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微機(jī)電纜故障測(cè)試儀簡(jiǎn)介
微機(jī)電纜故障測(cè)試儀
經(jīng)過(guò)廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，隨著國(guó)家加大對(duì)基礎(chǔ)能源設(shè)施的投資，兩網(wǎng)改造的完成，運(yùn)行電纜的數(shù)量已急劇增加，城市化的快速發(fā)展帶來(lái)建設(shè)項(xiàng)目的大量增加，引起電纜故障大大增加，運(yùn)行單位給用戶的承諾要求快速解決故障，保證供電。而市場(chǎng)上現(xiàn)有的電力電纜的故障檢測(cè)儀器，盡管品種較多，但均顯笨、大、繁，操作不方便，難以快速掌握。
因此，為解決現(xiàn)場(chǎng)故障查找難題，尤其是復(fù)雜波形分析之難題，我們武漢博宇電力設(shè)備有限公司特組織技術(shù)力量研制新一代一包一箱式智能型電纜故障快速測(cè)試儀，以滿足現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)快速恢復(fù)供電之急需。
2微機(jī)電纜故障測(cè)試儀 主要功能特點(diǎn)

2.1 虛擬儀器界面，所有操作均鼠標(biāo)完成，人機(jī)界面友好，領(lǐng)導(dǎo)電力檢測(cè)儀器新潮流。

2.2 可從本公司遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)中心下載儀器升級(jí)軟件。

2.3 全套標(biāo)配儀器采用一包(筆記本電腦)、一箱(**鋁合金箱)式結(jié)構(gòu)，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)體積*小、便攜性*好。

2.4真正的一機(jī)多功能。

2.4.1 用于一般35kV及以下各種電力電纜各種故障快速檢測(cè)，在**技術(shù)*新，操作分析*方便，體積*小，便攜性*好。

2.4.2 所配筆記本電腦，亦可用于本公司生產(chǎn)的各種智能檢測(cè)試驗(yàn)儀器的自動(dòng)控制，大大提高了設(shè)備利用率。

2.4.3 所配筆記本電腦亦可完成辦公自動(dòng)化、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)等電腦所能完成的所有工作，大大提高了設(shè)備利用率。

2.5 進(jìn)入虛擬的儀器界面，無(wú)需任何操作，自動(dòng)采樣，雙波形顯示，    

簡(jiǎn)單、直觀。

2.6 先進(jìn)的自動(dòng)同屏雙波形比較功能，測(cè)試波形與壓縮波形比較，測(cè)試波形與存儲(chǔ)波形比較，測(cè)試波形與全長(zhǎng)波形同屏比較等，大大提高了復(fù)雜波形的分析正確率。

2.7 內(nèi)存大至電腦硬盤，可存儲(chǔ)、打印、上網(wǎng)，輕松滿足各種需求。

2.8 先進(jìn)的無(wú)線感應(yīng)式取樣傳感器，接線*簡(jiǎn)單，徹底保證人、機(jī)**。

2.9 自動(dòng)日歷，內(nèi)置使用說(shuō)明書(shū)及疑難問(wèn)題解答與處理，**、自如。

2.10 數(shù)字式聲磁同步故障定點(diǎn)儀輔以高靈敏低噪聲耳機(jī)，直觀、快捷、準(zhǔn)確。

2.11 多頻大功率路徑信號(hào)發(fā)生器，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)各種情況。

2.12 主機(jī)、定點(diǎn)儀均內(nèi)置可充電電池，既方便又**。

3 主要技術(shù)指標(biāo)

3.1 微機(jī)電纜故障測(cè)試儀測(cè)量范圍：               0～40km

3.2   測(cè)量*高分辨率：         2m

3.3   測(cè)量*小盲區(qū)：           10m

3.4   超高速A/D采樣頻率：     40MHz（國(guó)內(nèi)*高） 

3.5   測(cè)量用低壓脈沖幅度：     ＞150V

3.6   系統(tǒng)誤差：               0.2m           

主機(jī)初測(cè)誤差：  2%（相對(duì)）

15m  （**誤差＜1km時(shí)）

20m  （**誤差＞1km時(shí)）

3.7  數(shù)字式故障定點(diǎn)儀技術(shù)指標(biāo)

3.7.1 多重硬軟件濾波處理，抗噪聲性能優(yōu)異

3.7.2 定點(diǎn)儀定點(diǎn)誤差：         ≤0.1m

3.7.3 定點(diǎn)儀電磁通道增益：     ≥110dB(30萬(wàn)倍)

