CN102680857A - 电力电缆故障定点仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力电缆故障定点仪，它包括探测发射装置和接收装置，探测发射装置包括用于检测电力电缆埋设位置的路径棒、用于测试电力电缆故障点的拾音器和路径棒与拾音器转换开关，以及用于放大并发射路径棒或拾音器所检测电信号的无线调频发射器，该装置做在一个小巧的探头塑料壳体内；接收装置包括用于接收无线调频发射器所发射信号的接收器，以及接听接收器音频的耳机。无线调频发射器采用三极管二级放大电路，放大信号经天线发射。接收器采用高品质袖珍收音机，接收发射信号，由耳机接听音频信号。该电缆故障定点仪体积小巧，便于携带，操作简单，使用方便；功耗低，工作时间长；抗干扰能力强，故障查找时信号清晰，定位准确，易于推广应用。

Description

电力电缆故障定点仪

技术领域

本发明涉及一种电力电缆的定位及故障定点测试工具。 

背景技术

随着科学技术的进步，电力电缆由于其占地面积少，施工方便，便于城市绿化和美化，先进性逐步凸显出来，电力电缆因此得到了广泛应用。电力电缆线路的增加也带来了电缆故障的增多，电缆故障主要包括单相接地和相间短路。而电缆故障的查找和处理比较困难，尤其是电缆故障点的定位困难，不仅耗时，且定点也不够准确，给故障的处理带来了一定困难，严重影响供电时间。

现有电缆故障定点测试设备的结构包括路径棒、探头、放大器和耳机，这四部分需要连线连接才能正常工作。 

现有电缆故障定点仪是音频感应工作方式，通过检测音频磁场信号，探测电缆的路径。在预测故障电缆的线芯接入音频信号发生器，向电缆的故障线芯注入间断的音频信号，使电缆沿敷设路径产生电磁波，用路径棒（两个缠绕匝数相同但缠绕方向相反的、并间距一定距离的线圈组成）沿电缆敷设大概位置进行测试，测试时，将路径棒垂直于地面并沿着所测电缆的路径左右移动，在路径棒的线圈中感应出电信号，通过信号放大器放大后，经过有线传输送入耳机，即可听到两边声音大，中间没有声音（或声音很小）的一条无声路线，这就测出电缆的具体埋设位置即路径。

在测出电缆具体敷设路径后进行故障定点测试，是用声磁同步检测工作方式，用直流高压发生器，向电缆的故障线芯注入间断的高压电流，使故障点放电产生机械振动，利用探头沿故障电缆路径进行测试，当接近故障点时，探头内部的拾音器也跟着故障点进行振动，拾音器将振动信号转变为电信号，经信号放大器放大后由连线送到耳机，就可以测出电缆故障的故障点。

现有电缆故障定点测试设备的路径棒、探头、放大器、耳机相互之间需许多连线连接才能正常工作，使用不够方便；该设备体积大，不便操作和携带；使用中受外界干扰比较大，准确性差。

发明内容

本发明旨在解决电力电缆的定位及故障定点困难的问题，提供一种操作简单、抗干扰能力强、便于携带的电缆故障定点测试仪。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

该电力电缆故障定点仪包括探测发射装置和接收装置。

探测发射装置包括用于检测电力电缆埋设位置的路径棒，用于测试电力电缆故障点的拾音器，和路径棒与拾音器转换开关，以及用于放大并发射路径棒或拾音器所检测电信号的无线调频发射器。

接收装置包括用于接收上述探测发射装置无线调频发射器所发射信号的接收器，以及接听所述接收器音频的耳机。

以下是本发明一些优选方案中的具体技术手段：

所述路径棒包括磁棒、磁棒外面绕制的线圈, 该线圈为两个缠绕匝数相同但缠绕方向相反的、并间距一定的线圈组成，一线圈和电容串联并与另一线圈并联组成信号输入回路，该输入回路和路径棒与拾音器的转换开关进行连接。

