CN203941198U - 一种便携式电缆故障定位电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式电缆故障定位电源装置，包括内部模块、外部面板和包装箱，内部模块包括控制模块，与控制模块连接的CPU模块，与CPU模块连接的脉冲发送模块，分别与脉冲发送模块连接的过流保护模块、放电保护模块、故障电缆模块，与过流保护模块连接的高压电容模块，与高压电容模块连接的高压电源模块；外部面板上设置有放电间隔旋钮、模式选择开关、高压合开关、高压分开关、单次放电按钮、电压表、高压调节旋钮、测试线接头。本实用新型能够产生0-30kV的直流高压脉冲，使电缆故障点击穿放电，可以运用在1-35kV电力电缆的高阻和闪络性故障的测试；包装箱采用拉杆箱防水结构，体积小、重量轻、携带方便、操作简单。

Description

一种便携式电缆故障定位电源装置

技术领域

本实用新型涉及一种便携式电缆故障定位电源装置，主要用于电力电缆高阻和闪络性故障的测试。

背景技术

近年来,随着国家城乡电网改造和特高压输电网络建设,越来越多的电力电缆投入电力系统运行，工矿企业、事业单位、石化钢铁、机场港口及城市等许多供电场合几乎全部采用电力电缆供电，其优点显而易见。但是，由于国内电缆制造、电缆工程施工、附件安装、外力破坏等原因，导致电力电缆故障频繁发生。在使用电力电缆的过程中，一旦发生绝缘故障，很难较快地寻测出故障点的确切位置，不能及时排除故障恢复供电，往往造成停电停产的重大经济损失。所以，如何迅速准确定位电力电缆故障点，减少故障修复费用及停电损失，是电力电缆管理者的迫切需要可见。因此对电力电缆故障定位的研究具有重要的社会现实意义和工程实用价值。

电力电缆故障的分类比较多，主要可以分为断线故障、低阻故障和高阻故障三种类型。断线故障即开路故障，指的是电缆各线芯绝缘均良好，但有一芯或数芯导体不连续；低阻故障即低电阻接地或短路故障，指电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于10Z(Z为电缆波阻抗)，且导体连续性良好；高阻故障即高电阻接地或短路故障，指电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于正常值很多，但高于10Z，且导体连续性良好；另外，泄漏性故障和闪络性故障是高阻故障的两种极端形式，在此归结到高阻故障范畴。

现有技术在电缆故障定位方法上多采用时域脉冲反射法，电桥法，放音法，电阻电容法，频域反射法等，目前市场上已经有很多根据这些方法原理设计制造出来的电缆故障测试仪器。其中，基于时域脉冲反射法电缆故障测试仪的原理是从仪器向故障电缆发射一个脉冲，再由故障电缆的断路或者短路处反射回一个脉冲，通过计算来回时间来判断电缆故障点的长度，从而确定故障位置。向故障电缆发射一个脉冲需要通过高压脉冲发生装置，而市场上现有的电缆故障定位高压脉冲发生装置尽管品种较多，但均显笨重、体积庞大，操作不方便，难以满足户外作业的轻便要求。本实用新型涉及的便携式电缆故障定位电源装置采用拉杆防水箱包装，仪器轻巧，携带方便，操作简单，满足户外电缆故障探测的各种需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而设计一种结构合理，仪器轻巧、携带方便、操作简单的便携式电缆故障定位电源装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种便携式电缆故障定位电源装置，其特征在于：它包括内部模块、外部面板和包装箱，所述的内部模块包括控制模块，与控制模块连接的CPU模块，与CPU模块连接的脉冲发送模块，分别与脉冲发送模块连接的过流保护模块、放电保护模块、故障电缆模块，与过流保护模块连接的高压电容模块，与高压电容模块连接的高压电源模块；所述的外部面板上设置有放电间隔旋钮、模式选择开关、高压合开关、高压分开关、单次放电按钮、电压表、高压调节旋钮、测试线接头。

