CN111308394A - 一种低压电缆综合查线装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电缆检测领域，公开了一种低压电缆综合查线装置，包括发射机和接收机；发射机包括电源模块、调制单元、振荡单元、斩波单元、变压单元、隔离保护单元和输出单元；接收机包括电缆识别传感器、路径探测传感器、查线信号检出单元、供电单元、滤波放大单元、功放单元和声表输出单元。集电缆路径测试、电缆识别以及电缆芯线查线等功能与一体，相较于传统的电缆路径测试仪和电缆识别仪都是分别独立的单一功能的设备，降低了成本，携带方便且操作简单，能够快速解决变电站内电缆的巡线功能和识别任务，同时也能够完成电缆的准确查线工作，提高了变电站电缆检查更换的工作效率，降低甚至排除了改造及扩建变电站施工安全风险。

Description

一种低压电缆综合查线装置

技术领域

本发明属于电缆检测领域，涉及一种低压电缆综合查线装置。

背景技术

变电站内的二次设备到控制测量系统的电缆数量繁多，在进行二次电缆查线核对时耗时较多。传统的查线装置由直流电源、小内阻发光或发声元器件组成，在近端将直流电源正负极分别与被核芯线和地排相连，远端在未知的芯线和地排两端接上小内阻发光或发声元器件，通过声光指示来确定被核线芯。此种方式在扩建变电站已运行设备查线时存在误碰带电回路后发生直流接地而造成保护设备、开关设备误动作等事故。同时，传统的查线装置仅具有查线功能，不能进行电缆的路径测试和电缆识别，但是随着变电站综自改造、智能化改造过程累计，导致变电站的电缆沟内的废弃电缆杂乱无章，在进行废弃电缆拆除时，由于电缆沟内电缆紧密布置，防火墙、防火涂料等限制使得被拆除电缆无法分辨，施工人员无可奈何，在电缆拆除存在误拆、漏拆等安全风险。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中现有查线装置安全性低、功能单一的缺点，提供一种低压电缆综合查线装置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种低压电缆综合查线装置，包括发射机和接收机；发射机包括电源模块、调制单元、振荡单元、斩波单元、变压单元、隔离保护单元和输出单元；接收机包括电缆识别传感器、路径探测传感器、查线信号检出单元、供电单元、滤波放大单元、功放单元和声表输出单元；调制单元用于生成第一方波信号并发送至振荡单元，振荡单元用于生成第二方波信号并根据第一方波信号断续发送第二方波信号至斩波单元，斩波单元用于接收电源模块发送的电源信号，并根据第二方波信号周期输出电源信号至变压单元，变压单元用于将电源信号的幅度升高或降低得到变压信号和识别与路径探测信号，并发送变压信号和识别与路径探测信号至输出单元，输出单元发送变压信号至隔离保护单元，隔离保护单元用于隔离电缆的带电信号并根据变压信号生成查线信号发送至输出单元，输出单元还用于识别与路径探测信号和查线信号的输出切换并通过电缆发送至查线信号检出单元；查线信号检出单元用于接收查线信号并发送至滤波放大单元，电缆识别传感器和路径探测传感器均用于检测电缆中的识别与路径探测信号，分别生成线缆识别信号和路径探测信号并发送至滤波放大单元，滤波放大单元将查线信号、线缆识别信号和路径探测信号的滤波和一次放大后发送至功放单元进行二次放大，功放单元将二次放大后的查线信号、线缆识别信号和路径探测信号发送至声表输出单元进行声音输出或仪表显示。

本发明进一步的改进在于：

所述调制单元包括集成芯片、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻，集成芯片为8脚时基集成电路NE555；集成芯片的第1脚与第二电容的第一端、第一电容的负极、第三电阻的第一端以及地GND均连接，集成芯片的第2脚与集成芯片的第6脚、第一电阻的第一端以及第一电容的正极均连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端和集成芯片的第7脚均连接，第二电阻的第二端与电源VCC、集成芯片的第4脚和集成芯片的第8脚均连接，集成芯片的第3脚与第三电阻的第二端连接，集成芯片的第5脚与第二电容的第二端相连，集成芯片的第3脚为调制单元的输出端并与振荡单元连接。

所述振荡单元包括集成芯片、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，集成芯片为8脚时基集成电路NE555；集成芯片的第1脚与第一电容的第一端、第二电容的第一端、第四电阻的第一端以及地GND相连，集成芯片的第2脚与集成芯片的第6脚、第一电阻的第一端以及第二电容的第二端均连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端以及集成芯片的第7脚均连接，第二电阻的第二端与电源VCC以及集成芯片的第8脚均连接，集成芯片的第3脚与第三电阻的第一端相连，第三电阻的第二端与第四电阻的第二端相连，第三电阻的第二端为振荡单元的输出端并与斩波单元连接，集成芯片的第5脚与第一电容的第二端相连，集成芯片的第4脚与调制单元的输出端相连；当集成芯片的第4脚的信号为低电平时，振荡单元输出低电平信号；当集成芯片的第4脚的信号为高电平时，振荡单元输出高电平信号。