3.7.4 定點(diǎn)儀聲音通道增益：     ≥120dB(100萬(wàn)倍)

3.7.5 先進(jìn)的聲磁二合一高靈敏抗干擾探頭

3.8   大功率路徑信號(hào)發(fā)生器主要技術(shù)指標(biāo)

3.8.1 輸出功率：                30W

3.8.2 輸出頻率：                5kHz/15kHz

3.8.3 具有可靠的過(guò)熱及過(guò)流、短路保護(hù)措施

3.9   使用電源:      主機(jī)、定點(diǎn)儀、內(nèi)置6V可充電電池

                     路徑信號(hào)發(fā)生器   220Vac±10%

3.10  外形尺寸：    380×320×240全套一箱式結(jié)構(gòu) 

微機(jī)電纜故障測(cè)試儀系統(tǒng)組成

PS型筆記本式電纜故障測(cè)試儀電纜測(cè)試管理系統(tǒng)由筆記本電腦、測(cè)試系統(tǒng)、路徑信號(hào)產(chǎn)生器、路徑信號(hào)接收器和定位儀等幾部分組成，可完成電纜故障的測(cè)試和電纜資料的管理兩項(xiàng)任務(wù)。

筆記本電腦進(jìn)行測(cè)量控制、數(shù)據(jù)處理和電纜資料管理。

故障測(cè)試系統(tǒng)與筆記本配合可在故障電纜一端測(cè)出故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離，也可用來(lái)測(cè)量電纜的長(zhǎng)度和電波在電纜中的傳播速度。

路徑信號(hào)產(chǎn)生器可產(chǎn)生頻率15KHz、*大幅度30V的斷續(xù)正弦波信號(hào)，用于尋測(cè)電纜路徑。

路徑信號(hào)接收器用來(lái)接收路徑信號(hào)，查找電纜走向和估測(cè)電纜埋設(shè)的深度。

定位儀用于故障點(diǎn)的**定位。

微機(jī)電纜故障測(cè)試儀技術(shù)性能

1、故障測(cè)試系統(tǒng)

●可測(cè)試各種電力電纜的各類故障及同軸通信電纜和市話電纜的開(kāi)路、短路故障。

●可測(cè)量長(zhǎng)度已知的任何電纜中電波傳播的速度。

●測(cè)試距離：不小于16千米

●系統(tǒng)誤差：小于1米

●采樣頻率：25MHz

●測(cè)試盲區(qū)：小于16米

●電源：交流220V±10％

2、路徑信號(hào)產(chǎn)生器

●信號(hào)頻率：15KHz

●振蕩方式：斷續(xù)

●輸出功率：30W

●電源：220V±10％

3、定位儀

測(cè)試靈敏度：50Ω內(nèi)阻的信號(hào)源輸出300Hz信號(hào)，定點(diǎn)儀在維持輸出為2V、信雜比優(yōu)于20：1的情況下輸入信號(hào)不大于10 μv。

●輸入阻抗：不小于1.2KΩ。

●使用2×2000Ω耳機(jī)。

●工作電壓：9V±10％。

●使用環(huán)境溫度：-10℃～40℃

啟動(dòng)Windows98后，

雙擊桌面上的測(cè)試管理系統(tǒng)，屏幕顯示主控界面如右圖。

　按“測(cè)試”按鈕進(jìn)入測(cè)試方式；按“管理”按鈕進(jìn)入電纜資料和測(cè)試資料的日常管理；按“幫助”進(jìn)入幫助系統(tǒng)；按“退出”可退出測(cè)試管理系統(tǒng)。

**部分　電纜故障測(cè)試

　　一、測(cè)試原理

　　本儀器采用時(shí)域反射（TDR）原理，對(duì)被測(cè)電纜發(fā)射一系列電脈沖，并接收電纜中因阻抗變化引起的反射脈沖，再根據(jù)電波在電纜中的傳播速度和兩次反射波的特征拐點(diǎn)代表的時(shí)間，可測(cè)出故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離為：

S=VT/2

　　　　式中：S代表故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離

　　　　　　　V代表電波在電纜中的傳播速度

　　　　　　　T代表電波在電纜中來(lái)回傳播所需要的時(shí)間

這樣，在V已知和T已經(jīng)測(cè)出的情況下，就可計(jì)算出故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離S 。這一切只需稍加人工干預(yù)，就可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，測(cè)試故障迅速準(zhǔn)確。

 

