CN110470339A - 一种便携式电缆集成检测装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式电缆集成检测装置及其应用方法，便携式电缆集成检测装置包括控制单元、电缆长度测试单元、电缆直流电阻测试单元和电缆交联度测试单元，所述控制单元分别与电缆长度测试单元、电缆直流电阻测试单元和电缆交联度测试单元相连；应用方法包括用于对目标电缆实现电缆长度测试、电缆直流电阻测试和电缆交联度测试。本发明能够实现电缆长度测试、电缆直流电阻测试和电缆交联度测试，尤其适用于电缆的现场检测，能够有效提高电缆检测效率，能够方便快捷地对电缆进行入网检测以及时发现电缆故障，具有安全可靠、检测精度高、检测结果准确、检测功能全面的优点。

Description

一种便携式电缆集成检测装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及电力设备绝缘检测领域，具体涉及一种便携式电缆集成检测装置及其应用方法。

背景技术

交联电缆是变电站二次设备中用量最广泛的电缆，具有安装空间狭小、走线回路与支路多、多组走线共槽等问题。入网交联电缆质量关系着电网运行的安全稳定，目前全国电缆企业7000多家，电缆质量参差不齐。一旦出现质量不合格的电缆，在使用过程中绝缘水平逐步降低，最终将导致相间短路、相对地短路，造成供电中断。目前对交联电缆入网检测包括导体直流电阻、交联聚乙烯材料热延伸、裸电线力学性能及电缆结构尺寸等试验项目，但需要将电缆送至规定的质量检测中心，无法及时发现故障电缆。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种便携式电缆集成检测装置及其应用方法，本发明能够实现电缆长度测试、电缆直流电阻测试和电缆交联度测试，尤其适用于电缆的现场检测，能够有效提高电缆检测效率，能够方便快捷地对电缆进行入网检测以及时发现电缆故障，具有安全可靠、检测精度高、检测结果准确、检测功能全面的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种便携式电缆集成检测装置，包括控制单元、电缆长度测试单元、电缆直流电阻测试单元和电缆交联度测试单元，所述控制单元分别与电缆长度测试单元、电缆直流电阻测试单元和电缆交联度测试单元相连。

可选地，所述电缆长度测试单元包括阶跃信号发生仪、连接器、电缆连接端子和用于采集阶跃信号在电缆传输的反射波与入射波的波形数据采集单元，所述阶跃信号发生仪的控制端和控制单元相连，所述阶跃信号发生仪的输出端通过连接器和电缆连接端子相连，所述波形数据采集单元的输入端和连接器的输入端相连、输出端和控制单元相连。

可选地，所述电缆直流电阻测试单元包括可调电流源、电压测量模块和用于和被测电缆相连的电阻测试端子，所述可调电流源和电阻测试端子串联，所述电压测量模块的测量端子和电阻测试端子并联连接，所述可调电流源的控制端、电压测量模块的输出端分别与控制单元相连。

可选地，所述电缆交联度测试单元包括密闭的隔热箱，所述隔热箱上设有开启的活动门，所述隔热箱内设有加热模块、温度传感器、气体传感器和控制开关，所述加热模块通过控制开关与电源相连，且所述控制开关的控制端和控制单元相连，所述温度传感器和气体传感器的输出端以及控制开关的控制端分别与控制单元相连，所述气体传感器为具备苯乙酮、苯、戊醇检测功能的气体检测传感器。

可选地，所述控制单元包括显示屏、控制面板和微处理器，所述及显示屏、控制面板分别与微处理器相连，所述电缆长度测试单元、电缆直流电阻测试单元和电缆交联度测试单元分别与微处理器相连。