所述斩波单元包括MOS管，MOS管的漏极连接变压单元，MOS管的栅极连接振荡单元的输出端，MOS管的源极接地GND，MOS管根据第二方波信号进行周期性开关。

所述变压单元包括脉冲变压器和开关；脉冲变压器的一次侧的第一端接电源VCC，第二端接斩波单元的输出端；脉冲变压器的二次侧设置公共端、第一抽头、第二抽头、第三抽头和第四抽头，开关一端设置第1脚、第2脚和第3脚，另一端设置第4脚；第一抽头连接第1脚，第二抽头连接第2脚，第三抽头连接第3脚，第4脚与输出单元连接用于输出识别与路径探测信号，第四抽头与输出单元连接用于输出查线信号，公共端与输出单元和隔离保护单元均连接。

所述隔离保护单元包括隔离变压器和电容；隔离变压器一次侧的第一端与输出单元连接用于接收输出单元发送的变压信号，隔离变压器二次侧的第一端和二次侧的第二端均与输出单元连接用于发送查线信号至输出单元，隔离变压器一次侧的第二端与变压单元连接，隔离变压器二次侧的第二端通过电容与输出单元连接。

所述隔离保护单元还包括发光二极管、第一光耦集成芯片、第二光耦集成芯片、第一电阻、第二电阻和第三电阻；隔离变压器二次侧的第一端与第二电阻的第一端连接，电容远离隔离变压器的一端与第二光耦集成芯片的第2脚和第一光耦集成芯片的第1脚均连接，第二电阻的第二端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与第一光耦集成芯片的第2脚以及第二光耦集成芯片的第1脚均连接，第一光耦集成芯片的第4脚与第二光耦集成芯片的第4脚以及电源VCC均连接，第一光耦集成芯片的第3脚与第二光耦集成芯片的第3脚以及第三电阻的第一端均连接，第三电阻的第二端与发光二极管的正极连接，发光二极管的负极与地GND连接。

所述输出单元包括电阻、第一开关和第二开关；第一开关上设置第一组触点和第二组触点；第二开关上设置第三组触点和第四组触点；第一组触点的第一端连接变压单元用于接收变压单元输出的识别与路径探测信号，第一组触点的第二端悬置，第一组触点的公共端连接电阻的第一端；第二组触点的第一端悬置，第二组触点的第二端连接变压单元用于接收变压单元输出的变压信号，第二组触点的公共端连接隔离保护单元用于输出变压信号至隔离保护单元；第三组触点的第一端连接电阻的第二端，第四组触点的第一端连接变压单元，第三组触点的第二端和第四组触点的第二端均连接隔离保护单元用于接收查线信号，第三组触点的第三端和第四组触点的第三端为输出单元的输出端子与电缆连接，用于输出查线信号或识别与路径探测信号。

所述查线信号检出单元包括隔离变压器、第一光耦集成芯片、第二光耦集成芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、发光二极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、二极管、第一电容、第二电容、第三电容和MOS管，查线信号检出单元上设置第一输入端子和第二输入端子；第一输入端子和第二输入端子的第一端均与电缆连接，第一输入端子的第二端与第一电容的第一端、第二光耦集成芯片的第1脚以及第一光耦集成芯片的第2脚均连接，第二输入端子的第二端与第三电阻的第一端以及隔离变压器一次侧的第一端均连接，第三电阻的第二端与第一电阻的第一端相连，第一电阻的第二端与第二光耦集成芯片的第2脚以及第一光耦集成芯片的第1脚均连接，第一电容的第二与隔离变压器一次侧的第二端相连，隔离变压器的二次侧的第一端与第五电阻的第一端相连，第五电阻的第二端与第一稳压二极管的负极、第四电阻的第一端以及MOS管的栅极均连接，隔离变压器二次侧的第二端与发光二极管的负极、第一稳压二极管的正极、第四电阻的第二端、MOS管的源极、第二稳压二极管的正极以及第三电容的第一端均连接，发光二极管的正极与第二电阻的第一端相连，第二电阻的第二端与第一光耦集成芯片的第3脚以及第二光耦集成芯片的第3脚均连接，第一光耦集成芯片的第4脚与第二光耦集成芯片的第4脚、电源VCC以及第六电阻的第一端均连接，第六电阻的第二端与MOS管的漏极、第二稳压二极管的负极、第三电容的第一端以及第二电容的第一端均连接，第二电容的第二端与二极管的正极连接，二极管的负极连接滤波放大单元。

