CN203117268U - 电力电缆多工况带电检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电力电缆多工况带电检测系统，包括微处理器模块、CAN总线通信电路模块、电源模块、A/D转换电路模块、键盘电路模块、时钟电路模块、信号调理电路模块和多路选择开关，多路选择开关的输入端接有用于对无护套且不带负荷的电力电缆带电进行检测的第一检测单元、用于对护套不导磁且带负荷的电力电缆带电进行检测的第二检测单元和用于对电缆屏蔽层的接地感应电流进行检测的第三检测单元，多路选择开关与微处理器模块的输出端相接，微处理器模块的输出端接有液晶显示电路模块、不带电指示灯和带电指示灯。本实用新型设计合理，实现方便，功能完备，实现了电力电缆多工况的带电检测，使用效果好，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电缆检测技术领域，尤其是涉及一种电力电缆多工况带电检测系统。
背景技术
关于电力电缆的检测，国内外研究人员已开发了多种XLPE电力电缆的监测及检测方法。按照不同的监测及检测项目可以分为如下几类：局部放电监测及检测、运行温度监测及检测、接地电流测量、电缆护套绝缘电阻及金属屏蔽化学电势检测、体电阻电容检测、光学检测、气体检测、硅油检测及取样检测等。
对于架空线路是否带高压电的高压验电器，目前主要有金属箔式和电容式。金属箔式验电器运用电荷转移原理，即用验电器触头接触导体时，如果导体上带电，则导体上的电荷会转移到验电器上，验电器金属箔张开；离开带电导体，验电器金属箔继续张开。电容式是由电场感应原理制成的电子集成电路制成的具有声光带电报警的功能。适用于220V～500V、6KV、10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交流输配电线路和设备的验电，无论是室内变电站或室外架空线上，都能正确、可靠地工作，是电力系统和工矿企业电气部门必备的安全用具。
但是这种验电器只能测试裸露导体的带电情况，而不能对电力电缆这样的有绝缘层包覆的导体带电情况的检测。也就是说，目前没有一种方法能够有效地检测电缆是否带电。
近年来，已存在多种电力电缆的监测及检测方法，其中有些方法已在运行单位得到了应用。其中之一，最主要的是电缆局部放电在线检测方法。它作为110KV及以上电缆在线监测及检测的重要项目已被国内外同行所认可。采用的传感器有电容耦合传感器、电感耦合传感器、方向耦合传感器、光学传感器、特高频传感器等，在实验室和现场都进行了对电缆局放的成功测量。其中，英国、日本、德国等国家走在了新技术应用的前列。国内针对电缆局部放电的采集方法也进行了大量的工作，国网电科院和高校等科研院所分别进行了卓有成效的理论和实验研究。在已有的几种传感器中，目前有着较好运行经验的有电容耦合传感器、电感耦合传感器和超声传感器，前两种可以用于在线监测，而超声波法可作为一种辅助手段检测电缆接头和终端的局部放电情况。在传感器的设计、安装及运行上尚缺乏统一的判据，传感器的灵敏度、可靠性以及检测手段还存在较大缺陷，当前的传感技术尚无法满足智能电力设备对电力电缆状态在线监测装置的要求。
虽然电力电缆在线监测传感器的研制已经取得了一些成果，但目前没有一种能够检测有铠或金属护套电缆是否带电的检测设备（又称电缆验电器）。电力电缆种类很多，安装方法也多种多样。对于没有金属护套的电缆，使用钳形电流表就可以比较容易地检测电缆芯电流。但多数电力电缆有铠或有外护套，并接地。由于铠或外护套对电缆芯的电流或者电场起到屏蔽的作用，检测其是否带电就不容易。并且，如果电缆带电但是没有负荷，那么流过电缆芯的电流在理论上就为零，钳形电流表就检测不到电缆芯是否带电。这种情况会对电缆系统的检修、施工等带来不便，甚至造成安全隐患。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电力电缆多工况带电检测系统，其结构简单，设计合理，实现方便，功能完备，实现了电力电缆多工况的带电检测，给电力电缆系统的检修、施工等带来了方便，实用性强，使用效果好，具有广阔的应用前景。