CN2727752Y

CN2727752Y - 地下敷设电力电缆故障位置精确定位装置

Info

Publication number: CN2727752Y
Application number: CN 200420093778
Authority: CN
Inventors: 杨军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2014-09-30

Abstract

一种地下敷设电力电缆故障位置精确定位装置，包括高压脉冲发生器、磁声接收器、数据处理显示器、耳机；其主要技术方案是设置接收磁信号的电磁放大及比较输出电路U2，U2把接收的磁信号产生的启始触发脉冲输入给控制脉冲产生电路U1，U1经跨接电位器产生电磁波关闭可调脉宽T1，和与此同步的声通道开启可调脉宽T2；T1传递到数据处理显示电路U5的触发输入控制电路IC1，T2传输到功率放大输出电路U4，控制声信号输出；声信号经音频放大输出电路U3及功率放大输出电路U4输入到数据处理显示电路U5的A/D转换及存储电路IC3。

Description

地下敷设电力电缆故障位置精确定位装置

技术领域

本实用新型涉及敷设在地下的电力电缆，主要是指当电缆发生故障时，用于检测和确定其故障点位置的地下敷设电力电缆故障位置精确定位装置。

背景技术

电力电缆故障寻测系统主要由三大部分组成：电缆故障距离测量设备(以下简称：设备A)；电缆故障位置定位设备(以下简称：设备B)；电缆埋设路径测量设备(以下简称：设备C)。

主要测量原理采用脉冲回波法(俗称雷达测距)，磁、声定位法，高电压、大电流取样等。

具体技术涵盖：微波、模拟、数字、单片机程序设计等微电子技术领域。

目前市场上B类设备可分为三类。

类①：根据电缆故障点击穿放电时产生振动音信号的特点，单通道接收故障点放电声音信号，依据声音的强弱定位故障点位置(见图3时序)。

类②：根据电缆故障点击穿放电时产生电磁波和振动声波，并向四周传播的特点。双通道同步接收电磁波和振动声波，电磁波作为触发开启声音信号通道的起始信号，在一定的时间里(图4脉冲时间T)接收声音信号，其它时间声信号通道关闭，在一定程度上提高了仪器的抗干扰能力。

设备的另一功能为，依据磁声延迟(见图4)Ta和经验波速值(估计值)计算测量点与故障点之间距离，并采用LED数码管显示。

类③：除采用类②仪器磁声双通道接收方式外，增加了单片机控制A/D采样，LCD显示波形功能，并依据磁声延迟Ta大小估计测量点和故障点之间距离远近。

存在问题：

电路U4接数据处理显示电路U5的A/D转换及存储电路IC3。和

数据处理显示电路U5包括CPU、自试电路IC2、触发输入控制IC1、A/D转换及存储电路IC3、时钟产生、和LCD显示。

本实用新型具有如下优点：

1.采用三同步时域滤波电路，避免了其它电磁波对声音信号形成的干扰。

2.增加了两点差值测速电路，实现了故障点的精确定位。

3.装置简单，使用方便。

附图说明

图1是本实用新型的示意图，其中1数据处理显示器、2磁声接收器、3控制线、4耳机、11耳机插孔、12信号输入插孔、21T型天线、22信号输出插孔、23放电频次指示灯。

图2是图1中装置的使用示意图，其中5高压脉冲产生器、6故障点、7电缆、T调压器、PT升压变压器、Q球间隙。

图3是图1中装置的工作信号时序图。

图4是图1中电路原理图。

具体实施方式

如图所示，本装置包括高压脉冲发生器5、磁声接收器2、单片机数据处理LCD显示器、模/数转换和耳机以及外围常规配套电路，磁声接收器2将接收的磁信号和声信号经处理后通过控制线3输入数据处理显示器1，并在LCD显示屏上显示故障点的波形。具体技术方案是设置接收磁信号的电磁放大及比较输出电路U2，U2把接收的磁信号产生的启始触发脉冲输入给控制脉冲产生电路U1，U1经跨接电位器产生电磁波关闭可调脉宽T1，和与此同步的声通道开启可调脉宽T2；T1接数据处理显示器U5的触发输入控制电路IC1，