所述电源模块和供电单元均为锂电池，所述声表输出单元包括扬声器和指针式电流表头，扬声器和指针式电流表头均与供电单元和功放单元的输出端连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过调制单元生成第一方波信号控制振荡单元断续发送第二方波信号至斩波单元，在斩波单元的作用下进行电源信号的斩波，将斩波后的电源信号发送至变压单元进行变压，得到变压信号和识别与路径探测信号并发送至输出单元，将变压信号发送至隔离保护单元得到查线信号并发送至输出单元，这样在输出单元就能得到识别与路径探测信号和查线信号，通过输出单元的切换实现识别与路径探测信号和查线信号的切换输出，使得发射机可以发出两种不同的信号；同时，设置电缆识别传感器、路径探测传感器和查线信号检出单元，电缆识别传感器和路径探测传感器均用于检测识别与路径探测信号，分别得到线缆识别信号和路径探测信号，查线信号检出单元接收得到查线信号，实现查线信号、线缆识别信号和路径探测信号的接收，然后将信号进行滤波，并且将微弱信号做放大处理，保证设备的抗干扰性，然后将信号的功率进行放大，以满足驱动声表输出单元的能力，帮助操作者对判断测试结果，完成线缆的路径查找、识别以及芯线查线功能，集电缆路径测试、电缆识别以及电缆芯线查线等功能与一体，相较于传统的电缆路径测试仪和电缆识别仪都是分别独立的单一功能的设备，降低了成本，携带方便且操作简单，能够快速解决变电站内电缆的巡线功能和识别任务，同时也能够完成电缆的准确查线工作，提高了变电站电缆检查更换的工作效率，降低甚至排除了改造及扩建变电站施工安全风险。同时，基于调制单元、振荡单元、斩波单元和变压单元的设计，使得发射机输出的查线信号的幅度可以调节，进而能够使用小幅度高频信号作为查线信号，既能保证查线工作的正常接收，又不会干扰整个保护系统，防止查线过程中可能造成保护系统误动作。

进一步的，变压单元包括脉冲变压器和开关，脉冲变压器的二次侧设置有第一抽头、第二抽头和第三抽头，通过三个抽头的设置开关可以选择不同的抽头进行识别与路径探测信号的输出，不同的抽头对应着不同幅度的识别与路径探测信号，进而实现输出幅度切换功能，识别与路径探测信号的幅度可以进行高低档切换，以满足不同长度电缆的测试需求。进行短电缆或者回路阻抗较小的测试环境时，可利用低档进行测试，功耗较小而且使得接收装置更易分辨；在进行长电缆、埋深较大或者回路阻抗较大的测试环境时，就必须使用高档进行测试，否则就无法接收到有效信号。

进一步的，隔离变压器二次侧的第二端通过电容与输出单元连接，实现带电保护功能，可以避免测试过程中误碰带电电缆造成设备损坏的风险。

进一步的，隔离保护单元还包括发光二极管、第一光耦集成芯片、第二光耦集成芯片、第一电阻、第二电阻和第三电阻，测试过程中误碰带电电缆时通过发光二极管发光指示，实现带电报警功能，提示操作者注意安全。

进一步的，整个综合查线装置采用锂电池供电，携带方便、接线简单、人性化操作、测试高效可靠。

附图说明

图1为本发明的发射机原理框图；

图2为本发明的接收机原理框图；

图3为本发明的调制单元原理图；

图4为本发明的振荡单元原理图；

图5为本发明的斩波单元原理图；

图6为本发明的变压单元原理图；

图7为本发明的隔离保护单元原理图；

图8为本发明的输出单元原理图；

图9为本发明的滤波放大单元原理图；

图10为本发明的功放单元原理图；

图11为本发明的查线信号检出单元原理图；

图12为本发明的路径测试现场接线图；

图13为本发明的电缆识别现场接线图；

图14为本发明的芯线查线现场接线图。

其中：1-路径探测传感器；2-电缆；3-电缆识别传感器；4-就地端子箱；5-控制室接线柜。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1、2和12～14，本发明低压电缆综合查线装置，包括发射机、接收机、路径探测传感器1、电缆识别传感器3和查线信号检出单元，发射机通过电缆2连接接收机，路径探测传感器1和电缆识别传感器3均与接收机连接。由发射机给电缆2注入特定频率的通讯信号，再根据电磁感应原理由路径探测传感器1、电缆识别传感器3、查线信号检出单元和接收机实现电缆2的路径查找、识别及查线功能。

发射机包括电源模块、调制单元、振荡单元、斩波单元、变压单元、隔离保护单元以及输出单元。其中，电源模块与调制单元、振荡单元、斩波单元、变压单元以及隔离保护单元均连接，为发射机提供工作电压，电源模块采用锂电池。调制单元的作用是产生第一方波信号，本实施例中该第一方波信号的周期为2S，占空比为10％，调制单元的输出直接与振荡单元的输入相连。振荡单元的作用是产生第二方波信号，本实施例中该第而方波信号的周期为10kHz，占空比为50％，振荡单元在调制单元的第一方波信号的控制下实现断续输出第二方波信号，振荡单元的输出直接与斩波单元的输入相连。斩波单元的主要作用是通过振荡单元的输出的第二方波信号来控制开关器件进行周期性开关动作，将电源模块发送来的电源信号按照振荡单元信号周期性开关输出，由此再驱动发射机的变压单元，斩波单元的输出直接与变压单元的输入相连。变压单元主要作用是实现第三方波信号幅度的升高或者降低，变压单元的输出与隔离保护单元和输出单元同时连接。隔离保护单元的作用是阻止外部带电负载对发射机的损坏以及做出相应的保护提示，隔离保护单元的输出直接与输出单元相连，输出单元的作用是实现不同输出信号的转换，根据测试需求选择输出信号。