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：包括微处理器模块、与微处理器模块相接的CAN总线通信电路模块和为系统中各用电模块供电的电源模块，所述微处理器模块的输入端接有A/D转换电路模块、用于输入控制参数的键盘电路模块和用于为系统提供实时时钟信号的时钟电路模块，所述A/D转换电路模块的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块，所述信号调理电路模块的输入端接有多路选择开关，所述多路选择开关的输入端接有用于对无护套且不带负荷的电力电缆带电进行检测的第一检测单元、用于对护套不导磁且带负荷的电力电缆带电进行检测的第二检测单元和用于对电缆屏蔽层的接地感应电流进行检测的第三检测单元，所述第一检测单元由依次相接的电容传感器、第一防雷保护模块、第一滤波电路模块、第一放大电路模块和第一采样保持电路模块构成，所述第二检测单元由依次相接的电感传感器、第二防雷保护模块、第二滤波电路模块、第二放大电路模块和第二采样保持电路模块构成，所述第三检测单元由依次相接的电流传感器、第三防雷保护模块、第三滤波电路模块、第三放大电路模块和第三采样保持电路模块构成，所述多路选择开关与所述微处理器模块的输出端相接，所述微处理器模块的输出端接有液晶显示电路模块、用于对电力电缆不带电进行指示的不带电指示灯和用于对电力电缆带电进行指示的带电指示灯。
上述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述微处理器模块为ARM微处理器LPC2294，所述A/D转换电路模块为集成在所述ARM微处理器LPC2294内部的10位A/D转换器。
上述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述时钟电路模块主要由芯片DS1302构成。
上述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述多路选择开关为芯片AD7501。
上述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述第一滤波电路模块、第二滤波电路模块和第三滤波电路模块均为LC串联谐振滤波电路。
上述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述第一放大电路模块、第二放大电路模块和第三放大电路模块均主要由芯片AD624构成。
上述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述第一采样保持电路模块、第二采样保持电路模块和第三采样保持电路模块均主要由芯片LF398构成。
上述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述不带电指示灯为绿色LED灯，所述带电指示灯为红色LED灯。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型采用了模块化的设计，结构简单，设计合理，实现方便。
2、本实用新型的使用操作便捷，能够得到精确的电力电缆带电与否的判据并进行显示和指示。
3、由于在实际的电缆运行工作环境中，电磁干扰很大，因此，本实用新型各个检测单元中均设置有滤波电路模块，还在A/D转换之前设置了用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块，经过两次滤波，能够有效地去除原始数据中的噪声信号，能够减小工作环境中电磁干扰带来的检测结果的误差。
4、本实用新型采用了电容传感器、电感传感器和电流传感器三种传感器，实现了电力电缆多工况的带电检测，电力电缆如果无护套且不带负荷，则采用电容传感器测量交流电场的方法来测量电力电缆导体芯带电情况；如果护套不导磁且带负荷，则采用电感传感器测量交流电场的方法来测量电力电缆导体芯带电情况；其它情况则采用电流传感器测量护套接地感应电流方法来测量电力电缆导体芯带电情况，本实用新型的功能完备，给电力电缆系统的检修、施工等带来了方便。
5、本实用新型不仅仅可以使用在电力电缆带电和载流情况的检测，而且还可以检测绝缘子串中的零值绝缘子；因为零值绝缘子上的电场几乎为零，本实用新型的电场传感器测量不到电场；但是对非零值的绝缘子，就能够检测到其周围的电场；所以本实用新型能够改变传统的用铁叉检测零值绝缘子的方法，提高了工作效率，改变了由于铁叉检测时的火花亮度和声音不明显的缺点。
6、本实用新型的实用性强，使用效果好，具有广阔的应用前景。
综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实现方便，功能完备，实现了电力电缆多工况的带电检测，给电力电缆系统的检修、施工等带来了方便，实用性强，使用效果好，具有广阔的应用前景。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
附图标记说明:
1—微处理器模块； 2—CAN总线通信电路模块； 3—电源模块；
4—A/D转换电路模块； 5—键盘电路模块； 6—时钟电路模块；