所述拾音器包括金属探针、塑料绝缘棒和压电晶体，金属探针用以采集、接收电缆的振动信号，经与之连接的塑料绝缘棒将振动信号传递给所接压电晶体，压电晶体将振动信号转变为电信号。所述拾音器外面用金属盒屏蔽，可封闭在探测发射装置的下层，以减少外界杂音干扰。

所述无线调频发射器包括两级放大器，输入信号通过耦合电容C1接入第一级放大器的三极管V1基极，三极管V1发射极接有偏置电阻R4和旁路电容C5，集电极负载为电容C3和电感L1组成的谐振回路，并由电感L1的抽头通过耦合电容C6连接入第二级放大器三极管V2的基极，三极管V2的集电极负载为电容C7、电感L2组成的谐振电路，放大信号由集电极经天线发射。电阻R1为三极管V1输入回路电阻，电容C2为三极管V1基极旁路电容，电容C4连接三极管V1集电极和发射机用以消振，电阻R2和电阻R3分别为三极管V1和三极管V2基极的偏置电阻，电源进线处接有滤波电容（C8）。

所述探测发射装置中路径棒、拾音器、路径棒与拾音器转换开关、无线调频发射器，装入一个小巧的探头里成为独立整体。路径棒和拾音器主要用来接收电缆外加信号，经过路径棒与拾音器转换开关传递给无线调频发射器，信号放大后经过天线发射出去。

所述探测发射装置中路径棒、拾音器、路径棒与拾音器转换开关、无线调频发射器，装入一个小巧的探头里成为独立整体。在塑料外壳内下层设置由金属罩屏蔽的拾音器，上层设置无线调频发射器，其两边设置路径棒与拾音器转换开关和电源开关及电池，外壳内一侧竖立路径棒，外壳内衬吸音材料毛毡。路径棒和拾音器主要用来接收电缆外加信号，经过路径棒与拾音器转换开关传递给无线调频发射器，信号放大后经过天线发射出去。

所述接收器采用调频袖珍收信机，用来接收无线调频发射器发射的信号。接收器采用调频袖珍收信机，调频袖珍收音机的价格低廉，这样就省去再设计的麻烦，调频袖珍收音机的体积小巧，调频容易，便于携带，操作方便。

附图说明

图１是电力电缆故障定点仪原理框图；

图2是探测发射装置电路原理图；

图3是探测发射装置结构示意图；

图4是电缆路径测试接线图；

图5是电缆故障定点测试接线图。

具体实施方式

以下结合附图进一步介绍本发明的实施例：

如图1所示，该电力电缆故障定点仪包括探测发射装置Ⅰ和接受装置Ⅱ，经探测发射装置Ⅰ的天线所发射的放大信号，由接收装置Ⅱ接收。

探测发射装置Ⅰ包括路径棒8、拾音器13、路径棒与拾音器转换开关6和无线调频发射器5。路径棒8或拾音器13通过路径棒与拾音器转换开关6和无线调频发射器5相连接。    

接收装置Ⅱ包括接受器11和耳机12，接受器11采用的是FM调频袖珍收信机，调频袖珍收信机的价格低廉，这样就省去再设计的麻烦，同时操作方便。接受器11接受无线调频发射器5发射信号，同时将信号传递给耳机12，由耳机接听音频信号。

图2所示，探测发射装置电路包括路径棒8、拾音器13、路径棒与拾音器转换开关6和无线调频发射器5。

路径棒8包括磁棒、磁棒外面绕制的线圈Ｌ3和线圈Ｌ4, 该两线圈缠绕匝数相同但缠绕方向相反并间隔相等，线圈Ｌ3和电容C9串联后与线圈Ｌ4并联组成信号输入回路，该输入回路和路径棒与拾音器转换开关6进行连接。路径棒8线圈的绕制是应用电磁感应原理，当电缆线芯通过外加音频电流时，其周围将产生一个同样频率的交变磁场，当路径棒8靠近电缆，在路径棒8线圈中产生一个音频电势，通过路径棒与拾音器转换开关6的将信号传递到无线调频发射器5。