　　二、測(cè)試系統(tǒng)控制面板介紹

　　測(cè)試面板可分為四部分：菜單欄、狀態(tài)欄、圖形顯示區(qū)、功能鍵區(qū)。

　　１、菜單欄 

　　菜單欄包括“數(shù)據(jù)管理”和“測(cè)試幫助”兩個(gè)菜單：

“數(shù)據(jù)管理”菜單：包括“打印”，“讀盤”，“存盤”，“結(jié)束”四個(gè)菜單項(xiàng)。

選擇“打印”可將屏幕顯示內(nèi)容用打印機(jī)打印出來(lái)；選“存盤”可將測(cè)試的波形和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于電腦的硬盤或者軟盤中，作為資料保存；選“讀盤”可調(diào)出以前測(cè)試時(shí)存在硬盤內(nèi)的波形；選“結(jié)束”可退出該控制面板。

２、狀態(tài)欄 

　　狀態(tài)欄里顯示四個(gè)方面的信息：*左邊是測(cè)試方式；**個(gè)是選擇的電纜介質(zhì)所對(duì)應(yīng)的電波速度（若是測(cè)速度，則不顯示介質(zhì)信息）；第三個(gè)是故障距離（或電纜長(zhǎng)度），右邊顯示測(cè)試日期。

３、圖形顯示區(qū)    

　　圖形顯示區(qū)用來(lái)顯示采樣所得的波形，對(duì)波形進(jìn)行分析處理和顯示處理結(jié)果。

　　４、功能鍵區(qū)

功能鍵區(qū)由14個(gè)按鍵組成，可分為三類。

初始化數(shù)據(jù)：包括測(cè)試方法和介質(zhì)選擇兩個(gè)鍵。

測(cè)試方法：有兩種選擇，“測(cè)故障”和“測(cè)速度”。

基本的測(cè)試方法有三種，“低壓脈沖”、“沖閃”、“直閃”。

“低壓脈沖”有“2μs”和“0.2μs”兩種脈寬可選擇。 “沖閃”包括“電感電壓取樣”，“電阻電壓取樣”，“電流取樣”三個(gè)菜單項(xiàng)；

“直閃”包括“電壓取樣”“電流取樣”兩個(gè)菜單項(xiàng)。

介質(zhì)選擇：

程序初始化時(shí)設(shè)置為“油浸紙型”，如果是其它介質(zhì)的電纜，可根據(jù)電纜的介質(zhì)選擇。

共有五選項(xiàng)：“油浸紙型”、“不滴流型”，“交聯(lián)乙烯”，“聚氯乙烯”，“自選介質(zhì)”五個(gè)菜單項(xiàng)。

選擇其中一項(xiàng)就等于選擇一種速度，即電波在該電纜中的傳播速度。

數(shù)據(jù)采樣與測(cè)量：共有八個(gè)按鍵。

　　“采樣”鍵：在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)采用。每按動(dòng)一次“采樣”鍵，系統(tǒng)便采集一次數(shù)據(jù)，并可以在圖形顯示區(qū)繪出波形圖來(lái)。

　　“擴(kuò)展”鍵：為了**計(jì)算故障距離，按此鍵可將顯示的波形擴(kuò)展后再計(jì)算。每按一次波形擴(kuò)展一倍，按四次為一個(gè)循環(huán)。

　　“卷動(dòng)”鍵：波形被擴(kuò)展后,故障點(diǎn)特征波形可能會(huì)處于**屏以外的其它屏內(nèi)，按此鍵可將顯示內(nèi)容一屏一屏地向左移動(dòng)，直到故障波形在屏內(nèi)顯示出來(lái)，便于光標(biāo)**定位。

“歸位”鍵：需要光標(biāo)快速回到屏幕*左端時(shí)按此鍵。

“定位”鍵：計(jì)算距離起點(diǎn)鍵。在光標(biāo)移動(dòng)到特征波形的起始拐點(diǎn)處按此鍵。

　　“左移”鍵和“右移”鍵：這兩個(gè)鍵用于控制光標(biāo)的左右位移。當(dāng)按動(dòng)它們時(shí)，游標(biāo)移動(dòng)，每按一次移動(dòng)一個(gè)單位。此外，為了快速移動(dòng)游標(biāo)，可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)游標(biāo)，到合適的位置松開(kāi)即可。

“復(fù)位”鍵：系統(tǒng)復(fù)位鍵。無(wú)論系統(tǒng)處于何種狀態(tài)，按此鍵均可進(jìn)入系統(tǒng)主界面。

波形比較：有四個(gè)鍵。

“存儲(chǔ)”鍵：按此鍵可將測(cè)試的波形和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于電腦中。（“存儲(chǔ)”與“存盤”不同。“存盤”是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤上，可長(zhǎng)期保存，而“存儲(chǔ)”只是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電腦內(nèi)存中，關(guān)機(jī)后數(shù)據(jù)會(huì)丟失。）