(1)、抗干扰能力差(尤其是类①仪器)。

(2)、缺少测速功能(无法精确定位故障点位置)。

发明内容

本实用新型的目的旨在解决现有电力电缆故障寻测设备存在的不足而提供一种地下敷设电力电缆故障位置精确定位装置。

实现本实用新型的技术方案是：这种装置包括高压脉冲发生器、磁声接收器、数据处理显示器、耳机；其中磁声接收器包括声信号接收U3、磁信号接收电路U2、脉冲产生器U1、功率放大输出U4及放电频次指示灯；数据处理显示器包括CPU数据处理、触发输入控制、A/D转换存储、采样时钟产生器、LCD显示、自试电路；其中数据处理显示器通过控制线与磁声接收器连接。其主要结构是磁信号经电磁放大及比较输出电路U2和脉冲产生器芯片U1，U1经电位器调整干扰电磁波关闭脉宽T1。

该技术方案还包括：

所述电路中的芯片U1经电阻R3、R4、R5输出声通道开启可调宽度T2。和

声信号经音频放大输出电路U3接功率放大输出电路U4传输到数据处理显示电路U5的A/D转换及存储器IC3。和

磁信号经电磁放大及比较输出电路U2接脉冲产生器芯片U1，芯片U1经电位器调整电磁波关闭可调脉宽T1，T1输出到数据处理显示电路U5的触发输入控制IC1。和

芯片U1接口A1接电磁放大及比较输出电路U2；U1接口B1、R/C2跨接电阻R3、R4、R5；U1接口Q2、CLR2接发光二极管LED；U1接口R/C1、CET1跨接电容C2后经电阻R1接电位器W01；U1接口 Q1输出T1接数据处理显示电路U5；U1接口 Q2输出声通道开启可调宽度T2经功率放大输出作为采样声信号的启始触发信号，声信号放大U3接功率放大输入，T2接声音功率放大输出电路U4，控制声通道开启时间。

上述控制脉冲产生电路U1经电位器W01产生电磁波干扰关闭可调的脉宽T1，与T1同步产生的脉宽T2输入给功率放大输出电路U4，控制声通道开启时刻和宽度，同时声信号经功率放大后输入给模/数转换采样电路。

上述控制脉冲发生电路经跨接电位器产生可调脉宽T1；并同时输入给模/数转换采样控制电路，作为声通道信号采样开始的启始触发信号。

本实用新型工作原理简介：

设备A完成测量故障距离范围后，按图2所示连接外部高压脉冲产生器，对电缆故障相施加高压脉冲，使故障点击穿放电，调整放电频次时间大约3～5秒。

当故障点击穿放电时，会产生电磁波和振动声波向四周传播，电磁波传播速度大约是声波传播速度的数万倍，根据这一特点，本装置接收电磁波作为开启数据处理器和声波信号通道的起始信号，声信号经A/D转换后存入内部存储器，由CPU处理控制LCD显示采样波形，测速、测距完成对故障点的精确定位。

下面对本实用新型做进一步说明：

如附图4所示，U1电路采用54/74HC221或54/74HC121(含LS、ACT、HCT……)不可重复触发双多谐振荡器，产生两种不同脉冲宽度，可调的控制脉冲。故障点放电电磁波经接收放大，比较输出后，触发启动两路控制脉冲。如图3中T1、T2。T1为脉冲宽度2至6秒可调，T2为100ms、200ms、500ms三档可选，控制声音通道开启。

通常情况下，故障点放电脉冲频次为3至5秒(通过高压脉冲产生器控制)，在此假设为3秒。当第一次故障点放电脉冲电磁波被接收到，并触发产生T1、T2时，可以通过调整(图4中的电位器w01)T1脉冲宽度趋近3秒。例如：2.95秒(T2根据电缆故障点距离范围选择)，在此.2.95秒脉宽内，如存在其它电磁干扰，将被彻底阻断，有效的提高了仪器的抗干扰性。

T2为声音通道开启时间，其宽度选择取决于测量点到故障点的距离L，见附图1。当L值较小时，T2取值越大，引入干扰信号的概率越大。T2取值太小，将影响测量范围。此时可通过改变测量范围解决。

当L值较小时，选较小测量范围，提高抗干扰性。

当L值较大时，选较大测量范围，解决测量范围问题。

目前其它同类设备，T2取值大约在200至800ms之间，按此最大值800ms计算，放电脉冲频次取3秒，则：

本装置抗干扰度提高值＝(3000ms-800ms)/3000ms×100％＝73％同时测量范围也得到了解决。

根据以上阐述，介绍下面4种可替代电路：

①因54/74HC221与54/74HC121的差别仅为双多谐振荡器与单多谐振荡器之分，其它功能完全相同，所以在图4中仅画出54/74HC221功能连接图，使用2个54/74HC121的功能相同。