参见图3，调制单元的主要作用是产生一个周期性的第一方波信号，用来控制振荡单元，使振荡单元输出断续的周期性的第二方波信号。调制单元主要由集成芯片U1以及外围的电容和电阻组成，集成芯片U1采用8脚时基集成电路NE555。其中集成芯片U1的第1脚与电容C2的第一端、电容C1的负极、电阻R8的第一端以及地GND均连接，集成芯片U1的第2脚与集成芯片U1的第6脚、电阻R1的第一端以及电容C1的正极均连接，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端和集成芯片U1的第7脚均连接，电阻R2的第二端与电源VCC、集成芯片U1的第4脚和集成芯片U1的第8脚均连接，集成芯片U1的第3脚与电阻R8的第二端连接，集成芯片U1的第5脚与C2的第二端相连。其中，集成芯片U1的第3脚为调制单元的输出端OUT1，也是振荡单元的输入端。调制单元的输出信号为周期性的第一方波信号，第一方波信号的占空比和频率由电路中的电阻R1、电阻R2和电容C1所确定，通过调整电阻R1、电阻R2和电容C1的参数，就能改变第一方波信号的占空比及频率。

参见图4，振荡单元的主要作用是产生一个断续的高频的第二方波信号，用来控制斩波单元，使斩波单元做断续的周期性开关动作。振荡单元主要由集成芯片U2以及外围的电容和电阻组成，集成芯片U2采用8脚时基集成电路NE555。其中，集成芯片U2的第1脚与电容C4的第一端、电容C5的第一端、电阻R11的第一端以及地GND相连，集成芯片U2的第2脚与集成芯片U2的第6脚、电阻R3的第一端以及电容C5的第二端相连，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端以及集成芯片U2的第7脚相连，电阻R4的第二端与电源VCC以及集成芯片U2的第8脚相连，集成芯片U2的第3脚与电阻R9的第一端相连，电阻R9的第二端与电阻R11的第二端相连，电阻R9的第二端作为振荡单元的输出端OUT2，集成芯片U2的第4脚与调制单元的输出端OUT1相连，集成芯片U2的第5脚与电容C4的第二端相连。其中，集成芯片U2的第4脚与调制单元的输出端OUT1相连，其作用是控制振荡单元的输出信号，当该引脚的信号为低电平时，振荡单元输出低电平；当该引脚的信号为高电平时，振荡单元正常工作输出高电平信号。振荡单元输出的高频的第二方波信号的占空比和周期由电路中的电阻R3、电阻R4和电容C5所确定，所以振荡单元的输出信号OUT2由集成芯片U2的第3脚信号、电阻R3、电阻R4和电容C5共同决定，集成芯片U2的第3脚信号控制断续间隔，电阻R3、电阻R4和电容C5控制第二方波信号的周期和占空比。

参见图5，斩波单元的主要作用是通过振荡单元输出的第二方波信号来控制MOS管Q1进行周期性开关动作，由此再驱动变压单元。其中，MOS管Q1的漏极接变压单元，MOS管Q1的栅极接振荡单元的输出端OUT2，MOS管Q1的源极接地GND。斩波单元的输出信号是变压单元的输入信号，该信号控制变压单元的输出信号的周期和幅度。

参见图6，变压单元的主要作用是将斩波单元的输出信号进行变压，改变斩波单元的输出信号的幅度，满足不同测试的输出要求。其中，脉冲变压器的一次侧的第一端接电源VCC，第二端接斩波单元的输出端即MOS管Q1的漏极。脉冲变压器的二次侧共设置四个抽头，第一抽头接开关S3的第1脚，第二抽头接开关S3的第2脚，第三抽头接开关S3的第3脚，开关S3的第4脚为变压单元的LJ端，变压单元的LJ端接输出单元；第一抽头、第二抽头和第三抽头主要作用是实现路径测试时信号幅度的高中低切换。脉冲变压器的第4抽头为变压单元的CX端，变压单元的CX端接输出单元，第4抽头为查线工作提供信号源，脉冲变压器的公共端为斩波单元的公共端COM，斩波单元的公共端COM与输出单元和隔离保护单元均连接。所以变压单元的主要功能是为查线和路径探测提供有效的信号源，并且在路径测试过程中还可以切换调整信号源的强度。