　　“調(diào)用”鍵：與“存儲(chǔ)”配合使用。按此鍵可在屏幕上顯示上次存儲(chǔ)的內(nèi)容，以便分析與計(jì)算。

　　“比較”鍵：按此鍵可將現(xiàn)測(cè)的波形和儀器內(nèi)存儲(chǔ)的波形同時(shí)顯示在屏幕上，用戶可對(duì)這兩幅波形進(jìn)行比較分析。

　　“平移”鍵：按此鍵進(jìn)入圖形左右移動(dòng)功能，點(diǎn)“左移”“右移”鍵可將兩個(gè)波形的起點(diǎn)對(duì)齊。
 

微機(jī)電纜故障測(cè)試儀 儀器工作原理

4.1 主機(jī)工作原理

本套儀器的工作原理從理論上講它采用傳輸線理論，當(dāng)介質(zhì)不連續(xù)時(shí)入射波會(huì)在介質(zhì)變化處產(chǎn)生反射的原理，將故障電纜對(duì)高頻信號(hào)等效為一介質(zhì)不連續(xù)的傳輸線，加高頻脈沖到傳輸線上，在介質(zhì)變化處(故障點(diǎn))，必然會(huì)產(chǎn)生反射波，儀器充分采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，**測(cè)量發(fā)射脈沖到反射脈沖的時(shí)延，并據(jù)S=1/2vt自動(dòng)計(jì)算出距離S，穩(wěn)定的顯示給儀器使用者，達(dá)到尋找電纜故障點(diǎn)的目的。

由于電纜故障多種多樣，故儀器具有脈沖法、高壓脈沖法(閃絡(luò)法)、直閃法三種測(cè)試方法，低壓脈沖由主機(jī)產(chǎn)生，高壓脈沖需由我公司生產(chǎn)的數(shù)字式遙控型一體化高壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，也可以由數(shù)字式操作箱，輕型PT、脈沖儲(chǔ)能電容、球隙產(chǎn)生(可據(jù)需要選購(gòu))。

當(dāng)然為了操作的方便，我們給儀器設(shè)計(jì)了許多方便、實(shí)用，近乎傻瓜機(jī)的功能，見(jiàn)第2節(jié)主要功能介紹。

4.2 核查路徑原理

根據(jù)實(shí)際工作中儀器應(yīng)用來(lái)核查地埋電纜路徑及埋深的功能要求，儀器配套有大功率路徑信號(hào)發(fā)生器及具有查找路徑功能的聲磁同步數(shù)字式故障定點(diǎn)儀。核查路徑的原理是給待測(cè)電纜加上大功率路徑信號(hào)，在待核查處用定點(diǎn)儀之路徑功能，據(jù)電磁感應(yīng)原理確定地下待測(cè)電纜的路徑，具體操作及判斷方法見(jiàn)7節(jié)儀器的使用。

4.3  **定位原理

   由于各種電纜的電波傳輸速度具有一定的離散性，加之線路施工后一般經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間，周圍參照物變化，人員更替，尤其是線路較長(zhǎng)時(shí)，地面丈量難以準(zhǔn)確，因此一般必須要**定點(diǎn)，準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)，才能算查找成功，這樣本儀器配套有數(shù)字式故障定點(diǎn)儀，可以顯示探頭所處位置與故障點(diǎn)的準(zhǔn)確距離及聲磁信號(hào)強(qiáng)度，直觀準(zhǔn)確，當(dāng)然也可以輔助聽(tīng)測(cè)。

定位原理是：高壓脈沖信號(hào)在電纜故障點(diǎn)處放電必然會(huì)產(chǎn)生聲波和電磁波兩種物理現(xiàn)象，而這兩種波在大氣中的傳播速度是不一樣的，且相差很大，該智能型定點(diǎn)儀正是利用了這一點(diǎn)，大大地提高了傳統(tǒng)定點(diǎn)儀僅靠聽(tīng)聲音大小來(lái)判斷故障點(diǎn)的定點(diǎn)效率，它同時(shí)高靈敏接收聲波及電磁波，并超高倍數(shù)放大，噪聲處理，自動(dòng)測(cè)算兩種波的時(shí)間差，并換算成距離直接數(shù)顯，當(dāng)探頭沿電纜路徑在地面移動(dòng)時(shí)，操作者能直觀看到距故障點(diǎn)距離的變化以及方向，非常直觀，大大提高了故障定位效率。