拾音器13用以采集、接收电缆的振动信号，经过拾音器的压电晶体将振动信号转变为电信号，然后经路径棒与拾音器转换开关6的将信号传递到无线调频发射器5。

无线调频发射器5采用三极管二级放大电路，电容C1与三极管V1的基极相连接，三极管V1的集电极与电容C3、电感L1组成的谐振电路连接，电感L1线圈抽头通过耦合电容C6和三极管V2的基极连接，三极管V2的集电极与电容C7、电感L2组成的谐振电路连接，放大信号由集电极经天线发射。电阻R1为三极管V1输入回路电阻，电阻R2、电阻R3分别为三极管V1、 三极管V2基极的偏置电阻，C2为三极管V1基极的旁路电容，C2的主要作用是滤波，电阻R4为三极管V1发射极偏置电阻，C５为三极管V1发射极的旁路电容，电容C4连接三极管V1的集电极和发射极用以消振，电容C8接在电源进线处为滤波电容。

路径棒8或拾音器13通过路径棒与拾音器转换开关6将信号传递到耦合电容C1，耦合电容C1将信号传递到三极管V1的基极，三极管V1的作用是放大信号，经过三极管V1将信号放大后，信号从三极管V1集电极经过电容C3和电感L1的谐振，从电感L1抽头经耦合电容C6传递到三极管V2的基极，三极管V2将信号进一步放大，信号经过电容C7和电感L2谐振后，通过天线实现无线发射，被接收器11接收，信号送入耳机12，听到音频信号。

图3所示，探测发射装置包括拾音器13、路径棒8、路径棒与拾音器转换开关6和无线调频发射器5。

拾音器13包括金属探针1、塑料绝缘棒10和压电晶体2，为了防止外界杂音干扰，拾音器13设置在探测发射装置的下层。金属探针1和塑料绝缘棒10连接，塑料绝缘棒10和压电晶体2连接，再与路径棒与拾音器转换开关6连接。由于电信号易外界电磁波的干扰，在制作中将压电晶体2用金属盒9屏蔽。金属盒9外包围吸音材料3，吸音材料3的材质为毛毡，它可以有效的滤除外界杂音对压电晶体2的干扰。在探测发射装置的上层设置无线调频发射器5。在无线调频发射器5的两边设置路径棒与拾音器转换开关6和电源开关7及电池。无线调频发射器5发射频率为82～100MHZ，使用一节＃5电池供电即可。路径棒8竖立在探测发射装置的一边，和路径棒与拾音器转换开关6连接。

    探测发射装置整体装在探头塑料外壳4内，采用塑料外壳4可提高本电力电缆故障定点仪抗干扰性能。

该电缆故障定点仪体积小巧，便于携带，操作简单；利用无线信号的发射和接收，使用方便；功耗低、工作时间长；压电晶体的金属屏蔽，和壳体内的毛毡，提高了抗干扰能力；故障查找时信号清晰，定位准确，易于推广应用。

电力电缆故障定点仪具体测试方法

电力电缆路径测试

图4所示，采用外加音频信号发生器接入待测电缆线芯，未测电缆线芯和电缆铠装护层接地，当电缆线芯通过音频电流时，其周围将产生磁场，离线芯近磁力线密，离线芯远磁力线疏。当路径棒的接收线圈置于电缆正上方时，磁棒与磁力线垂直，线圈和磁力线平行，磁力线不穿过线圈，感应电势接近于零，在耳机中听不到声音，或声音很小。当线圈从电缆的正上方移向两边时，磁棒不垂直于磁力线，有磁力线穿过线圈，能听到较大的声音。当线圈远离电缆时，磁场减弱，声音逐渐减小，最后听不到声音。将磁棒垂直于地面并沿着电缆的路径左右移动时，即可听到两边声音大，中间没有声音（或声音很小）的一条无声路线，即测出电缆的具体埋设位置（即路径）。

