CN217739316U - 一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，该系统包括：电压激励组件(1)：用于向交叉互联回路中待测支路(0)施加两组不同频率的激励电压信号；电流测量组件(2)：用于测量当前施加激励电压信号的待测支路(0)中产生的电流信号；中央处理器(3)：同步采集激励电压信号及其对应的电流信号波形，根据线路等效阻抗关系式，自动计算交叉互联回路中各待测支路(0)的电阻值。与现有技术相比，本实用新型能够快速实现交叉互联回路金属屏蔽电阻的可靠、精准测量。

Description

一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统

技术领域

本实用新型涉及电缆带电检测技术领域，尤其是涉及一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统。

背景技术

电缆线路交叉互联回路金属屏蔽是电缆系统的重要组成部分，包括：电缆金属套、附件铜壳或尾管、中间接头过桥线、接地线、各部分之间的压接及紧固。任何一处连接不良，如螺栓未紧固、虚焊、封铅不良，均会引起回路电阻变大。即使电阻有微小增加，也会引起严重后果。例如：电缆金属套与铜编织线焊接不良，使回路电阻增加0.1Ω，在10kA短路电流作用下，该处瞬间发热功率为10MW，使局部温升，灼伤电缆主绝缘，引起电缆在接头或尾管附近击穿。如电阻进一步增大，会限制短路电流值，延长跳闸时间，引起火灾。

以前对交叉互联回路金属屏蔽重视不够，由于电缆系统金属屏蔽连接不良缺陷导致的运行故障、火灾现象屡见不鲜，成为影响电缆线路安全运行的主要缺陷。因此，设计一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽(金属套)电阻带电检测系统显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，该系统包括：

电压激励组件：用于向交叉互联回路中待测支路施加两组不同频率的激励电压信号；

电流测量组件：用于测量当前施加激励电压信号的待测支路中产生的电流信号；

中央处理器：同步采集激励电压信号及其对应的电流信号波形，根据线路等效阻抗关系式，自动计算交叉互联回路中各待测支路的电阻值。

优选地，所述的电压激励组件包括产生激励电压的激励信号源、将激励电压耦合至待测支路电压施加点并采集电压施加点线路中电压波形的激励传感器，所述的激励信号源为交流电压源，所述的激励传感器为电压传感器，所述的激励传感器安装在待测支路交叉互联箱内或直接接地箱内对应的铜排上，所述的激励传感器为非接触式耦合传感器。

优选地，所述的电压激励组件还包括用于抑制线路中工频电流和电压对激励信号源干扰的阻波器，所述的阻波器设置在激励信号源和激励传感器之间。

优选地，所述的电压激励组件还包括用于动态控制激励信号源输出功率的功率控制电路以及选择激励信号源输出频率的频率选择开关，所述的功率控制电路和频率选择开关均连接至激励信号源和中央处理器。

优选地，所述的电流测量组件包括依次连接的测量传感器、滤波器和电流波形采集电路，所述的测量传感器安装在待测支路交叉互联箱内或直接接地箱内对应的铜排上，所述的测量传感器为非接触式耦合传感器，所述的滤波器和电流波形采集电路均连接至所述的中央处理器。

优选地，所述的电压激励组件和电流测量组件设置一组，手动调整方式进行待测支路更换。

优选地，所述的电压激励组件和电流测量组件设置三组，分别连接A，B，C三相待测支路，测试时，对三相待测支路逐相进行测试。

优选地，该系统还包括无线传输模块，所述的中央处理器通过所述的无线传输模块连接移动智能终端。

优选地，该系统还包括用于待测支路电阻测试异常报警、用于测试支路中过电压或过电流报警的告警模块，所述的告警模块包括声光告警器。

优选地，所述的检测系统装载于高防护工程塑料箱体内形成便携式设备。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型提供的测量系统，通过激励传感器向金属屏蔽中耦合注入激励电压信号，同步采集对应的回路的电流和电压参量，从而实现了在电缆运行状态下快速可靠的检测回路金属屏蔽电阻；

(2)本实用新型激励传感器能够测量电压施加点线路中电压波形，通过功率控制电路控制激励信号源的输出功率，通过频率选择开关选择激励信号源输出频率，检测系统根据被测线路中工频电流和干扰信号情况动态调整激励信号的功率和频率，提高激励信号的输出能量，配合滤波电路，最大限度避开和抑制外界干扰，从而实现带电状态下电阻的可靠精准测量；

(3)本实用新型具有较强的抗干扰功抑制能力，能在高达300V工频感应电压、上百安培(A)工频电流干扰下，实现毫欧(mΩ)级交流电阻的高精度测量；

(4)本实用新型提供的检测系统，能在外部过电压或过电流下及时告警并快速动作，保障测量人员和检测系统的安全；

(5)本实用新型激励传感器和测量传感器均采用非接触耦合方式安装在待测支路交叉互联箱内或直接接地箱内铜排上，与铜排没有直接电气连接，保障了测量接线过程中的人身安全，同时也不改变电缆线路金属屏蔽的电气连接方式；

