專利名稱：地下敷設(shè)電力電纜故障位置精確定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及敷設(shè)在地下的電力電纜，主要是指當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)，用于檢測(cè)和確定其故障點(diǎn)位置的地下敷設(shè)電力電纜故障位置精確定位裝置。
背景技術(shù)：
電力電纜故障尋測(cè)系統(tǒng)主要由三大部分組成電纜故障距離測(cè)量設(shè)備(以下簡稱設(shè)備A)；電纜故障位置定位設(shè)備(以下簡稱設(shè)備B)；電纜埋設(shè)路徑測(cè)量設(shè)備(以下簡稱設(shè)備C)。
主要測(cè)量原理采用脈沖回波法(俗稱雷達(dá)測(cè)距)，磁、聲定位法，高電壓、大電流取樣等。
具體技術(shù)涵蓋微波、模擬、數(shù)字、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)等微電子技術(shù)領(lǐng)域。
目前市場(chǎng)上B類設(shè)備可分為三類。
類①根據(jù)電纜故障點(diǎn)擊穿放電時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)音信號(hào)的特點(diǎn)，單通道接收故障點(diǎn)放電聲音信號(hào)，依據(jù)聲音的強(qiáng)弱定位故障點(diǎn)位置(見圖3時(shí)序)。
類②根據(jù)電纜故障點(diǎn)擊穿放電時(shí)產(chǎn)生電磁波和振動(dòng)聲波，并向四周傳播的特點(diǎn)。雙通道同步接收電磁波和振動(dòng)聲波，電磁波作為觸發(fā)開啟聲音信號(hào)通道的起始信號(hào)，在一定的時(shí)間里(圖4脈沖時(shí)間T)接收聲音信號(hào)，其它時(shí)間聲信號(hào)通道關(guān)閉，在一定程度上提高了儀器的抗干擾能力。
設(shè)備的另一功能為，依據(jù)磁聲延遲(見圖4)Ta和經(jīng)驗(yàn)波速值(估計(jì)值)計(jì)算測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)之間距離，并采用LED數(shù)碼管顯示。
類③除采用類②儀器磁聲雙通道接收方式外，增加了單片機(jī)控制A/D采樣，LCD顯示波形功能，并依據(jù)磁聲延遲Ta大小估計(jì)測(cè)量點(diǎn)和故障點(diǎn)之間距離遠(yuǎn)近。
存在問題
電路U4接數(shù)據(jù)處理顯示電路U5的A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)電路IC3。和數(shù)據(jù)處理顯示電路U5包括CPU、自試電路IC2、觸發(fā)輸入控制IC1、A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)電路IC3、時(shí)鐘產(chǎn)生、和LCD顯示。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.采用三同步時(shí)域?yàn)V波電路，避免了其它電磁波對(duì)聲音信號(hào)形成的干擾。
2.增加了兩點(diǎn)差值測(cè)速電路，實(shí)現(xiàn)了故障點(diǎn)的精確定位。
3.裝置簡單，使用方便。


圖1是本實(shí)用新型的示意圖，其中1數(shù)據(jù)處理顯示器、2磁聲接收器、3控制線、4耳機(jī)、11耳機(jī)插孔、12信號(hào)輸入插孔、21T型天線、22信號(hào)輸出插孔、23放電頻次指示燈。
圖2是圖1中裝置的使用示意圖，其中5高壓脈沖產(chǎn)生器、6故障點(diǎn)、7電纜、T調(diào)壓器、PT升壓變壓器、Q球間隙。
圖3是圖1中裝置的工作信號(hào)時(shí)序圖。
圖4是圖1中電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本裝置包括高壓脈沖發(fā)生器5、磁聲接收器2、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理LCD顯示器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換和耳機(jī)以及外圍常規(guī)配套電路，磁聲接收器2將接收的磁信號(hào)和聲信號(hào)經(jīng)處理后通過控制線3輸入數(shù)據(jù)處理顯示器1，并在LCD顯示屏上顯示故障點(diǎn)的波形。具體技術(shù)方案是設(shè)置接收磁信號(hào)的電磁放大及比較輸出電路U2，U2把接收的磁信號(hào)產(chǎn)生的啟始觸發(fā)脈沖輸入給控制脈沖產(chǎn)生電路U1，U1經(jīng)跨接電位器產(chǎn)生電磁波關(guān)閉可調(diào)脈寬T1，和與此同步的聲通道開啟可調(diào)脈寬T2；T1接數(shù)據(jù)處理顯示器U5的觸發(fā)輸入控制電路IC1，