参见图7，隔离保护单元主要作用是实现查线信号与外部系统电源的隔离，同时保证外接带电信号不会损坏本综合查线装置。其中，隔离变压器T2一次侧的第一端为隔离保护单元的CX1端，隔离保护单元的CX1端与输出单元相连，第二端与变压单元的公共端COM相连；隔离变压器T2二次侧的第一端为隔离保护单元的CX OUT1端，隔离保护单元的CX OUT1端与电阻R16的第一端以及输出单元相连，隔离变压器T2二次侧的第二端与电容C7的第一端相连，电容C7的第二端为隔离保护单元的CX OUT2端，隔离保护单元的CX OUT2端与光耦集成芯片U4的第2脚、光耦集成芯片U3的第1脚以及输出单元相连，电阻R16的第二端与电阻R15的第一端相连，电阻R15的第二端与光耦集成芯片U3的第2脚以及光耦集成芯片U4的第1脚相连，光耦集成芯片U3的第4脚与光耦集成芯片U4的第4脚以及电源VCC相连，光耦集成芯片U3的第3脚与光耦集成芯片U4的第3脚以及电阻R17的第一端相连，电阻R17的第二端与发光二极管D9的正极相连，发光二极管D9的负极与地GND相连。隔离保护单元的输入信号经过隔离变压器T2隔离后输出，该输出信号作为输出单元的查线信号源的输入。另外，通过电容C7能够有效阻止外部带电信号灌入本综合查线装置，而本综合查线装置信号能够有效通过。当外部带电信号进入隔离保护单元后，光耦集成芯片U3和光耦集成芯片U4被外部带电信号驱动，从而使得发光二极管D9点亮，提示外部电缆2带电。

参见图8，输出单元主要由开关S4和开关S5组成，用来切换查线信号和路径探测信号的输出。其中，开关S4的第一组触点的第一端接变压单元的LJ端，开关S4的第一组触点的第二端悬置，开关S4的第一组触点的公共端接电阻R18的第一端；开关S4的第二组触点的第一端悬置，开关S4的第二组触点的第二端接变压单元的CX端，开关S4的第二组触点的公共端接隔离保护单元的CX1端。电阻R18的第二端接开关S5的第一组触点的第一端，开关S5的第一组触点的第二端接隔离保护单元的CX OUT1端，开关S5的第二组触点的第一端接变压单元的COM端，开关S5的第二组触点的第二端接隔离保护单元的CX OUT2端，开关S5的第一组触点的公共端接输出端子的第一端，开关S5的第二组触点的公共端接输出端子的第二端。当开关S4和开关S5的第一组触点和第二组触点均打至第一端时，输出端子输出路径探测信号；当开关S4和开关S5的第一组触点和第二组触点均打至第二端时，输出端子输出查线信号。通过开关S4和开关S5实现不同类型信号的输出，满足不同的测试需求。

接收机包括电缆识别传感器3、路径探测传感器1、查线信号检出单元、供电单元、滤波放大单元、功放单元和声表输出单元。其中，供电单元与滤波放大单元、功放单元以及声表输出单元均连接，为接收机提供工作电压；滤波放大单元的主要作用是对路径探测传感器1、电缆识别传感器3和查线信号检出单元采集的信号进行滤波，并且将微弱信号做放大处理，保证设备的抗干扰性，滤波放大单元的输入与路径探测传感器1、电缆识别传感器3和查线信号检出单元的输出连接，滤波放大单元的输出直接与功放单元的输入相连；功放单元主要作用是对信号的功率进行放大，以满足驱动音频输出装置或者表头指示的能力，该单元的输出直接与声表输出单元直接相连；声表输出单元包括音频输出装置和/或电流表，主要作用是通过声音输出大小或者表头摆动幅度来指示信号特征，帮助操作者判断测试结果。使用时，发射机通过就地端子箱4与电缆2连接，接收机通过控制室接线柜5与电缆2连接。

参见图9，查线信号检出单元主要作用是对查线接收信号进行隔离保护措施，避免在查线时接触带电信号而损坏接收机，同时提示带电的电缆2，查线信号检出单元的输出与滤波放大单元的输入相连。查线信号检出单元包括隔离变压器T1、光耦集成芯片U11、光耦集成芯片U12以及发光二极管，主要作用是实现信号的隔离接收，保证接收机不受带电信号的损坏，同时给出带电指示。其中，查线信号检出单元的第一输入端与电容C6的第一端、光耦集成芯片U12的第1脚以及光耦集成芯片U11的第2脚相连，查线信号检出单元的第二输入端与电阻R55的第一端以及隔离变压器T1一次侧的第一端相连，电阻R55的第二端与电阻R52的第一端相连，电阻R52的第二端与光耦集成芯片U12的第2脚以及光耦集成芯片U11的第1脚相连，电容C6的第二与隔离变压器T1一次侧的第二端相连，隔离变压器T1的二次侧的第一端与电阻R57的第一端相连，电阻R57的第二端与稳压二极管D4的负极、电阻R56的第一端以及MOS管D5的栅极相连，隔离变压器T1二次侧的第二端与发光二极管D3的负极、稳压二极管D4的正极、电阻R56的第二端、MOS管D5的源极、稳压二极管D6的正极以及电容C11的第一端相连，发光二极管D3的正极与电阻R53的第一端相连，电阻R53的第二端与光耦集成芯片U11的第3脚以及光耦集成芯片U12的第3脚相连，光耦集成芯片U11的第4脚与光耦集成芯片U12的第4脚、电源VCC以及电阻R58的第一端相连，电阻R58的第二端与MOS管D5的漏极、稳压二极管D6的负极、电容C11的第一端以及电容C8的第一端相连，电容C8的第二端与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极接滤波放大单元的输入端。当外部被测电缆2带电后，带电信号就会被电容C6隔离，不会进入隔离变压器T1，保证接收机不会被带电电缆2损坏；另外带电信号可以驱动光耦集成芯片U11或者光耦集成芯片U12，然后使得发光二极管D3点亮，做出带电报警提示。当查线信号检出单元检测到发射机发射的特定信号后，该信号就会通过电容C6进入隔离变压器T1一次侧的初级线圈，在隔离变压器T1二次侧的次级线圈就会感应出幅值等幅的信号，该信号再驱动MOS管D5做周期性开关动作，将信号送入滤波放大单元，如此就能检测出电缆2上是否有发射机所发出的特定信号，实现电缆2的查线功能。