微機(jī)電纜故障測(cè)試儀故障檢測(cè)步驟

5.1 初測(cè)(故障點(diǎn)預(yù)定位)

    ① 低壓脈沖法校三相全長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)完全相同，對(duì)低阻、開(kāi)路故障初測(cè)故障點(diǎn)。

② 對(duì)高阻故障采用高壓脈沖法（或稱沖閃法，適用于絕大部分故障）或直閃法(適用于部分閃絡(luò)性高阻故障)完成。

5.2 核查電纜路徑及埋深。該步驟對(duì)于直埋電纜必須進(jìn)行，溝道及隧道電纜可以省略。

5.3 準(zhǔn)確定位。在初測(cè)范圍10m前后，電纜路徑正上方地面用數(shù)字式聲磁同步定點(diǎn)儀完成準(zhǔn)確定位，當(dāng)然這時(shí)同時(shí)要給待測(cè)故障電纜之故障相加上高壓脈沖信號(hào)，使故障點(diǎn)放電，以便定點(diǎn)儀通過(guò)檢測(cè)放電產(chǎn)生的聲波及電磁波完成故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位。

5 儀器的配套 

6.1   用于35kV及以下電力電纜故障快速檢測(cè)時(shí)系統(tǒng)配置。

6.1.1 主機(jī)。

包括**筆記本電腦(內(nèi)裝多功能專用測(cè)試軟件)和智能電纜故障檢測(cè)前置，先進(jìn)的無(wú)線取樣傳感器，微型刻度球隙，完成低阻、開(kāi)路故障的初測(cè)，并可與大功率高壓脈沖發(fā)生器配合完成各種高阻故障的初測(cè)。

6.1.2 大功率路徑信號(hào)發(fā)生器。

與數(shù)字式定點(diǎn)儀配合完成地埋電纜路徑的核查及埋深的檢測(cè)。

6.1.3 數(shù)字式故障定點(diǎn)儀。

用于故障點(diǎn)直觀、快速定位及核查電纜路徑與埋深。

6.1.4數(shù)字式遙控型一體化高壓脈沖發(fā)生器(選購(gòu))。用于：

① 與主機(jī)配合完成各種故障初測(cè)；

② 與數(shù)字式故障定點(diǎn)儀配合完成故障點(diǎn)快速準(zhǔn)確定位。

6.1.5 高壓脈沖發(fā)生部分(選購(gòu))

  ① 數(shù)字式操作箱。用于高壓脈沖的幅度及頻率控制與調(diào)節(jié)以及保護(hù)與指示。

② 輕型耐沖擊交直流試驗(yàn)變壓器。用于將數(shù)字式操作箱輸出的可調(diào)低壓升壓為所需高壓。

③ 脈沖儲(chǔ)能電容器。用于將小電流直流高壓貯能通過(guò)微型刻度球隙形成規(guī)律性大功率高壓脈沖。

④ 成套專用測(cè)試線及放**。為現(xiàn)場(chǎng)正確快速接線及**放電提供方便。

6.2 微機(jī)電纜故障測(cè)試儀 配套注意事項(xiàng)

儀器標(biāo)準(zhǔn)配置為低壓部分一包一箱，高壓脈沖發(fā)生部分有兩種選擇：

① 遙控型數(shù)字式一體化高壓脈沖發(fā)生器，接線簡(jiǎn)單、遙控操作，**、方便；

② 數(shù)字式操作箱、輕型交直流試驗(yàn)變壓器、脈沖儲(chǔ)能電容器。

6.3 高壓脈沖發(fā)生器規(guī)格選擇方法

6.3.1  6kV/10kV/35kV電纜**FCL-2055遙控型一體化高壓脈沖發(fā)生器或次選：3kVA數(shù)字式操作箱、3kVA試驗(yàn)變壓器、40kV/2uF脈沖儲(chǔ)能電容（針對(duì)短電纜）或者6kVA數(shù)字式操作箱、6kVA試驗(yàn)變壓器、35kV/4uF脈沖儲(chǔ)能電容（針對(duì)長(zhǎng)電纜）。

6.3.2  低壓電纜**FCL-2051遙控型一體化高壓脈沖發(fā)生器或次選1.5kVA數(shù)字式操作箱、1.5kVA/10kV試驗(yàn)變壓器、15kV/4uF或15kV/8uF脈沖儲(chǔ)能電容。

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