电力电缆故障定点测试

图5所示，在测到故障电缆路径后，然后进行故障定点测试。电缆故障定点测试是利用直流高压发生器向电容C充电、储能，当电压达到某一数值时，电容C经过放电间隙向故障线芯放电，由于电缆故障点有一定的故障电阻，在电容器放电过程中，此故障电阻在放电时产生机械振动。故障电缆声测时，将探针插入土中，随着故障点的放电在土壤中形成振动，振动信号就会沿着金属探针上传给塑料绝缘棒，进而传送给压电晶体，压电晶体把振动信号转换为电信号，经过路径棒与拾音器转换开关传送给无线调频发射器放大，经过天线向外发射信号，接收器通过调频，产生共振，耳机将收到声音信号，以振动最强、音量最大处，即为实际电缆故障点位置。

Claims (6)

1.一种电力电缆故障定点仪，包括探测发射装置和接收装置，其特征在于：

所述探测发射装置包括用于检测电力电缆埋设位置的路径棒（8）、用于测试电力电缆故障点的拾音器（13）以及路径棒与拾音器转换开关（6），还包括用于放大并发射路径棒（8）或拾音器（13）所检测电信号的无线调频发射器（5）；

所述接收装置包括用于接收上述无线调频发射器（5）所发射信号的接收器（11），以及接听所述接收器（11）音频的耳机（12）。

2.根据权利要求1所述电力电缆故障定点仪，其特征在于：所述路径棒（8）包括磁棒、磁棒外面绕制的线圈, 该线圈为两个缠绕匝数相同但缠绕方向相反并间隔一定距离的线圈（Ｌ3、Ｌ4），线圈（Ｌ3）和电容（C9）串联后与线圈（Ｌ4）并联组成信号输入回路，该输入回路和路径棒与拾音器转换开关（6）进行连接。

3.根据权利要求1所述电力电缆故障定点仪，其特征在于：所述拾音器（13）包括金属探针（1）、塑料绝缘棒（10）和压电晶体（2），金属探针（1）用以采集、接收电缆的振动信号，经与之连接的塑料绝缘棒（10）将振动信号传递给压电晶体（2），压电晶体（2）将振动信号转变为电信号。

4.根据权利要求1所述电力电缆故障定点仪，其特征在于：所述无线调频发射器（5）包括两级放大器，输入信号经耦合电容（C1）接入第一级放大器的三极管（V1）基极，三极管（V1）发射极接有偏置电阻（R4）和旁路电容（C5），集电极负载为电容（C3）和电感（L1）组成的谐振回路，并由电感（L1）的抽头经耦合电容（C6）连接第二级放大器三极管（V2）的基极，三极管（V2）的集电极负载为电容（C7）和电感（L2）组成的谐振电路，放大信号由集电极经天线发射；电阻（R1）为三极管（V1）输入回路电阻，电容（C2）为三极管（V1）基极旁路电容，电容（C4）连接三极管（V1）的集电极和发射机用以消振，电阻（R2）和电阻（R3）分别为三极管（V1）和三极管（V2）基极的偏置电阻，电源进线处接有滤波电容（C8）。

5.根据权利要求1所述电力电缆故障定点仪，其特征在于：所述接收器（11）采用调频袖珍收信机。

6.根据权利要求1所述电力电缆故障定点仪，其特征在于：所述探测发射装置制成一体，在塑料外壳（4）内下层设置由金属罩（9）屏蔽的拾音器（13），上层设置无线调频发射器（5），其两边设置路径棒与拾音器转换开关（6）和电源开关（7）及电池，外壳（4）内一侧竖立路径棒8，外壳（4）内衬吸音材料毛毡（3）。

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