所述的包装箱采用拉杆箱设计，包装箱的材料为防水材料。

所述的控制模块主要可以实现单次触发或周期触发选择、0-30kV的直流高压输出调节、放电周期的控制等。

所述的CPU模块是集成的A/D功能的AVR单片机ATtiny24，可以通过A/D采样监控高压电源的高压输出，再同步采样放电周期的电压值，经过计算决策后，得到一个在当前高压等级下高压电容工作的最优放电频率，更好的保护了仪器；同时该单片机自带看门狗功能，可以预防高压脉冲放电瞬间产生的高磁场干扰，使单片机代码跑飞。

所述的过流保护模块是为了避免由于仪器长时间发送高压脉冲击穿电缆故障点，导致原来阻抗较高的故障击穿后变成低阻态，或者由于操作人员误操作，给低阻电缆故障点施加更高压等情况造成的放电电流瞬间过大，从而保护了仪器，更保障了人身安全。

所述的放电保护模块是为了确保仪器使用完毕后把电容存留的电荷通过放电机构放掉，防止仪器拆装或维修时出现拉弧现象。

本实用新型所述的高压电源模块包括PWM控制模块、电压输出指示模块、高压使能控制模块和直流高压输出模块，PWM控制模块、电压输出指示模块、高压使能控制模块与直流高压输出模块之间通过光隔离模块隔离，确保高压部分不会耦合到其他控制模块；调压控制可以通过PWM调节脉宽再经过积分的形式实现，也可以直接通过变位器分压输出实现，控制方式比较灵活。

本实用新型与现有技术相比，具有以下明显效果：结构设计合理，能够产生0-30kV的直流高压脉冲，使电缆故障点击穿放电，可以运用在1-35kV电力电缆的高阻和闪络性故障的测试；包装箱采用拉杆箱防水结构，具有体积小、重量轻、携带方便、操作简单等优点，特别适合户外电缆故障定位工作的要求。

附图说明

图1为本实用新型中内部模块的结构示意图。

图2为本实用新型中高压电源模块的结构示意图。

图3为本实用新型外部面板的结构示意图。

图4为本实用新型各模块的连接电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：

参见图1～图3，本实施例包括内部模块、外部面板和包装箱，所述的内部模块包括控制模块1，与控制模块1连接的CPU模块2，与CPU模块2连接的脉冲发送模块3，分别与脉冲发送模块3连接的过流保护模块4、放电保护模块5、故障电缆模块6，与过流保护模块4连接的高压电容模块7，与高压电容模块7连接的高压电源模块8；所述的外部面板上设置有放电间隔旋钮9、模式选择开关10、高压合开关11、高压分开关12、单次放电按钮13、电压表14、高压调节旋钮15、测试线接头16；

所述的包装箱采用拉杆箱设计，包装箱的材料为防水材料。

所述的控制模块1主要可以实现单次触发或周期触发选择、0-30kV的直流高压输出调节、放电周期的控制等。

所述的CPU模块2是集成的A/D功能的AVR单片机ATtiny24，可以通过A/D采样监控高压电源的高压输出，再同步采样放电周期的电压值，经过计算决策后，得到一个在当前高压等级下高压电容工作的最优放电频率，更好的保护了仪器；同时该单片机自带看门狗功能，可以预防高压脉冲放电瞬间产生的高磁场干扰，使单片机代码跑飞。

所述的过流保护模块4是为了避免由于仪器长时间发送高压脉冲击穿电缆故障点，导致原来阻抗较高的故障击穿后变成低阻态，或者由于操作人员误操作，给低阻电缆故障点施加更高压等情况造成的放电电流瞬间过大，从而保护了仪器，更保障了人身安全。

所述的放电保护模块5是为了确保仪器使用完毕后把电容存留的电荷通过放电机构放掉，防止仪器拆装或维修时出现拉弧现象。

本实用新型所述的高压电源模块8包括PWM控制模块21、电压输出指示模块22、高压使能控制模块23和直流高压输出模块24，PWM控制模块21、电压输出指示模块22、高压使能控制模块23与直流高压输出模块24之间通过光隔离模块隔离25，确保高压部分不会耦合到其他控制模块1；调压控制可以通过PWM调节脉宽再经过积分的形式实现，也可以直接通过变位器分压输出实现，控制方式比较灵活。

参见图4，是本实施例各功能模块的连接图。U1是直流高压电源，能输出0-35kV直流高压，C1是2uF的35kV高压脉冲电容，R1是充电回路的限流电阻，阻值51k欧姆。因此，电容充满电荷后瞬间放电的能量可以由以下公式计算：

