專利名稱：查找電線及電纜故障點(diǎn)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種查找電線及電纜故障點(diǎn)的方法及裝置，尤其是能將接地點(diǎn)及混線點(diǎn)準(zhǔn)確定位的方法及裝置。
目前，公知的查找電線及電纜接地及混線點(diǎn)的方法及裝置有以下幾種第一種為跟蹤信號(hào)強(qiáng)度法。由發(fā)送器向被查線條發(fā)送交變的查找信號(hào)，然后沿線條由接收器跟蹤接收此信號(hào)，通過比較信號(hào)強(qiáng)度的變化而判定故障點(diǎn)。例如發(fā)送器至故障點(diǎn)間信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)，越過故障點(diǎn)后強(qiáng)度驟減。但此法只適用于少數(shù)的低阻接地及混線(即死接地、死混線)。而大多數(shù)的高阻接地及混線，由于線條對(duì)地分布電容及線間分布電容對(duì)查找信號(hào)的漏流遠(yuǎn)大于故障點(diǎn)高阻的漏流，所以故障點(diǎn)前后信號(hào)強(qiáng)度變化不大。對(duì)于地埋電纜來說，電纜埋深也將直接影響接收信號(hào)強(qiáng)度，所以無(wú)法以接收信號(hào)強(qiáng)度來準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。
第二種脈沖反射回波法。此法只適用于電纜。查找儀向被查芯線發(fā)送一脈沖信號(hào)，此信號(hào)波沿芯線向終端傳播，若途中遇阻抗突變，如斷線、短路、混線、接地等，則將產(chǎn)生反射回波信號(hào)。根據(jù)此反射信號(hào)返回的時(shí)間，再結(jié)合信號(hào)波在芯線內(nèi)傳播的速度(波速)即可計(jì)算出故障點(diǎn)距離。例如故障點(diǎn)距離等于回波反射時(shí)間乘以波速再除以二。但此法也只適用于少數(shù)的低阻接地及混線，對(duì)于大部分的高阻接地及混線，由于線條阻抗變化不大，回波反射信號(hào)太小，無(wú)法辨別而難以定位。另外，即便是少數(shù)可測(cè)的低阻接地或混線，此法也只是粗測(cè)，它所計(jì)算出的距度為電纜長(zhǎng)度，與地面上的實(shí)際距度長(zhǎng)度將有較大誤差，這是由電纜敷設(shè)彎度及備用量等因素造成的。所以此法難以準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。
第三種為電橋法或參數(shù)值法。此法也只適用于電纜。用電橋或參數(shù)表測(cè)出芯線至故障點(diǎn)的阻值或參數(shù)，再根據(jù)電纜參數(shù)換算為距離。此法只適合在少數(shù)接地及混線阻值穩(wěn)定不變且無(wú)其他電源干擾的情況下使用，而對(duì)于多數(shù)高阻接地及混線其阻值是極其不穩(wěn)定的，且大地中有干擾電流存在，從而導(dǎo)致無(wú)法完成測(cè)量。另外，即使是對(duì)少數(shù)的穩(wěn)定接地及混線能測(cè)定計(jì)算出距離，也只是電纜長(zhǎng)度，而與地面上的實(shí)際距離長(zhǎng)度有較大誤差，這是由電纜敷設(shè)彎度及備用量等因素造成的，所以此法無(wú)法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。
第四種為高壓放電聽音法。此法也只適用于電纜。由高壓發(fā)生器向被查芯線內(nèi)發(fā)送高壓脈沖，此高壓經(jīng)線條絕緣不良處擊穿放電，將發(fā)出強(qiáng)烈的放電聲，用聽聲器接收此放電聲波并結(jié)合放電電波，由于二者傳播速度不同，可根據(jù)收到兩者的時(shí)間間隔來判定故障點(diǎn)遠(yuǎn)近，聲波與電波時(shí)間間隔最近處為放電點(diǎn)即故障點(diǎn)。此法只能應(yīng)用于高壓電力電纜接地及混線的查找，對(duì)于低壓電纜將無(wú)法使用，可能會(huì)造成電纜的損傷。即便是對(duì)于高壓電纜，由于外界噪聲的干擾及查找經(jīng)驗(yàn)的限制，也難以準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。