(1)、抗干擾能力差(尤其是類①儀器)。
(2)、缺少測(cè)速功能(無法精確定位故障點(diǎn)位置)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的旨在解決現(xiàn)有電力電纜故障尋測(cè)設(shè)備存在的不足而提供一種地下敷設(shè)電力電纜故障位置精確定位裝置。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這種裝置包括高壓脈沖發(fā)生器、磁聲接收器、數(shù)據(jù)處理顯示器、耳機(jī)；其中磁聲接收器包括聲信號(hào)接收U3、磁信號(hào)接收電路U2、脈沖產(chǎn)生器U1、功率放大輸出U4及放電頻次指示燈；數(shù)據(jù)處理顯示器包括CPU數(shù)據(jù)處理、觸發(fā)輸入控制、A/D轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)、采樣時(shí)鐘產(chǎn)生器、LCD顯示、自試電路；其中數(shù)據(jù)處理顯示器通過控制線與磁聲接收器連接。其主要結(jié)構(gòu)是磁信號(hào)經(jīng)電磁放大及比較輸出電路U2和脈沖產(chǎn)生器芯片U1，U1經(jīng)電位器調(diào)整干擾電磁波關(guān)閉脈寬T1。
該技術(shù)方案還包括所述電路中的芯片U1經(jīng)電阻R3、R4、R5輸出聲通道開啟可調(diào)寬度T2。和聲信號(hào)經(jīng)音頻放大輸出電路U3接功率放大輸出電路U4傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理顯示電路U5的A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)器IC3。和磁信號(hào)經(jīng)電磁放大及比較輸出電路U2接脈沖產(chǎn)生器芯片U1，芯片U1經(jīng)電位器調(diào)整電磁波關(guān)閉可調(diào)脈寬T1，T1輸出到數(shù)據(jù)處理顯示電路U5的觸發(fā)輸入控制IC1。和芯片U1接口A1接電磁放大及比較輸出電路U2；U1接口B1、R/C2跨接電阻R3、R4、R5；U1接口Q2、CLR2接發(fā)光二極管LED；U1接口R/C1、CET1跨接電容C2后經(jīng)電阻R1接電位器W01；U1接口Q1輸出T1接數(shù)據(jù)處理顯示電路U5；U1接口Q2輸出聲通道開啟可調(diào)寬度T2經(jīng)功率放大輸出作為采樣聲信號(hào)的啟始觸發(fā)信號(hào)，聲信號(hào)放大U3接功率放大輸入，T2接聲音功率放大輸出電路U4，控制聲通道開啟時(shí)間。
上述控制脈沖產(chǎn)生電路U1經(jīng)電位器W01產(chǎn)生電磁波干擾關(guān)閉可調(diào)的脈寬T1，與T1同步產(chǎn)生的脈寬T2輸入給功率放大輸出電路U4，控制聲通道開啟時(shí)刻和寬度，同時(shí)聲信號(hào)經(jīng)功率放大后輸入給模/數(shù)轉(zhuǎn)換采樣電路。
上述控制脈沖發(fā)生電路經(jīng)跨接電位器產(chǎn)生可調(diào)脈寬T1；并同時(shí)輸入給模/數(shù)轉(zhuǎn)換采樣控制電路，作為聲通道信號(hào)采樣開始的啟始觸發(fā)信號(hào)。
本實(shí)用新型工作原理簡介設(shè)備A完成測(cè)量故障距離范圍后，按圖2所示連接外部高壓脈沖產(chǎn)生器，對(duì)電纜故障相施加高壓脈沖，使故障點(diǎn)擊穿放電，調(diào)整放電頻次時(shí)間大約3～5秒。
當(dāng)故障點(diǎn)擊穿放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁波和振動(dòng)聲波向四周傳播，電磁波傳播速度大約是聲波傳播速度的數(shù)萬倍，根據(jù)這一特點(diǎn)，本裝置接收電磁波作為開啟數(shù)據(jù)處理器和聲波信號(hào)通道的起始信號(hào)，聲信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后存入內(nèi)部存儲(chǔ)器，由CPU處理控制LCD顯示采樣波形，測(cè)速、測(cè)距完成對(duì)故障點(diǎn)的精確定位。