参见图10，滤波放大单元的主要作用是实现对路径探测传感器1、电缆识别传感器3和查线信号检出单元采集的信号的滤波处理和放大处理，一方面解决测试现场50Hz信号的干扰问题，同时对微弱信号进行放大，便于后级信号的处理。其中，滤波放大单元的第一输入端与电阻R117的第一端以及电阻R125的第一端相连，滤波放大单元的第二输入端与电阻R127的第一端以及电阻R125的第二端相连，电阻R117的第二端与电容C119的第一端、电阻R118的第一端、集成芯片U5的第3脚相连，集成芯片U5采用运放芯片AD623，电阻R127的第二端与电容C137的第一端、电阻R129的第一端以及集成芯片U5的第2脚相连，集成芯片U5的第1脚接电位器R101的调节端，集成芯片U5的第8脚接电位器R101的第一端，集成芯片U5的第4脚接地GND，集成芯片U5的第5脚接电阻R128的第一端，电阻R128的第二端与电阻R118的第二端、电阻R129的第二端、电容C119的第二端以及C137的第二端相连，集成芯片U5的第6脚为集成芯片U5的输出，集成芯片U5的第7脚与电容C121的第一端、电容C129的第一端以及电源VCC相连，电容C121的第二端与电容C129的第二端以及地GND相连。集成芯片U5及其外围电路所实现的主要作用是对输入信号进行直流偏置，使输入信号以集成芯片U5的第5脚的参考电压作为基准，同时对输入信号做差分放大，放大倍数由集成芯片U5的第1脚和第8脚之间的电位器R101的电阻值所决定，对信号进行直流偏置处理并且进行放大，有利于后级单电源运放的信号处理，同时又能有效抑制共模信号，减少干扰信号的影响。

电阻R119、电阻R120、电容C135、电容C133、电容C134和电阻R126组成50Hz双T陷波器，集成芯片U5的输出信号和双T陷波器的输入相连，双T陷波器的输出信号与由集成芯片U6A组成的电压跟随器的输入相连，集成芯片U6A采用运算放大器TL972。该部分电路的主要作用是对输入信号中的工频干扰信号进行衰减滤除，使有用信号通过进入下一级由集成芯片U6B所组成的放大电路，集成芯片U6B采用运算放大器TL972，电压跟随器的主要作用是保证较低的输出阻抗，同时进行有效的隔离，避免前后级信号的干扰。

参见图11，功放单元主要由集成芯片U7及其外围电路构成，集成芯片U7采用LA4140，主要作用是对滤波放大单元的输出信号进行功率放大，用以驱动后级音频输出装置以及仪表指针。其中，滤波放大单元的输出端与电容C112的第一端相连，电容C112的第二端与集成芯片U7的第2脚相连，信号经过耦合后输入到集成芯片U7中，集成芯片U7的第3脚接电容C104的正极，电容C104的负极与电阻R64的第一端以及电阻R65的第一端相连，电阻R64的第二端与电阻R65的第二端以及地GND相连，主要作用是控制功放的闭环增益。集成芯片U7的第1脚和电容C105的第一端相连，电容C105的第二端接集成芯片U7的第4脚，其作用是消除信号的自己振荡，保证模块工作稳定。集成芯片U7的第5脚接地GND，集成芯片U7的第7脚与电源VCC以及电容C107的正极相连，电容C107的负极接地GND，为功放单元提供工作电源。集成芯片U7的第8脚接电容C103的正极，电容C103的负极与集成芯片U7的第6脚、电容C101的第一端、电容C109的正极以及电容C110的正极相连，实现电压自举，提高其电源电压。集成芯片U7的第9脚接电容C102的正极，电容C102的负极接地，达到电源滤波的效果。集成芯片U7的第6脚为功放单元的输出脚，直接接电流表，指示输出信号强度，同时经过反向并联的二极管钳位保护后直接驱动音频输出装置，如蜂鸣器或扬声器。