W＝1/2UQ＝1/2CU

电容C1蓄满的能量是通过F1牵引电磁铁动作后经过放电球再到故障电缆上。F2牵引电磁铁是用作放电保护，在工作结束后或者异常情况下动作，可以把电容残留的能量消耗在R2（60欧姆的吸能电阻）上，以确保安全。RP1是5K欧姆带开关的变位器，用来调节高压输出范围，V1是电压输出指示，电压变比为10000：1。K1、K2是OMRON MY2N-220V继电器，组成了继电器控制网络，用来实现高压合和高压分离的一些功能。U2是AVR单片机ATtiny24，S3、S4分别是单次/周期的模式选择开关10和单次放电的开关，RP2是10K欧姆的变位器，接入单片机的A/D转换端口，通过采样判断放电的周期时间。单片机根据这些控制信息进行决策然后控制K3继电器来实现对F1的操控。

本实施例中，模式选择开关10包括“单次”档和“周期”档，测试线接头16包括高压输出接头31和测试地接头32。现场接线时，高压输出接头31与被测故障电缆连接，测试地接头32与被测电缆的铜屏蔽或钢铠连接。接线检查无误后，将高压调节旋钮15旋至零位，接通零位起动保护开关，准备开机。

单次放电输出方式：该方式产生使电缆高阻故障击穿放电的冲击直流高压。将模式选择开关10旋至“单次”档，调整高压调节旋钮15至零位，按下高压合开关11，其信号灯亮，然后缓慢调整高压调节旋钮15升高输出电压，电压表14指示电压数值，当电压升至要求值后，停止升压，按下单次放电按钮13，试探电压是否已达到故障电缆的故障点击穿电压。如果此时电压表14回摆（电容释放能量），说明故障点已击穿，否则需继续升压后再进行试验，直至故障点击穿。

周期放电方式：该方式主要用于周期性地产生使电缆高阻故障击穿放电的冲击直流高压。将模式选择开关10旋至“周期”档，调整高压调节旋钮15至零位，按下高压合开关11，对应信号灯点亮，放电电动触头开始周期性动作，电容对外接的电缆导体放电。缓慢调整高压调节旋钮15，高压侧有电压输出，电压表14指示其电压值。当电压升至故障电缆的击穿电压，放电电动触头动作时，电容能量释放，电压表14指针回摆，此时停止电压调整。随着放电电动触头的周期性动作，电缆故障点不断地击穿放电，可进行电缆故障定点或测距。

装置使用完毕后，首先将高压调节旋钮15旋至零位，此时电压表14回零，但电缆和电容仍为高压，应反复用单次或周期放电对被试电缆进行放电，然后用放电棒对标注高压和工作地接线连接处（卡钳金属部位）进一步放电后，断开电源开关20，确定接线无电后再取下接线。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，只要其零件未说明具体形状和尺寸的，则该零件可以为与其结构相适应的任何形状和尺寸；同时，零件所取的名称也可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。

Claims (3)

1.一种便携式电缆故障定位电源装置，其特征在于：它包括内部模块、外部面板和包装箱，内部模块和外部面板位于包装箱内，所述的内部模块包括控制模块，与控制模块连接的CPU模块，与CPU模块连接的脉冲发送模块，分别与脉冲发送模块连接的过流保护模块、放电保护模块、故障电缆模块，与过流保护模块连接的高压电容模块，与高压电容模块连接的高压电源模块；所述的外部面板上设置有放电间隔旋钮、模式选择开关、高压合开关、高压分开关、单次放电按钮、电压表、高压调节旋钮、测试线接头。

2.根据权利要求1所述的便携式电缆故障定位电源装置，其特征在于：所述的包装箱采用拉杆箱设计，包装箱的材料为防水材料。

3.根据权利要求1或2所述的便携式电缆故障定位电源装置，其特征在于：所述的高压电源模块包括PWM控制模块、电压输出指示模块、高压使能控制模块和直流高压输出模块，PWM控制模块、电压输出指示模块、高压使能控制模块与直流高压输出模块之间通过光隔离模块隔离。