可选地，所述还包括控制单元包括电池模块，所述电池模块的供电输出端分别与显示屏、控制面板和微处理器相连，所述电池模块的供电输出端串接有总电源开关。

本发明提供一种前述的便携式电缆集成检测装置的应用方法，包括对目标电缆进行电缆长度测试的步骤，详细步骤包括：通过电缆长度测试单元向目标电缆的始端注入入射电压行波信号、并记录注入入射电压行波信号的第一时刻，并获取收到目标电缆反射电压行波信的第二时间，计算第一时刻、第二时间之间的时间差△t；根据公式L=v△t/2计算目标电缆的长度L，其中v为行波信号在电缆中传输的波速，△t为第一时刻、第二时间之间的时间差。

可选地，包括对目标电缆进行直流电阻测试的步骤，详细步骤包括：通过电缆直流电阻测试单元向目标电缆输入指定大小的电流信号I并检测目标电缆上的电压信号U，然后根据公式R=U/I计算得到目标电缆的直流电阻R。

可选地，所述计算得到目标电缆的电阻R后包括计算电阻率的步骤，详细步骤包括：根据ρ=RS/L计算得到目标电缆的电阻率ρ，其中R为目标电缆的直流电阻，S为目标电缆的横截面面积，L为目标电缆的长度。

可选地，包括对目标电缆进行电缆交联度测试的步骤，详细步骤包括：将目标电缆的待测交联聚乙烯样本通过电缆交联度测试单元进行加热并检测气体成分中苯乙酮、苯和戊醇的含量，进而根据气体成分中苯乙酮、苯和戊醇的含量和对应的预设门槛值进行比较确定目标电缆的交联聚乙烯交联度是否满足要求。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明便携式电缆集成检测装置包括控制单元、电缆长度测试单元、电缆直流电阻测试单元和电缆交联度测试单元，控制单元分别与电缆长度测试单元、电缆直流电阻测试单元和电缆交联度测试单元相连，本发明能够实现电缆长度测试、电缆直流电阻测试和电缆交联度测试三种功能，尤其适用于电缆的现场检测，能够有效提高电缆检测效率，及时发现老化线缆，避免不合格电缆入网，能够方便快捷地对电缆进行入网检测以及时发现电缆故障，具有装置小巧便携、安全可靠、检测精度高、检测结果准确、检测功能全面的优点。

附图说明

图1为本发明实施例装置的局部剖视原理结构示意图。

图2为本发明实施例装置的电缆长度测试单元示意图。

图3为本发明实施例装置的电缆直流电阻测试单元示意图。

图4为本发明实施例装置的电气连接框图。

图例说明：1、控制单元；11、显示屏；12、控制面板；13、微处理器；14、电池模块；141、总电源开关；2、电缆长度测试单元；21、阶跃信号发生仪；22、连接器；23、电缆连接端子；24、波形数据采集单元；3、电缆直流电阻测试单元；31、可调电流源；32、电压测量模块；33、电阻测试端子；4、电缆交联度测试单元；41、隔热箱；411、活动门；42、加热模块；43、温度传感器；44、气体传感器；45、控制开关；46、温度显示器。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供一种便携式电缆集成检测装置，包括控制单元1、电缆长度测试单元2、电缆直流电阻测试单元3和电缆交联度测试单元4，控制单元1分别与电缆长度测试单元2、电缆直流电阻测试单元3和电缆交联度测试单元4相连。本实施例能够实现电缆长度测试、电缆直流电阻测试和电缆交联度测试，尤其适用于电缆的现场检测，能够有效提高电缆检测效率，能够方便快捷地对电缆进行入网检测以及时发现电缆故障，具有安全可靠、检测精度高、检测结果准确、检测功能全面的优点。参见图1，本实施例中控制单元1、电缆长度测试单元2、电缆直流电阻测试单元3和电缆交联度测试单元4均布置在同一个机壳中，使得装置结构更紧凑和便携。