7—信号调理电路模块； 8—多路选择开关； 9—第一检测单元；
9-1—电容传感器； 9-2—第一防雷保护模块；
9-3—第一滤波电路模块； 9-4—第一放大电路模块；
9-5—第一采样保持电路模块； 10—第二检测单元； 10-1—电感传感器；
10-2—第二防雷保护模块； 10-3—第二滤波电路模块；
10-4—第二放大电路模块； 10-5—第二采样保持电路模块；
11—第三检测单元； 11-1—电流传感器； 11-2—第三防雷保护模块；
11-3—第三滤波电路模块； 11-4—第三放大电路模块；
11-5—第三采样保持电路模块； 12—液晶显示电路模块；
13—不带电指示灯； 14—带电指示灯。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括微处理器模块1、与微处理器模块1相接的CAN总线通信电路模块2和为系统中各用电模块供电的电源模块3，所述微处理器模块1的输入端接有A/D转换电路模块4、用于输入控制参数的键盘电路模块5和用于为系统提供实时时钟信号的时钟电路模块6，所述A/D转换电路模块4的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块7，所述信号调理电路模块7的输入端接有多路选择开关8，所述多路选择开关8的输入端接有用于对无护套且不带负荷的电力电缆带电进行检测的第一检测单元9、用于对护套不导磁且带负荷的电力电缆带电进行检测的第二检测单元10和用于对电缆屏蔽层的接地感应电流进行检测的第三检测单元11，所述第一检测单元9由依次相接的电容传感器9-1、第一防雷保护模块9-2、第一滤波电路模块9-3、第一放大电路模块9-4和第一采样保持电路模块9-5构成，所述第二检测单元10由依次相接的电感传感器10-1、第二防雷保护模块10-2、第二滤波电路模块10-3、第二放大电路模块10-4和第二采样保持电路模块10-5构成，所述第三检测单元11由依次相接的电流传感器11-1、第三防雷保护模块11-2、第三滤波电路模块11-3、第三放大电路模块11-4和第三采样保持电路模块11-5构成，所述多路选择开关8与所述微处理器模块1的输出端相接，所述微处理器模块1的输出端接有液晶显示电路模块12、用于对电力电缆不带电进行指示的不带电指示灯13和用于对电力电缆带电进行指示的带电指示灯14。
本实施例中，所述微处理器模块1为ARM微处理器LPC2294，所述A/D转换电路模块4为集成在所述ARM微处理器LPC2294内部的10位A/D转换器。所述时钟电路模块6主要由芯片DS1302构成。所述多路选择开关8为芯片AD7501。所述第一滤波电路模块9-3、第二滤波电路模块10-3和第三滤波电路模块11-3均为LC串联谐振滤波电路。
本实施例中，所述第一放大电路模块9-4、第二放大电路模块10-4和第三放大电路模块11-4均主要由芯片AD624构成。所述第一采样保持电路模块9-5、第二采样保持电路模块10-5和第三采样保持电路模块11-5均主要由芯片LF398构成。所述不带电指示灯13为绿色LED灯，所述带电指示灯14为红色LED灯。
本实用新型的工作原理及工作过程是：用户通过操作键盘电路模块5输入控制参数，时钟电路模块6为微处理器模块1提供实时时钟信号；电容传感器9-1对无护套且不带负荷的电力电缆带电进行检测并将所检测到的信号通过第一防雷保护模块9-2输出给第一滤波电路模块9-3，第一滤波电路模块9-3对电容传感器9-1检测到的信号进行滤波处理后输出给第一放大电路模块9-4，第一放大电路模块9-4对第一滤波电路模块9-3输出的信号进行放大后输出给第一采样保持电路模块9-5，第一采样保持电路模块9-5对第一放大电路模块9-4输出的信号进行采样保持后输出给多路选择开关8；电感传感器10-1对护套不导磁且带负荷的电力电缆带电进行检测并将所检测到的信号通过第二防雷保护模块10-2输出给第二滤波电路模块10-3，第二滤波电路模块10-3对电容传感器10-1检测到的信号进行滤波处理后输出给第二放大电路模块10-4，第二放大电路模块10-4对第二滤波电路模块10-3输出的信号进行放大后输出给第二采样保持电路模块10-5，第二采样保持电路模块10-5对第二放大电路模块10-4输出的信号进行采样保持后输出给多路选择开关8；电流传感器11-1对电缆屏蔽层的接地感应电流进行检测并将所检测到的信号通过第三防雷保护模块11-2输出给第三滤波电路模块11-3，第三滤波电路模块11-3对电容传感器11-1检测到的信号进行滤波处理后输出给第三放大电路模块11-4，第三放大电路模块11-4对第三滤波电路模块11-3输