本发明低压电缆综合查线装置集电缆2的路径探测、电缆2识别以及电缆2查线三个功能于一体，电缆2路径探测采用断续10KHz信号作为信号源，发射功率达到50W以上，针对长短电缆2均可有效测试，并且具有高低档位选择，对于较短电缆2可采用低功率档进行测试，长电缆2采用高功率档测试，探测深度可达3米左右；电缆2识别的输出信号和路径探测信号是一样的，只是接收装置采用电流线圈进行采集，通过接收信号的有无或者大小来确定被测电缆2是否为目标电缆2；查线信号采用幅度较小的信号作为测量信号，确保不会引起变电站保护系统的误动作，同时在发射机和接收机均设计有误碰带电信号的保护单元，避免造成综合查线装置的损坏，整个综合查线装置采用锂电池供电，携带方便、接线简单、人性化操作、测试高效可靠。相较于传统的电缆2路径测试仪和电缆2识别仪都是分别独立的单一功能的设备，而且都没有电缆2查线的功能，而且前两种设备的使用环境对频率和幅度都没有上限规定，这样就无法在对信号频率和设备功率有明确规定的特高压变电站内使用，不具备通用性。另外，传统的测试设备采用交流供电，现场使用不方便，体积较大，携带不便。

综上，本发明克服了传统设备功能单一、频率及保护要求不具备通用性、现场交流电源难以提供、体积较大携带不便等缺点，研制了一种基于通讯信号通过电缆2线芯介质的传输方法实现电缆2的路径查找、识别以及芯线查线等功能。由发射机给电缆2注入特定频率的通讯信号，再根据电磁感应原理由不同的接收装置实现电缆2路径查找、识别及查线功能，提供一种操作简单、测试高效准确的低压电缆综合查线装置。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低压电缆综合查线装置，其特征在于，包括发射机和接收机；发射机包括电源模块、调制单元、振荡单元、斩波单元、变压单元、隔离保护单元和输出单元；接收机包括电缆识别传感器(3)、路径探测传感器(1)、查线信号检出单元、供电单元、滤波放大单元、功放单元和声表输出单元；

调制单元用于生成第一方波信号并发送至振荡单元，振荡单元用于生成第二方波信号并根据第一方波信号断续发送第二方波信号至斩波单元，斩波单元用于接收电源模块发送的电源信号，并根据第二方波信号周期输出电源信号至变压单元，变压单元用于将电源信号的幅度升高或降低得到变压信号和识别与路径探测信号，并发送变压信号和识别与路径探测信号至输出单元，输出单元发送变压信号至隔离保护单元，隔离保护单元用于隔离电缆(2)的带电信号并根据变压信号生成查线信号发送至输出单元，输出单元还用于识别与路径探测信号和查线信号的输出切换并通过电缆(2)发送至查线信号检出单元；

查线信号检出单元用于接收查线信号并发送至滤波放大单元，电缆识别传感器(3)和路径探测传感器(1)均用于检测电缆(2)中的识别与路径探测信号，分别生成线缆识别信号和路径探测信号并发送至滤波放大单元，滤波放大单元将查线信号、线缆识别信号和路径探测信号的滤波和一次放大后发送至功放单元进行二次放大，功放单元将二次放大后的查线信号、线缆识别信号和路径探测信号发送至声表输出单元进行声音输出或仪表显示。

2.根据权利要求1所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述调制单元包括集成芯片、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻，集成芯片为8脚时基集成电路NE555；

集成芯片的第1脚与第二电容的第一端、第一电容的负极、第三电阻的第一端以及地GND均连接，集成芯片的第2脚与集成芯片的第6脚、第一电阻的第一端以及第一电容的正极均连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端和集成芯片的第7脚均连接，第二电阻的第二端与电源VCC、集成芯片的第4脚和集成芯片的第8脚均连接，集成芯片的第3脚与第三电阻的第二端连接，集成芯片的第5脚与第二电容的第二端相连，集成芯片的第3脚为调制单元的输出端并与振荡单元连接。

3.根据权利要求1所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述振荡单元包括集成芯片、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，集成芯片为8脚时基集成电路NE555；

集成芯片的第1脚与第一电容的第一端、第二电容的第一端、第四电阻的第一端以及地GND相连，集成芯片的第2脚与集成芯片的第6脚、第一电阻的第一端以及第二电容的第二端均连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端以及集成芯片的第7脚均连接，第二电阻的第二端与电源VCC以及集成芯片的第8脚均连接，集成芯片的第3脚与第三电阻的第一端相连，第三电阻的第二端与第四电阻的第二端相连，第三电阻的第二端为振荡单元的输出端并与斩波单元连接，集成芯片的第5脚与第一电容的第二端相连，集成芯片的第4脚与调制单元的输出端相连；当集成芯片的第4脚的信号为低电平时，振荡单元输出低电平信号；当集成芯片的第4脚的信号为高电平时，振荡单元输出高电平信号。