綜上所述，目前查找電線及電纜故障點(diǎn)的方法及裝置不便于準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，尤其是高阻接地及混線或接地及混線阻值不穩(wěn)定或有較大外界干擾的故障點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種查找電線及電纜故障點(diǎn)的方法及裝置，它不僅能對(duì)低阻接地及混線準(zhǔn)確定位，而且能對(duì)高阻接地及混線或接地及混線阻值不穩(wěn)定或有較大外界干擾的故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
本發(fā)明上述目的是由這樣的方法解決的利用被查線條自身的分布電容，通過查找信號(hào)電流在線條不同位置上相移的變化來定位故障點(diǎn)。由發(fā)送器向被查線條與大地或相混線條構(gòu)成的漏泄回路中發(fā)送查找信號(hào)，由接收器沿被查線條接收信號(hào)。由于被查線條分布電容及漏泄電阻的存在，查找信號(hào)電流相對(duì)于查找信號(hào)電壓在被查線條不同位置上的相移是不同的，由發(fā)送器向遠(yuǎn)端方向至漏泄點(diǎn)，相移逐漸減小，在漏泄點(diǎn)處的相移比其他處都小，即最偏向阻性零值，越過漏泄點(diǎn)后，相移會(huì)突變變大，如此便可準(zhǔn)確定位漏泄點(diǎn)處所。用此法還可在有分支的電線路中準(zhǔn)確判定故障點(diǎn)在哪一分支上，因?yàn)閹в泄收宵c(diǎn)分支上的電流相移將比其他分支上的相移都小，即最偏向阻性零值，由此便可判定帶故障點(diǎn)的分支，沿此分支繼續(xù)查找，直至查到故障點(diǎn)。
另外，通過查找電流相移值還可以判定查找電流流向，當(dāng)電流相移在0°～90°間時(shí)，電流流向?yàn)檎?，?dāng)電流相移超過90°時(shí)，電流流向?yàn)榉聪?，由電路很容易的做出判定，然后可用聽覺或視覺信號(hào)指示出來，即可用聲音提示，也可用發(fā)光二極管指示等等。由電流流向指示沿被查線條追蹤查找，由查找電流相移值比較判定故障點(diǎn)，則不論是簡(jiǎn)單的電線路配線還是復(fù)雜的網(wǎng)狀電線路配線中的漏泄點(diǎn)，均可被準(zhǔn)確定位。
利用上述方法查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置是這樣設(shè)計(jì)的本裝置由發(fā)送器和接收器組成，發(fā)送器產(chǎn)生的查找信號(hào)包括較低頻率的交流正弦波發(fā)送主波電壓波和由發(fā)送主波電壓波對(duì)較高頻率載波調(diào)制的發(fā)送輔波電壓波；將發(fā)送主波電壓波加至被查的漏泄回路產(chǎn)生發(fā)送主波電流波；發(fā)送主波電流波相對(duì)于發(fā)送主波電壓波在被查線條不同位置會(huì)產(chǎn)生不同的相移；發(fā)送器將發(fā)送輔波信號(hào)傳送給接收器，經(jīng)放大濾波解調(diào)后形成與發(fā)送主波電壓波同頻同相的接收輔波解調(diào)波；接收器沿被查線條接收發(fā)送主波電流波，經(jīng)放大濾波后形成與發(fā)送主波電流波同頻同相的接收主波電壓波；將此接收主波電壓波和接收輔波解調(diào)波送入相位比較電路進(jìn)行相位比較，即可得出兩者相位差值，也就是發(fā)送主波電流波相對(duì)于發(fā)送主波電壓波的相移值；沿線條對(duì)各點(diǎn)相移值進(jìn)行測(cè)量比較，即可準(zhǔn)確判定漏泄分支及漏泄點(diǎn)。
發(fā)送器所產(chǎn)生的發(fā)送輔波電壓波可以是由較低頻率的發(fā)送主波電壓波對(duì)較高頻率載波幅度調(diào)制的調(diào)幅型發(fā)送輔波電壓波。
發(fā)送器所產(chǎn)生的發(fā)送輔波電壓波還可以是由較低頻率的發(fā)送主波電壓波對(duì)較高頻率載波頻率調(diào)制的調(diào)頻型發(fā)送輔波電壓波。
發(fā)送器向接收器傳送發(fā)送輔波信號(hào)，可采用疊加在發(fā)送主波電壓波上同時(shí)向漏泄回路中發(fā)送，接收器沿被查線條接收的方式。
發(fā)送器向接收器傳送發(fā)送輔波信號(hào)，還可采用無(wú)線方式發(fā)送，接收器以無(wú)線方式接收。
發(fā)送器向接收器傳送輔波信號(hào)，還可采用有線專用通道方式傳送，發(fā)送器與接收器間用一傳輸導(dǎo)線進(jìn)行傳送和接收。
接收器可用感應(yīng)線圈如帶線圈的卡鉗接收查找信號(hào)。
