准确，杜绝了误判的可能。同时，由于无需施加外部信号，检测使用起来更加方便、简便。
本发明可广泛用于各种电力电缆设备的是否带电检测领域。
Claims (7)
1.一种测试电力电缆设备是否带电的检测方法，其特征是：
(1)用磁感应探头采集被测电力电缆每一相电流所产生之多个周期波形的磁场信号，形成一表述被测电力电缆每一相之磁场连续变化情况的模拟信号；
(2)将上述的模拟信号进行A/D转换，形成对应的数字信号并储存；
(3)将上述储存的数字信号依次送入后续的处理装置和计算装置，然后再送入图形显示或绘制装置，分别显示或绘制出被测电缆各相磁场信号的连续变化曲线；
(4)将被测电缆的三相磁场信号变化曲线的相位关系与工频信号源的相位关系进行相应的比较，同时将被测电缆的三相磁场信号变化曲线的幅值与环境背景磁场信号之幅值进行相应的比较；
(5)如果被测电缆的三相磁场信号变化曲线的相位关系符合工频信号源的相位关系，且其幅值大于环境背景磁场信号之幅值，则判断被测电缆处于带电状态；
(6)将上述的判断结果转变为可识别的声、光、数字或波形信号进行输出。
2.按照权利要求1所述的测试电力电缆设备是否带电的检测方法，其特征是所述的磁感应探头紧靠在被测电缆的外皮上采集被测电力电缆每一相所产生的磁场信号。
3.按照权利要求1所述的测试电力电缆设备是否带电的检测方法，其特征是所述工频信号源的相位关系为三相的相位差为120°。
4.按照权利要求1所述的测试电力电缆设备是否带电的检测方法，其特征是所述的磁感应探头为空心或带铁芯的线圈。
5.按照权利要求1所述的测试电力电缆设备是否带电的检测方法，其特征是所述的磁感应探头数量为一个，该探头分别探测被测电缆每一相电流所产生之多个周期波形的磁场信号，形成一表述被测电力电缆每一相之磁场连续变化情况的模拟信号，进行A/D转换后形成对应的数字信号并储存，再分别依次送入后续的处理装置和计算装置，然后再送入图形显示或绘制装置，分别显示或绘制出被测电缆各相磁场信号的连续变化曲线。
6.按照权利要求1所述的测试电力电缆设备是否带电的检测方法，其特征是所述的磁感应探头数量为三个，每个探头对应探测被测电缆某一相电流所产生之多个周期波形的磁场信号，形成一表述被测电力电缆每一相之磁场连续变化情况的模拟信号，进行A/D转换后形成对应的数字信号并储存，再分别依次送入后续的处理装置和计算装置，然后再送入图形显示或绘制装置，分别显示或绘制出被测电缆各相磁场信号的连续变化曲线。
7.按照权利要求1、5或6所述的测试电力电缆设备是否带电的检测方法，其特征是所述的多个周期波形至少为两个完整的周期波形。
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