②因54/74HC221/74HC121就单个多谐振荡器而言，都有2个触发输入端和一个同相输出Q，一个反相输出Q。在使用中，采用任何一个输入端或输出端，仅是触发方式和输出极性不同，原理完全相同(输入触发极性和输出脉冲极性依据外围电路而定)。

③对于与54/74HC221/74HC121不同型号但功能相同的器件、搭接的电路。

④与54/74HC221/74HC121制造工艺不同、参数不同、功能相同的器件，如54/74LS221/74LS121/74HCT221/74HCT121/74ACT221/74ACT121/74ALS221/74ALS121/74221/74121/74AC221/74AC121。

实施例

完成故障距离范围测量后，在电缆始端按图2连接高压脉冲产生器。将高压脉冲产生器输出端接被测电缆故障相，电缆外包高压地接高压脉冲产生器地线后接大地，通过调整脉冲电压高低控制脉冲放电频次在3-5秒范围内对电缆故障相施加放电脉冲。

在电缆故障距离范围内，根据电缆敷设状况，沿电缆路径走向取A、B两点，并且度量两点间距值L。

将磁声接收器通过专配缆线与数据处理显示器连接，耳机插入数据处理显示器或磁声接收器耳机输出插座。

开启磁声接收器和数据处理显示器电源开关，将磁声接收器放置在A点，顺时针调整磁声接收器磁同步旋纽，使T₁趋近放电频次时间T₀见图3调整过程遵循如下方法：

1、逐渐顺时针调整磁同步旋纽时，磁声接收器上的放电频次指示灯有如下两种状态：

a：当T1＜T0时，放电频次指示灯闪亮频次等于T0

b：当T0＜T1＜2T0时，放电频次指示灯闪亮频次等于2T0

当状态b情况发生时，逆时针微调磁同步旋纽，使其返回状态a，此时，电磁波接收与放电频次T0同步，抗干扰度最强。

2、按数据处理显示器“测速”功能键，进入测速功能状态。

按“启/停”键开启触发输入，开始采样A点数据。

此后，按屏显提示操作，完成采样B点数据，直至完成测速。测速一旦完成，当磁声接收器放置在各个测量点时，数据处理显示器将自动显示测量点到故障点C的距离。

Claims

1.一种地下敷设电力电缆故障位置精确定位装置，包括高压脉冲发生器、磁声接收器、数据处理显示器、耳机；其中磁声接收器包括磁信号接收电路、声信号接收电路、脉冲发生器、功率放大输出电路；数据处理显示器包括CPU数据处理及控制、触发输入控制、A/D转换及存储、采样时钟产生器、LCD显示、自试电路；数据处理显示器通过控制线与磁声接收器连接；其特征是磁信号经电磁放大及比较输出电路U2接脉冲产生芯片U1，芯片U1经电位器调整产生电磁波关闭可调脉宽T1。

2.根据权利要求1所说的装置，其特征是芯片U1经电阻R3、R4、R5输出声通道开启可调脉宽T2。

3.根据权利要求1所说的装置，其特征是声信号经音频放大输出电路U3接功率放大输出电路U4传递到数据处理显示电路U5的A/D转换及存储器IC3。

4.根据权利要求1所说的装置，其特征是磁信号经电磁放大及比较输出电路U2接脉冲产生芯片U1，芯片U1经电位器调整电磁波关闭可调脉宽T1，T1输出到数据处理显示电路U5的触发输入控制IC1。

5.根据权利要求1所说的装置，其特征是芯片U1接口A1接电磁放大及比较输出电路U2；U1接口B1、R/C2跨接电阻R3、R4、R5；U1接口Q2、CLR2接发光二极管LED；U1接口R/C1、CET1跨接电容C2后经电阻R1接电位器W01；U1接口 Q1输出T1接数据处理显示电路U5；U1接口 Q2输出声通道开启可调脉宽T2控制功率放大输出电路U4；功率放大输出声信号接数据处理显示电路U5的A/D转换及存储电路IC3。

6.根据权利要求1所说的装置，其特征是数据处理显示电路U5包括CPU、自试电路IC2、触发输入控制IC1、A/D转换及存储电路IC3和LCD。

7.根据权利要求1所说的装置，其特征是所述芯片U1包括54/74HC221及可替代芯片。