在查找地埋電纜漏泄點(diǎn)時(shí)，接收器還可用接觸大地的電極如金屬插釬接收查找信號(hào)。
用于判定漏泄點(diǎn)的電流相移值可由視覺信號(hào)指示出來，如光帶、如數(shù)字、如指針指示。
用于判定漏泄點(diǎn)的電流相移值還可以被電路存儲(chǔ)，由電路計(jì)算及比較，自動(dòng)判定故障點(diǎn)后給出指示信號(hào)。
由電流相移值還可判定查找電流流向，并可用聽覺及視覺信號(hào)指示出來，如聲音提示，如發(fā)光二極管指示。
采用上述方法及裝置，利用被查線條自身的分布電容，通過電流相移值的比較，在查找電線及電纜故障點(diǎn)時(shí)，不論是低阻還是高阻的接地及混線，都能準(zhǔn)確的查到故障點(diǎn)，方法簡(jiǎn)便實(shí)用，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明方法查找單線條上故障點(diǎn)原理示意圖。
圖2是本發(fā)明方法查找分支線條上故障點(diǎn)原理示意圖。
圖3是本發(fā)明方法查找地埋電纜故障點(diǎn)原理示意圖。
圖4是本發(fā)明裝置查找故障點(diǎn)實(shí)施例示意圖。
圖1中，L為帶有接地或混線故障點(diǎn)X的單線條，故障點(diǎn)漏泄電阻RX，故障點(diǎn)兩邊線條的分布電容分別等效為C1、C2。如果在D點(diǎn)加一發(fā)送電壓源U向漏泄回路發(fā)送低頻交流正弦波電流，那么D點(diǎn)的電流ID＝IC1+IC2+IRX，電流性質(zhì)為容性+阻性，相位超前UΦD角，且0°＜ΦD＜90°，E點(diǎn)的電流IE＝IC2+IRX，電流性質(zhì)為容性+阻性，相位超前UΦE角，但因IE值比ID值小IC1值，容性電流值與阻性電流值之比變小，所以ΦE＜ΦD，且0°＜ΦE＜90°，由于是均勻分布電容，所以ΦD至ΦE是逐步減小的，當(dāng)越過故障點(diǎn)X至F點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)的電流IF＝IC2，為純?nèi)菪噪娏?，相位超前U90°，ΦF＝90°，比較電流相移值ΦE＜ΦD＜ΦF，而X點(diǎn)電流相移值最偏向阻性零值，所以能立刻判定X點(diǎn)為故障點(diǎn)。也可以說，沿被查線條由發(fā)送端至遠(yuǎn)端方向測(cè)量查找信號(hào)電流相移時(shí)，相移值由小突變大值時(shí)，此點(diǎn)為漏泄點(diǎn)，如圖中的X點(diǎn)。
在圖2中，L1、L2、L3分別為節(jié)點(diǎn)Y的三個(gè)分支，只有L2分支上有漏泄點(diǎn)Z，漏泄電阻為Rz，各分支上的分布電容等效為C，當(dāng)由L1支路加入查找信號(hào)電壓源U，由發(fā)送端至遠(yuǎn)端查找時(shí)，G處電流相位超前角為ΦG，0°＜ΦG＜90°，查至節(jié)點(diǎn)Y處支路分為L(zhǎng)2和L3，分別測(cè)量L2支路I處電流相移為ΦI，L3支路H處的電流相移為ΦH，比較三條支路的相移值大小分別為ΦI＜ΦG＜ΦH，ΦI最小，即比其他支路的相移更偏向阻性零值，也就是說L2支路中的容性電流值與阻性電流值之比最小，則漏泄點(diǎn)就在L2支路上，應(yīng)繼續(xù)沿L2支路向遠(yuǎn)端查找，而放棄L3支路。直至查到單線條上的漏泄點(diǎn)。當(dāng)沿L2查至Z點(diǎn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)Z點(diǎn)兩邊相移值由小到大的突變，ΦK＞ΦJ，則可判定Z點(diǎn)為漏泄點(diǎn)。
在圖3中，L4為地埋電纜，某芯線在W點(diǎn)漏泄接地，漏泄電阻為RW，W點(diǎn)兩邊對(duì)地分布電容為C。在芯線始端加一發(fā)送電壓源U，向漏泄回路發(fā)送低頻交流正弦波電流，測(cè)量漏泄電流IR在大地電阻R地上的電位差UR及分布電容漏流IC在大地電阻R地上的電位差UC，便可得出電纜徑路上各點(diǎn)的電流相移值，在相移最偏向于阻性零值的處所便是接地點(diǎn)處所。還可結(jié)合電流流向判定，因?yàn)槁┬闺娏髟诖蟮刂幸月c(diǎn)為圓心呈球形發(fā)散狀擴(kuò)散，所以在漏泄點(diǎn)地表所測(cè)的電流流向均以漏泄點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置為圓心指向四周，如果為觀看方便，可人為顛倒電流流向指示，則正好變?yōu)橹赶蚵┬裹c(diǎn)成為漏泄點(diǎn)方向指示，那么可以說如在地面電纜徑路上某點(diǎn)，四周的漏泄點(diǎn)方向指示均指向該點(diǎn)，且電流相移均偏向阻性零值時(shí)，該點(diǎn)即為地下漏泄點(diǎn)的相對(duì)位置。