下面對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明如附圖4所示，U1電路采用54/74HC221或54/74HC121(含LS、ACT、HCT……)不可重復(fù)觸發(fā)雙多諧振蕩器，產(chǎn)生兩種不同脈沖寬度，可調(diào)的控制脈沖。故障點(diǎn)放電電磁波經(jīng)接收放大，比較輸出后，觸發(fā)啟動(dòng)兩路控制脈沖。如圖3中T1、T2。T1為脈沖寬度2至6秒可調(diào)，T2為100ms、200ms、500ms三檔可選，控制聲音通道開啟。
通常情況下，故障點(diǎn)放電脈沖頻次為3至5秒(通過高壓脈沖產(chǎn)生器控制)，在此假設(shè)為3秒。當(dāng)?shù)谝淮喂收宵c(diǎn)放電脈沖電磁波被接收到，并觸發(fā)產(chǎn)生T1、T2時(shí)，可以通過調(diào)整(圖4中的電位器w01)T1脈沖寬度趨近3秒。例如2.95秒(T2根據(jù)電纜故障點(diǎn)距離范圍選擇)，在此.2.95秒脈寬內(nèi)，如存在其它電磁干擾，將被徹底阻斷，有效的提高了儀器的抗干擾性。
T2為聲音通道開啟時(shí)間，其寬度選擇取決于測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離L，見附圖1。當(dāng)L值較小時(shí)，T2取值越大，引入干擾信號(hào)的概率越大。T2取值太小，將影響測(cè)量范圍。此時(shí)可通過改變測(cè)量范圍解決。
當(dāng)L值較小時(shí)，選較小測(cè)量范圍，提高抗干擾性。
當(dāng)L值較大時(shí)，選較大測(cè)量范圍，解決測(cè)量范圍問題。
目前其它同類設(shè)備，T2取值大約在200至800ms之間，按此最大值800ms計(jì)算，放電脈沖頻次取3秒，則本裝置抗干擾度提高值＝(3000ms-800ms)/3000ms×100％＝73％同時(shí)測(cè)量范圍也得到了解決。
根據(jù)以上闡述，介紹下面4種可替代電路①因54/74HC221與54/74HC121的差別僅為雙多諧振蕩器與單多諧振蕩器之分，其它功能完全相同，所以在圖4中僅畫出54/74HC221功能連接圖，使用2個(gè)54/74HC121的功能相同。
②因54/74HC221/74HC121就單個(gè)多諧振蕩器而言，都有2個(gè)觸發(fā)輸入端和一個(gè)同相輸出Q，一個(gè)反相輸出Q。在使用中，采用任何一個(gè)輸入端或輸出端，僅是觸發(fā)方式和輸出極性不同，原理完全相同(輸入觸發(fā)極性和輸出脈沖極性依據(jù)外圍電路而定)。
③對(duì)于與54/74HC221/74HC121不同型號(hào)但功能相同的器件、搭接的電路。
④與54/74HC221/74HC121制造工藝不同、參數(shù)不同、功能相同的器件，如54/74LS221/74LS121/74HCT221/74HCT121/74ACT221/74ACT121/74ALS221/74ALS121/74221/74121/74AC221/74AC121。
實(shí)施例完成故障距離范圍測(cè)量后，在電纜始端按圖2連接高壓脈沖產(chǎn)生器。將高壓脈沖產(chǎn)生器輸出端接被測(cè)電纜故障相，電纜外包高壓地接高壓脈沖產(chǎn)生器地線后接大地，通過調(diào)整脈沖電壓高低控制脈沖放電頻次在3-5秒范圍內(nèi)對(duì)電纜故障相施加放電脈沖。
在電纜故障距離范圍內(nèi)，根據(jù)電纜敷設(shè)狀況，沿電纜路徑走向取A、B兩點(diǎn)，并且度量兩點(diǎn)間距值L。
將磁聲接收器通過專配纜線與數(shù)據(jù)處理顯示器連接，耳機(jī)插入數(shù)據(jù)處理顯示器或磁聲接收器耳機(jī)輸出插座。
開啟磁聲接收器和數(shù)據(jù)處理顯示器電源開關(guān)，將磁聲接收器放置在A點(diǎn)，順時(shí)針調(diào)整磁聲接收器磁同步旋紐，使T1趨近放電頻次時(shí)間T0見圖3調(diào)整過程遵循如下方法1、逐漸順時(shí)針調(diào)整磁同步旋紐時(shí)，磁聲接收器上的放電頻次指示燈有如下兩種狀態(tài)a當(dāng)T1＜T0時(shí)，放電頻次指示燈閃亮頻次等于T0b當(dāng)T0＜T1＜2T0時(shí)，放電頻次指示燈閃亮頻次等于2T0當(dāng)狀態(tài)b情況發(fā)生時(shí)，逆時(shí)針微調(diào)磁同步旋紐，使其返回狀態(tài)a，此時(shí)，電磁波接收與放電頻次T0同步，抗干擾度最強(qiáng)。
2、按數(shù)據(jù)處理顯示器“測(cè)速”功能鍵，進(jìn)入測(cè)速功能狀態(tài)。
按“啟/?！辨I開啟觸發(fā)輸入，開始采樣A點(diǎn)數(shù)據(jù)。