(6)本实用新型具有远程遥测功能，系统与智能移动终端无线连接，实现远程控制、测量、数据存储，更加安全、便捷。

附图说明

图1为本实用新型一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中电缆线路交叉互联回路金属屏蔽(金属套)示意图；

图3为本实用新型实施例中电缆金属套接线示意图；

图4为采用检测系统进行电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测的示意图。

图中，0为测试支路，1为电压激励组件，2为电流测量组件，3为中央处理器，4为预警模块，5为无线传输模块，6为移动智能终端，11为激励信号源，12为阻波器，13为激励传感器，14为功率控制/频率选择模块，21为测量传感器，22为滤波器，23为电流波形采集电路，131为第一激励传感器，132为第二激励传感器，133为第三激励传感器，211为第一测量传感器，212为第二测量传感器，213为第三测量传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本实用新型并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本实用新型并不限定于以下的实施方式。

实施例

本实施例提供一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，是一种便携式设备，包括高防护工程塑料箱体及其内置的测量系统、智能移动终端和APP测量分析软件。

如图1所示，本实施例提供的电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统包括：

电压激励组件1：用于向交叉互联回路中待测支路0施加两组不同频率的激励电压信号；

电流测量组件2：用于测量当前施加激励电压的待测支路0中产生的电流信号；

中央处理器3：同步采集激励电压信号及其对应的电流信号波形，包括幅值及相位等参量，根据线路等效阻抗关系式，自动计算交叉互联回路中各待测支路0的电阻值。

以下，对系统的各个组成部分进行具体说明：

电压激励组件1包括产生激励电压的激励信号源11、将激励电压耦合至待测支路0电压施加点并采集电压施加点线路中电压波形的激励传感器13，激励信号源11为交流电压源，激励传感器13为电压传感器，激励传感器13安装在待测支路0交叉互联箱内或直接接地箱内对应的铜排上，激励传感器13为非接触式耦合传感器，激励传感器13采用非接触耦合方式耦合信号，与铜排无直接电气连接。电压激励组件1还包括用于抑制线路中工频电流和电压对激励信号源11干扰的阻波器12，阻波器12设置在激励信号源11和激励传感器13之间。电压激励组件1还包括功率控制/频率选择模块14，具体包括用于控制激励信号源11输出功率的功率控制电路以及选择激励信号源11输出频率的频率选择开关，功率控制电路和频率选择开关均连接至激励信号源11和中央处理器3。由此，系统具有对激励信号功率和频率的动态调整功能，输出功率调整范围1W～3W，输出频率调整范围10Hz～1000Hz；系统先输出默认功率和频率的激励信号，根据被测回路初测电阻值，自动调整输出功率；根据被测回路工频电流和干扰信号情况，自动调整输出频率，直至最终测量电阻值保持稳定。依据当前被测回路状况调整输出激励信号特性，不断进行阻抗匹配，可大大提高电阻测量的准确性。

电流测量组件2包括依次连接的测量传感器21、滤波器22和电流波形采集电路23，测量传感器21安装在待测支路0交叉互联箱内或直接接地箱内对应的铜排上，测量传感器21为非接触式耦合传感器，测量传感器21采用非接触方式采样信号，与铜排无直接电气连接，滤波器22和电流波形采集电路23均连接至中央处理器3。

本实施例作为最优选的实施方式，电压激励组件1和电流测量组件2设置三组，分别连接A，B，C三相待测支路0，测试时，对三相测试支路0逐相进行测试。也就是说：系统设置3个激励传感器13和3个测量传感器21，3个激励传感器13和3个测量传感器21分别安装在交叉互联箱内的A、B、C相互联铜排上，激励传感器13耦合输出异频激励电压信号，测量传感器21耦合采样异频电流信号。

在其他实施例中，电压激励组件1和电流测量组件2设置一组，手动调整方式进行待测支路0更换。也就是说整个系统可以只配置1个激励传感器13和1个测量传感器21，在测试时，手动更换激励传感器13和测量传感器21的安装位置，实现不同待测支路0中的测试。

在本实施例中采用的激励传感器13和测量传感器21内径均不小于50mm，激励传感器13连接阻波器12，抑制工频电流和电压对激励信号源11的影响；测量传感器21连接滤波器22，滤除有效信号中的工频和其他干扰信号。由于设置了阻波器12，系统具有阻波功能，有效抑制了回路中上百安培(A)工频电流对激励信号源11的干扰，实现激励信号安全可靠运行及精准输出。此外，由于设置了滤波器22，系统具有滤波功能，抑制了上百安培(A)工频电流和干扰信号，实现了对特定频率信号的准确测量。

中央处理器3采用市面上常见的具有数字处理功能的微处理器，如ARM或DSP，中央处理器3控制激励信号源11输出默认功率和频率的激励信号，中央处理器3向功率控制电路和频率选择开关发送功率和频率指令，根据待测支路0的状态，调整激励信号的功率和频率再次输出，并记录此时激励电压信号波形，包括幅值和相位参量，从而进行测试计算，获得待测支路0的电阻值。