圖4為查找故障點(diǎn)實(shí)施例，線條L5上有高阻漏泄點(diǎn)Q，漏泄電阻為RQ。查找時(shí)，將發(fā)送器(1)的輸出線加至漏泄回路，向回路內(nèi)發(fā)送查找信號(hào)，查找信號(hào)由較低頻率正弦交流波發(fā)送主波電壓波(5)和受發(fā)送主波電壓波(5)對(duì)較高頻率載波幅度調(diào)制的調(diào)幅型發(fā)送輔波電壓波(6)或受發(fā)送主波電壓波(5)對(duì)較高頻率載波頻率調(diào)制的調(diào)頻型發(fā)送輔波電壓波(7)組成。發(fā)送主波電壓波(5)在線條中形成發(fā)送主波電流波(8)，由于線條中分布電容C及漏泄電阻RQ的存在，發(fā)送主波電流波(8)在線條不同位置上與發(fā)送主波電壓波(5)的相位差是不同的，在M處發(fā)送主波電流波(8)超前發(fā)送主波電壓波(5)ΦM，在N處為ΦN，在P處為ΦP，且ΦN＜ΦM＜ΦP。為了測(cè)量此不同相移值，發(fā)送器(1)還要同時(shí)向接收器(2)傳送發(fā)送輔波電壓波(6)或(7)，即可疊加在發(fā)送主波電壓波(5)上同時(shí)向回路內(nèi)發(fā)送形成發(fā)送輔波電流波由接收器(2)接收，還可單獨(dú)以無(wú)線方式傳送，接收器(2)以無(wú)線方式接收，還可用導(dǎo)線直接傳送。接收器(2)沿被查線條用感應(yīng)線圈(3)如帶線圈的卡鉗接收查找信號(hào)，將微弱信號(hào)放大濾波后獲得接收主波電壓波(9)，其與發(fā)送主波電流波(8)同頻同相；接收器(2)接收到的輔波信號(hào)經(jīng)解調(diào)形成接收輔波解調(diào)波(10)，它與發(fā)送主波電壓波(5)同頻同相，將接收輔波解調(diào)波(10)和接收主波電壓波(9)送入相位比較電路進(jìn)行相位比較，兩者相位差即是發(fā)送主波電流波(8)相對(duì)發(fā)送主波電壓波(5)的相移。M處電流相移為ΦM，N處相移為ΦN，P處相移為ΦP，且ΦN＜ΦM＜ΦP。按漏泄點(diǎn)分析曲線(11)分析，電流相移由發(fā)送端至Q處逐漸減小，在Q處相移比其他處都小，即最偏向阻性零值。過Q點(diǎn)后突變變大，可判定Q處存在阻性漏泄，Q點(diǎn)即漏泄點(diǎn)。為便于觀看，相移值可用不同的形式指示出來，或光條、或數(shù)字、或指針指示等等。在智能儀器中還可將其值存儲(chǔ)，參與電路計(jì)算與比較，自動(dòng)判別后給出故障點(diǎn)指示信號(hào)。
對(duì)地埋電纜漏泄點(diǎn)的查找，除可使用上述查找電線漏泄點(diǎn)的方法外，還可用電極法查找。由發(fā)送器(1)向漏泄回路發(fā)送查找信號(hào)電流后，接收器(2)沿電纜徑路用兩個(gè)電極(4)如金屬插釬相隔插入大地中，直接接收電纜漏泄點(diǎn)向大地球形擴(kuò)散的漏泄電流在大地電阻上形成的電位差，并通過電流流向及電流相移值比較判定漏泄點(diǎn)。只有電流流向均由一點(diǎn)向四周擴(kuò)散流去，且擴(kuò)散的電流相移均最偏向阻性零值，此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地下電纜處便是漏泄點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種查找電線及電纜故障點(diǎn)的方法，其特征在于利用被查線條自身的分布電容，通過查找信號(hào)電流在線條不同位置上相移的變化來定位故障點(diǎn)。