如图2所示，电缆长度测试单元2包括阶跃信号发生仪21、连接器22、电缆连接端子23和用于采集阶跃信号在电缆传输的反射波与入射波的波形数据采集单元24，阶跃信号发生仪21的控制端和控制单元1相连，阶跃信号发生仪21的输出端通过连接器22和电缆连接端子23相连，波形数据采集单元24的输入端和连接器22的输入端相连、输出端和控制单元1相连。阶跃信号发生仪21用于产生一个正向的阶跃信号，该信号沿着电缆向前传输，当负载阻抗和电缆阻抗不匹配时，将产生一个反射信号；连接器22用于实现电缆和阶跃信号发生仪21的连接，具体采用SMA连接器12；波形数据采集单元24用于采集阶跃信号在电缆传输的反射波与入射波，采样率为100Ms/s。

如图3所示，电缆直流电阻测试单元3包括可调电流源31、电压测量模块32和用于和被测电缆相连的电阻测试端子33，可调电流源31和电阻测试端子33串联，电压测量模块32的测量端子和电阻测试端子33并联连接，可调电流源31的控制端、电压测量模块32的输出端分别与控制单元1相连。本实施例中可调电流源31都是在出厂前进行校准的，每个挡位输出的电流是已知的，只要检测目标电缆上的电压信号U就可计算出电缆的直流电阻。

本实施例中，电阻测试端子33的数量为两个，可调电流源31和两个电阻测试端子33串联形成回路，电压测量模块32的测量端子和两个电阻测试端子33并联连接。可调电流源31通过两个电阻测试端子33输出电流至目标电缆两端。此外，也可以采用共地的方式简化连接，例如电阻测试端子33的数量为一个，可调电流源31的输出端通过电阻测试端子33、被测试电缆接地，电压测量模块32的一个测量端子和电阻测试端子33并联连接、另一个测量端子接地，同样可以实现电缆直流电阻测试。

如图1所示，电缆交联度测试单元4包括密闭的隔热箱41，隔热箱41上设有开启的活动门411，隔热箱41内设有加热模块42、温度传感器43、气体传感器44和控制开关45，加热模块42通过控制开关45与电源相连，且控制开关45的控制端和控制单元1相连，温度传感器43和气体传感器44的输出端以及控制开关45的控制端分别与控制单元1相连，气体传感器44为具备苯乙酮、苯、戊醇检测功能的气体检测传感器。本实施例中，气体传感器44具体采用HW223型气体检测传感器。将待测交联聚乙烯样本放入隔热箱41加热，通过气体传感器44检测气体成分即可确定交联聚乙烯的交联度。本实施例中，隔热箱41的上方还设有温度显示器46，温度显示器46与控制单元1相连，温度显示器46为数码管，用于显示隔热箱41内的工作温度（来自温度传感器43）。

如图4所示，控制单元1包括显示屏11、控制面板12和微处理器13，及显示屏11、控制面板12分别与微处理器13相连，电缆长度测试单元2、电缆直流电阻测试单元3和电缆交联度测试单元4分别与微处理器13相连。

本实施例中，显示屏11为液晶显示屏，液晶显示屏分辨率为800*480。

本实施例中，控制面板12包括多个按键模块，用于按照需求调整脉冲波形的幅值、上升沿、产生间隔及温度等参数，并控制各模块的开断；此外，控制面板12也可以作为触摸面板和显示屏11集成形成触摸显示屏。

本实施例中，微处理器13采用低功耗STM32F103RBT6型单片机，STM32F103RBT6型单片机集实时功能和低功耗运算于一身，具有功能强大、能耗低的优点。

如图4所示，还包括控制单元1包括电池模块14，电池模块14的供电输出端分别与显示屏11、控制面板12和微处理器13相连，电池模块14的供电输出端串接有总电源开关141。

电池模块14为锂电池组，锂电池组包括锂电池和电源转换芯片，可以转换为其它部件工作需要的电压，包括控制单元1的各个部件以及电缆长度测试单元2、电缆直流电阻测试单元3、电缆交联度测试单元4等。