此外，该系统还包括无线传输模块5，中央处理器3通过无线传输模块5连接移动智能终端6，从而本系统具有远程遥测功能，系统与智能移动终端无线连接，实现远程控制、测量、数据存储，操作更加安全、便捷。

另外，该系统还包括用于待测支路0电阻测试异常报警、用于待测支路0中过电压或过电流报警的告警模块4，告警模块4包括声光预警器等。当外部过电压或过电流时，能够快速动作，保证测量系统、被测电缆和测量人员的安全。

以下具体说明采用上述检测系统进行检测的具体过程：

如图2所示为电缆线路交叉互联回路金属屏蔽(金属套)示意图，为使模型更加清晰明了，只画出电缆金属套接线示意图，如图3所示。

采用上述检测系统进行检测时激励传感器13和测量传感器21的布置如图4所示。

定义A₁B₂C₃为支路1，支路1阻抗Z₁＝R₁+jw_L1； (1)

定义B₁C₂A₃为支路2，支路2阻抗Z₂＝R₂+jw_L2； (2)

定义C₁A₂B₃为支路3，支路3阻抗Z₃＝R₃+jw_L3； (3)

当第一激励传感器131和第一测量传感器211在支路1检测时，支路2和支路3并联后和支路1构成检测电流回路，即：

2个不同的频率下检测，会获得下述个不同的方程式(4)、(5)，即：

当第二激励传感器132和第二测量传感器212在支路2检测时，支路1和支路3并联后和支路2构成检测电流回路，即：

2个不同的频率下检测，会获得下述2个不同的方程式(6)、(7)，即：

当第三激励传感器133和第三测量传感器213在支路3检测时，支路1和支路2并联后和支路3构成检测电流回路，即：

2个不同的频率下检测，会获得下述2个不同的方程式(8)、(9)，即：

联立(1)～(9)方程式求解，分别求出支路1、支路2、支路3电阻值R₁、R₂、R₃的阻值，根据阻值大小判断金属屏蔽(金属套)的连接状态。

如有必要可对缺陷相潜在缺陷位置进行精确定点(如是否在尾管、接头封铅处等)。

最后，需要说明的是：本实用新型系统的应用包括并不限于电缆线路交叉互联回路金属屏蔽(金属套)电阻带电检测，应用也不限于带电检测，也可用于停电检测。

上述实施方式仅为例举，不表示对本实用新型范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本实用新型技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，该系统包括：

电压激励组件(1)：用于向交叉互联回路中待测支路(0)施加两组不同频率的激励电压信号；

电流测量组件(2)：用于测量当前施加激励电压信号的待测支路(0)中产生的电流信号；

中央处理器(3)：同步采集激励电压信号及其对应的电流信号波形，根据线路等效阻抗关系式，自动计算交叉互联回路中各待测支路(0)的电阻值。

2.根据权利要求1所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，所述的电压激励组件(1)包括产生激励电压的激励信号源(11)、将激励电压耦合至待测支路(0)电压施加点并采集电压施加点线路中电压波形的激励传感器(13)，所述的激励信号源(11)为交流电压源，所述的激励传感器(13)为电压传感器，所述的激励传感器(13)安装在待测支路(0)交叉互联箱内或直接接地箱内对应的铜排上，所述的激励传感器(13)为非接触式耦合传感器。

3.根据权利要求2所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，所述的电压激励组件(1)还包括用于抑制线路中工频电流和电压对激励信号源(11)干扰的阻波器(12)，所述的阻波器(12)设置在激励信号源(11)和激励传感器(13)之间。

4.根据权利要求2所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，所述的电压激励组件(1)还包括用于动态控制激励信号源(11)输出功率的功率控制电路以及选择激励信号源(11)输出频率的频率选择开关，所述的功率控制电路和频率选择开关均连接至激励信号源(11)和中央处理器(3)。

5.根据权利要求1所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，所述的电流测量组件(2)包括依次连接的测量传感器(21)、滤波器(22)和电流波形采集电路(23)，所述的测量传感器(21)安装在待测支路(0)交叉互联箱内或直接接地箱内对应的铜排上，所述的测量传感器(21)为非接触式耦合传感器，所述的滤波器(22)和电流波形采集电路(23)均连接至所述的中央处理器(3)。

6.根据权利要求1所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，所述的电压激励组件(1)和电流测量组件(2)设置一组，手动调整方式进行待测支路(0)更换。

7.根据权利要求1所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，所述的电压激励组件(1)和电流测量组件(2)设置三组，分别连接A，B，C三相待测支路(0)，测试时，对三相待测支路(0)逐相进行测试。

8.根据权利要求1所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，该系统还包括无线传输模块(5)，所述的中央处理器(3)通过所述的无线传输模块(5)连接移动智能终端(6)。

9.根据权利要求1所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，该系统还包括用于待测支路(0)电阻测试异常报警、用于待测支路(0)中过电压或过电流报警的告警模块(4)，所述的告警模块(4)包括声光告警器。

10.根据权利要求1所述的一种电缆线路交叉互联回路金属屏蔽电阻带电检测系统，其特征在于，所述的检测系统装载于高防护工程塑料箱体内形成便携式设备。

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