2.一種權(quán)利要求1中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，它由發(fā)送器(1)和接收器(2)組成，其特征在于發(fā)送器(1)產(chǎn)生的查找信號(hào)包括較低頻率的交流正弦波發(fā)送主波電壓波(5)和由發(fā)送主波電壓波(5)對(duì)較高頻率載波調(diào)制的發(fā)送輔波電壓波；將發(fā)送主波電壓波(5)加至被查的漏泄回路產(chǎn)生發(fā)送主波電流波(8)；發(fā)送主波電流波(8)相對(duì)于發(fā)送主波電壓波(5)在被查線條不同位置會(huì)產(chǎn)生不同的相移；發(fā)送器(1)將發(fā)送輔波信號(hào)傳送給接收器(2)，經(jīng)放大濾波解調(diào)后形成與發(fā)送主波電壓波(5)同頻同相的接收輔波解調(diào)波(10)；接收器(2)沿被查線條接收發(fā)送主波電流波(8)，經(jīng)放大濾波后形成與發(fā)送主波電流波(8)同頻同相的接收主波電壓波(9)；將此接收主波電壓波(9)和接收輔波解調(diào)波(10)送入相位比較電路進(jìn)行相位比較，即可得出兩者相位差值，也就是發(fā)送主波電流波(8)相對(duì)于發(fā)送主波電壓波(5)的相移值；沿線條對(duì)各點(diǎn)相移值進(jìn)行測(cè)量比較，即可準(zhǔn)確判定漏泄分支及漏泄點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于發(fā)送器(1)所產(chǎn)生的發(fā)送輔波電壓波可以是由較低頻率的發(fā)送主波電壓波(5)對(duì)較高頻率載波幅度調(diào)制的調(diào)幅型發(fā)送輔波電壓波(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于發(fā)送器(1)所產(chǎn)生的發(fā)送輔波電壓波可以是由較低頻率的發(fā)送主波電壓波(5)對(duì)較高頻率載波頻率調(diào)制的調(diào)頻型發(fā)送輔波電壓波(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于發(fā)送器(1)向接收器(2)傳送發(fā)送輔波信號(hào)，可采用疊加在發(fā)送主波電壓波(5)上同時(shí)向漏泄回路中發(fā)送，接收器(2)沿被查線條接收的方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于發(fā)送器(1)向接收器(2)傳送發(fā)送輔波信號(hào)，還可采用無(wú)線方式發(fā)送，接收器(2)以無(wú)線方式接收。
7.根據(jù)權(quán)利要求2中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于發(fā)送器(1)向接收器(2)傳送發(fā)送輔波信號(hào)，還可采用有線專用通道方式傳送，發(fā)送器(1)與接收器(2)間用一傳輸導(dǎo)線進(jìn)行傳送和接收。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于接收器(2)可用感應(yīng)線圈(3)如帶線圈的卡鉗接收查找信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于在查找地埋電纜漏泄點(diǎn)時(shí)，接收器(2)還可用接觸大地的電極(4)如金屬插釬接收查找信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于用于判定漏泄點(diǎn)的電流相移值可由視覺信號(hào)指示出來，如光帶、如數(shù)字、如指針指示。
11.根據(jù)權(quán)利要求2中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于用于判定漏泄點(diǎn)的電流相移值還可被電路存儲(chǔ)，由電路計(jì)算及比較，自動(dòng)判定故障點(diǎn)后給出指示信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2中所述查找電線及電纜故障點(diǎn)的裝置，其特征在于由電流相移值還可判定查找電流流向，并可用聽覺及視覺信號(hào)指示出來，如聲音提示、如發(fā)光二極管指示。
全文摘要
一種能夠準(zhǔn)確定位電線及電纜故障點(diǎn)的方法及裝置，利用被查線條自身的分布電容，通過測(cè)量比較查找電流在線條上的相移來判定故障點(diǎn)。它由發(fā)送器及接收器組成，發(fā)送器向被查回路內(nèi)發(fā)送查找信號(hào)，接收器沿被查線條接收查找信號(hào)后指示查找信號(hào)電流的相移值，比較相移值即可準(zhǔn)確判定故障點(diǎn)所在。
文檔編號(hào)G01R31/00GK1877352SQ20061010338
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者田振國(guó) 申請(qǐng)人:田振國(guó)