4.根据权利要求1所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述斩波单元包括MOS管，MOS管的漏极连接变压单元，MOS管的栅极连接振荡单元的输出端，MOS管的源极接地GND，MOS管根据第二方波信号进行周期性开关。

5.根据权利要求1所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述变压单元包括脉冲变压器和开关；

脉冲变压器的一次侧的第一端接电源VCC，第二端接斩波单元的输出端；脉冲变压器的二次侧设置公共端、第一抽头、第二抽头、第三抽头和第四抽头，开关一端设置第1脚、第2脚和第3脚，另一端设置第4脚；第一抽头连接第1脚，第二抽头连接第2脚，第三抽头连接第3脚，第4脚与输出单元连接用于输出识别与路径探测信号，第四抽头与输出单元连接用于输出查线信号，公共端与输出单元和隔离保护单元均连接。

6.根据权利要求1所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述隔离保护单元包括隔离变压器和电容；

隔离变压器一次侧的第一端与输出单元连接用于接收输出单元发送的变压信号，隔离变压器二次侧的第一端和二次侧的第二端均与输出单元连接用于发送查线信号至输出单元，隔离变压器一次侧的第二端与变压单元连接，隔离变压器二次侧的第二端通过电容与输出单元连接。

7.根据权利要求6所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述隔离保护单元还包括发光二极管、第一光耦集成芯片、第二光耦集成芯片、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

隔离变压器二次侧的第一端与第二电阻的第一端连接，电容远离隔离变压器的一端与第二光耦集成芯片的第2脚和第一光耦集成芯片的第1脚均连接，第二电阻的第二端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与第一光耦集成芯片的第2脚以及第二光耦集成芯片的第1脚均连接，第一光耦集成芯片的第4脚与第二光耦集成芯片的第4脚以及电源VCC均连接，第一光耦集成芯片的第3脚与第二光耦集成芯片的第3脚以及第三电阻的第一端均连接，第三电阻的第二端与发光二极管的正极连接，发光二极管的负极与地GND连接。

8.根据权利要求1所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述输出单元包括电阻、第一开关和第二开关；第一开关上设置第一组触点和第二组触点；第二开关上设置第三组触点和第四组触点；

第一组触点的第一端连接变压单元用于接收变压单元输出的识别与路径探测信号，第一组触点的第二端悬置，第一组触点的公共端连接电阻的第一端；第二组触点的第一端悬置，第二组触点的第二端连接变压单元用于接收变压单元输出的变压信号，第二组触点的公共端连接隔离保护单元用于输出变压信号至隔离保护单元；第三组触点的第一端连接电阻的第二端，第四组触点的第一端连接变压单元，第三组触点的第二端和第四组触点的第二端均连接隔离保护单元用于接收查线信号，第三组触点的第三端和第四组触点的第三端为输出单元的输出端子与电缆(2)连接，用于输出查线信号或识别与路径探测信号。

9.根据权利要求1所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述查线信号检出单元包括隔离变压器、第一光耦集成芯片、第二光耦集成芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、发光二极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、二极管、第一电容、第二电容、第三电容和MOS管，查线信号检出单元上设置第一输入端子和第二输入端子；

第一输入端子和第二输入端子的第一端均与电缆(2)连接，第一输入端子的第二端与第一电容的第一端、第二光耦集成芯片的第1脚以及第一光耦集成芯片的第2脚均连接，第二输入端子的第二端与第三电阻的第一端以及隔离变压器一次侧的第一端均连接，第三电阻的第二端与第一电阻的第一端相连，第一电阻的第二端与第二光耦集成芯片的第2脚以及第一光耦集成芯片的第1脚均连接，第一电容的第二与隔离变压器一次侧的第二端相连，隔离变压器的二次侧的第一端与第五电阻的第一端相连，第五电阻的第二端与第一稳压二极管的负极、第四电阻的第一端以及MOS管的栅极均连接，隔离变压器二次侧的第二端与发光二极管的负极、第一稳压二极管的正极、第四电阻的第二端、MOS管的源极、第二稳压二极管的正极以及第三电容的第一端均连接，发光二极管的正极与第二电阻的第一端相连，第二电阻的第二端与第一光耦集成芯片的第3脚以及第二光耦集成芯片的第3脚均连接，第一光耦集成芯片的第4脚与第二光耦集成芯片的第4脚、电源VCC以及第六电阻的第一端均连接，第六电阻的第二端与MOS管的漏极、第二稳压二极管的负极、第三电容的第一端以及第二电容的第一端均连接，第二电容的第二端与二极管的正极连接，二极管的负极连接滤波放大单元。

10.根据权利要求1所述的低压电缆综合查线装置，其特征在于，所述电源模块和供电单元均为锂电池，所述声表输出单元包括扬声器和指针式电流表头，扬声器和指针式电流表头均与供电单元和功放单元的输出端连接。

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