综上所述，本实施例便携式电缆集成检测装置同时具备电缆长度测量、电阻率测量和交联度分析三种功能，装置小巧便携，能够及时预警电缆故障，及时发现老化线缆，避免不合格电缆入网，不仅安全可靠，而且检测精度高，检测结果准确。

本实施例提供一种前述的便携式电缆集成检测装置的应用方法，包括对目标电缆进行电缆长度测试的步骤，详细步骤包括：通过电缆长度测试单元2向目标电缆的始端注入入射电压行波信号、并记录注入入射电压行波信号的第一时刻，并获取收到目标电缆反射电压行波信的第二时间，计算第一时刻、第二时间之间的时间差△t；根据公式L=v△t/2计算目标电缆的长度L，其中v为行波信号在电缆中传输的波速（恒定值），△t为第一时刻、第二时间之间的时间差。

本实施例中，包括对目标电缆进行直流电阻测试的步骤，详细步骤包括：通过电缆直流电阻测试单元3向目标电缆输入指定大小的电流信号I并检测目标电缆上的电压信号U，然后根据公式R=U/I计算得到目标电缆的直流电阻R。本实施例中向目标电缆输入指定大小的电流信号I并检测目标电缆上的电压信号U时，还包括下述步骤：控制单元1判断电压测量模块32检测到的检测目标电缆上的电压信号U在设定量程（本实施例具体采用1/2量程）以下是否成立，如果成立则将可调电流源31的输出电流调高使得电压测量模块32检测到的检测目标电缆上的电压信号U在设定量程（本实施例具体采用1/2量程）以上且不超量程；同时控制单元1判断电压测量模块32检测到的检测目标电缆上的电压信号U在超量程是否成立，如果成立则将可调电流源31的输出电流调低使得电压测量模块32检测到的检测目标电缆上的电压信号U在设定量程（本实施例具体采用1/2量程）以上且不超量程；通过上述方式，确保电压测量模块32在最合适的测量量程中，可减小量化误差和固有误差的影响，能够有效提高电压测量模块32的电压信号U检测精度并保护电压测量模块32。

本实施例中，计算得到目标电缆的电阻R后包括计算电阻率的步骤，详细步骤包括：根据ρ=RS/L计算得到目标电缆的电阻率ρ，其中R为目标电缆的直流电阻，S为目标电缆的横截面面积，L为目标电缆的长度。

本实施例中，包括对目标电缆进行电缆交联度测试的步骤，详细步骤包括：将目标电缆的待测交联聚乙烯样本通过电缆交联度测试单元4进行加热（加热至130℃）并检测气体成分中苯乙酮、苯和戊醇的含量，进而根据气体成分中苯乙酮、苯和戊醇的含量和对应的预设门槛值进行比较确定目标电缆的交联聚乙烯交联度是否满足要求。例如，对于10kV交联聚乙烯电缆，在80℃（视为正常无故障时）时，若同时满足苯乙酮>24.17%,苯>2.3%,戊醇>6.52%，则认为该电缆交联度满足国标要求。

为了在电缆投运前发现故障电缆，需要对目标电缆的电缆长度、电阻率和交联聚乙烯的交联度进行检测，可采用本实施例前述的便携式电缆集成检测装置的应用方法，对目标电缆进行电缆长度测试、直流电阻测试、电缆交联度测试的步骤，从而可以判断目标电缆是否可以满足入网要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种便携式电缆集成检测装置，其特征在于：包括控制单元（1）、电缆长度测试单元（2）、电缆直流电阻测试单元（3）和电缆交联度测试单元（4），所述控制单元（1）分别与电缆长度测试单元（2）、电缆直流电阻测试单元（3）和电缆交联度测试单元（4）相连。

2.根据权利要求1所述的便携式电缆集成检测装置，其特征在于：所述电缆长度测试单元（2）包括阶跃信号发生仪（21）、连接器（22）、电缆连接端子（23）和用于采集阶跃信号在电缆传输的反射波与入射波的波形数据采集单元（24），所述阶跃信号发生仪（21）的控制端和控制单元（1）相连，所述阶跃信号发生仪（21）的输出端通过连接器（22）和电缆连接端子（23）相连，所述波形数据采集单元（24）的输入端和连接器（22）的输入端相连、输出端和控制单元（1）相连。