出的信号进行放大后输出给第三采样保持电路模块11-5，第三采样保持电路模块11-5对第三放大电路模块11-4输出的信号进行采样保持后输出给多路选择开关8；第一采样保持电路模块9-5的输出、第二采样保持电路模块10-5的输出和第三采样保持电路模块11-5的输出经多路选择开关8（由微处理器模块1控制选通）后输出给信号调理电路模块7进行放大和滤波调理，然后输出给A/D转换电路模块4进行A/D转换后输出给微处理器模块1，微处理器模块1对其接收到的信号进行分析处理，得到电力电缆带电情况，微处理器模块1控制液晶显示电路模块12对电力电缆带电情况进行显示，并在电力电缆不带电时，控制不带电指示灯13点亮进行指示，在电力电缆带电时，控制带电指示灯14点亮进行指示。
另外，通过设置监控计算机并在监控计算机上连接CAN总线，通过CAN总线通信电路模块2将本实用新型挂接在CAN总线上，能够实现对电力电缆带电的网络化检测，能够提高检测效率。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：包括微处理器模块（1）、与微处理器模块（1）相接的CAN总线通信电路模块（2）和为系统中各用电模块供电的电源模块（3），所述微处理器模块（1）的输入端接有A/D转换电路模块（4）、用于输入控制参数的键盘电路模块（5）和用于为系统提供实时时钟信号的时钟电路模块（6），所述A/D转换电路模块（4）的输入端接有用于对信号进行放大和滤波调理的信号调理电路模块（7），所述信号调理电路模块（7）的输入端接有多路选择开关（8），所述多路选择开关（8）的输入端接有用于对无护套且不带负荷的电力电缆带电进行检测的第一检测单元（9）、用于对护套不导磁且带负荷的电力电缆带电进行检测的第二检测单元（10）和用于对电缆屏蔽层的接地感应电流进行检测的第三检测单元（11），所述第一检测单元（9）由依次相接的电容传感器（9-1）、第一防雷保护模块（9-2）、第一滤波电路模块（9-3）、第一放大电路模块（9-4）和第一采样保持电路模块（9-5）构成，所述第二检测单元（10）由依次相接的电感传感器（10-1）、第二防雷保护模块（10-2）、第二滤波电路模块（10-3）、第二放大电路模块（10-4）和第二采样保持电路模块（10-5）构成，所述第三检测单元（11）由依次相接的电流传感器（11-1）、第三防雷保护模块（11-2）、第三滤波电路模块（11-3）、第三放大电路模块（11-4）和第三采样保持电路模块（11-5）构成，所述多路选择开关（8）与所述微处理器模块（1）的输出端相接，所述微处理器模块（1）的输出端接有液晶显示电路模块（12）、用于对电力电缆不带电进行指示的不带电指示灯（13）和用于对电力电缆带电进行指示的带电指示灯（14）。
2.按照权利要求1所述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述微处理器模块（1）为ARM微处理器LPC2294，所述A/D转换电路模块（4）为集成在所述ARM微处理器LPC2294内部的10位A/D转换器。
3.按照权利要求1所述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述时钟电路模块（6）主要由芯片DS1302构成。
4.按照权利要求1所述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述多路选择开关（8）为芯片AD7501。
5.按照权利要求1所述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述第一滤波电路模块（9-3）、第二滤波电路模块（10-3）和第三滤波电路模块（11-3）均为LC串联谐振滤波电路。
6.按照权利要求1所述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述第一放大电路模块（9-4）、第二放大电路模块（10-4）和第三放大电路模块（11-4）均主要由芯片AD624构成。
7.按照权利要求1所述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述第一采样保持电路模块（9-5）、第二采样保持电路模块（10-5）和第三采样保持电路模块（11-5）均主要由芯片LF398构成。
8.按照权利要求1所述的电力电缆多工况带电检测系统，其特征在于：所述不带电指示灯（13）为绿色LED灯，所述带电指示灯（14）为红色LED灯。
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