此后，按屏顯提示操作，完成采樣B點(diǎn)數(shù)據(jù)，直至完成測(cè)速。測(cè)速一旦完成，當(dāng)磁聲接收器放置在各個(gè)測(cè)量點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)處理顯示器將自動(dòng)顯示測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)C的距離。
權(quán)利要求1.一種地下敷設(shè)電力電纜故障位置精確定位裝置，包括高壓脈沖發(fā)生器、磁聲接收器、數(shù)據(jù)處理顯示器、耳機(jī)；其中磁聲接收器包括磁信號(hào)接收電路、聲信號(hào)接收電路、脈沖發(fā)生器、功率放大輸出電路；數(shù)據(jù)處理顯示器包括CPU數(shù)據(jù)處理及控制、觸發(fā)輸入控制、A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)、采樣時(shí)鐘產(chǎn)生器、LCD顯示、自試電路；數(shù)據(jù)處理顯示器通過控制線與磁聲接收器連接；其特征是磁信號(hào)經(jīng)電磁放大及比較輸出電路U2接脈沖產(chǎn)生芯片U1，芯片U1經(jīng)電位器調(diào)整產(chǎn)生電磁波關(guān)閉可調(diào)脈寬T1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的裝置，其特征是芯片U1經(jīng)電阻R3、R4、R5輸出聲通道開啟可調(diào)脈寬T2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的裝置，其特征是聲信號(hào)經(jīng)音頻放大輸出電路U3接功率放大輸出電路U4傳遞到數(shù)據(jù)處理顯示電路U5的A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)器IC3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的裝置，其特征是磁信號(hào)經(jīng)電磁放大及比較輸出電路U2接脈沖產(chǎn)生芯片U1，芯片U1經(jīng)電位器調(diào)整電磁波關(guān)閉可調(diào)脈寬T1，T1輸出到數(shù)據(jù)處理顯示電路U5的觸發(fā)輸入控制IC1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的裝置，其特征是芯片U1接口A1接電磁放大及比較輸出電路U2；U1接口B1、R/C2跨接電阻R3、R4、R5；U1接口Q2、CLR2接發(fā)光二極管LED；U1接口R/C1、CET1跨接電容C2后經(jīng)電阻R1接電位器W01；U1接口Q1輸出T1接數(shù)據(jù)處理顯示電路U5；U1接口Q2輸出聲通道開啟可調(diào)脈寬T2控制功率放大輸出電路U4；功率放大輸出聲信號(hào)接數(shù)據(jù)處理顯示電路U5的A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)電路IC3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的裝置，其特征是數(shù)據(jù)處理顯示電路U5包括CPU、自試電路IC2、觸發(fā)輸入控制IC1、A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)電路IC3和LCD。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說的裝置，其特征是所述芯片U1包括54/74HC221及可替代芯片。
專利摘要一種地下敷設(shè)電力電纜故障位置精確定位裝置，包括高壓脈沖發(fā)生器、磁聲接收器、數(shù)據(jù)處理顯示器、耳機(jī)；其主要技術(shù)方案是設(shè)置接收磁信號(hào)的電磁放大及比較輸出電路U2，U2把接收的磁信號(hào)產(chǎn)生的啟始觸發(fā)脈沖輸入給控制脈沖產(chǎn)生電路U1，U1經(jīng)跨接電位器產(chǎn)生電磁波關(guān)閉可調(diào)脈寬T1，和與此同步的聲通道開啟可調(diào)脈寬T2；T1傳遞到數(shù)據(jù)處理顯示電路U5的觸發(fā)輸入控制電路IC1，T2傳輸?shù)焦β史糯筝敵鲭娐稶4，控制聲信號(hào)輸出；聲信號(hào)經(jīng)音頻放大輸出電路U3及功率放大輸出電路U4輸入到數(shù)據(jù)處理顯示電路U5的A/D轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)電路IC3。
文檔編號(hào)G01R31/08GK2727752SQ200420093778
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者楊軍 申請(qǐng)人:楊軍