3.根据权利要求1所述的便携式电缆集成检测装置，其特征在于：所述电缆直流电阻测试单元（3）包括可调电流源（31）、电压测量模块（32）和用于和被测电缆相连的电阻测试端子（33），所述可调电流源（31）和电阻测试端子（33）串联，所述电压测量模块（32）的测量端子和电阻测试端子（33）并联连接，所述可调电流源（31）的控制端、电压测量模块（32）的输出端分别与控制单元（1）相连。

4.根据权利要求1所述的便携式电缆集成检测装置，其特征在于：所述电缆交联度测试单元（4）包括密闭的隔热箱（41），所述隔热箱（41）上设有开启的活动门（411），所述隔热箱（41）内设有加热模块（42）、温度传感器（43）、气体传感器（44）和控制开关（45），所述加热模块（42）通过控制开关（45）与电源相连，且所述控制开关（45）的控制端和控制单元（1）相连，所述温度传感器（43）和气体传感器（44）的输出端以及控制开关（45）的控制端分别与控制单元（1）相连，所述气体传感器（44）为具备苯乙酮、苯、戊醇检测功能的气体检测传感器。

5.根据权利要求1所述的便携式电缆集成检测装置，其特征在于：所述控制单元（1）包括显示屏（11）、控制面板（12）和微处理器（13），所述及显示屏（11）、控制面板（12）分别与微处理器（13）相连，所述电缆长度测试单元（2）、电缆直流电阻测试单元（3）和电缆交联度测试单元（4）分别与微处理器（13）相连。

6.根据权利要求5所述的便携式电缆集成检测装置，其特征在于：所述还包括控制单元（1）包括电池模块（14），所述电池模块（14）的供电输出端分别与显示屏（11）、控制面板（12）和微处理器（13）相连，所述电池模块（14）的供电输出端串接有总电源开关（141）。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述的便携式电缆集成检测装置的应用方法，其特征在于，包括对目标电缆进行电缆长度测试的步骤，详细步骤包括：通过电缆长度测试单元（2）向目标电缆的始端注入入射电压行波信号、并记录注入入射电压行波信号的第一时刻，并获取收到目标电缆反射电压行波信的第二时间，计算第一时刻、第二时间之间的时间差△t；根据公式L=v△t/2计算目标电缆的长度L，其中v为行波信号在电缆中传输的波速，△t为第一时刻、第二时间之间的时间差。

8.根据权利要求7所述的便携式电缆集成检测装置的应用方法，其特征在于，包括对目标电缆进行直流电阻测试的步骤，详细步骤包括：通过电缆直流电阻测试单元（3）向目标电缆输入指定大小的电流信号I并检测目标电缆上的电压信号U，然后根据公式R=U/I计算得到目标电缆的直流电阻R。

9.根据权利要求8所述的便携式电缆集成检测装置的应用方法，其特征在于，所述计算得到目标电缆的电阻R后包括计算电阻率的步骤，详细步骤包括：根据ρ=RS/L计算得到目标电缆的电阻率ρ，其中R为目标电缆的直流电阻，S为目标电缆的横截面面积，L为目标电缆的长度。

10.根据权利要求9所述的便携式电缆集成检测装置的应用方法，其特征在于，包括对目标电缆进行电缆交联度测试的步骤，详细步骤包括：将目标电缆的待测交联聚乙烯样本通过电缆交联度测试单元（4）进行加热并检测气体成分中苯乙酮、苯和戊醇的含量，进而根据气体成分中苯乙酮、苯和戊醇的含量和对应的预设门槛值进行比较确定目标电缆的交联聚乙烯交联度是否满足要求。