一种高压电缆潜在问题的离线检测定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压电缆潜在问题的离线检测定位方法及装置，装置包括：单片机、信号发生模块、信号放大模块、变压器、校准检测模块、采样触发信号模块、待测电缆、回波检测电路、数据采集模块、数据分析处理模块和光耦隔离模块，单片机、信号发生模块、信号放大模块和变压器依次连接；变压器包括初级侧和第一、二次级侧，初级侧与信号放大模块、校准检测模块连接；第一次级侧与电缆连接，电缆与回波检测电路连接，回波检测电路、数据采集模块、数据分析处理模块和光耦隔离模块依次连接，光耦隔离模块连接至单片机；第二次级侧与采样触发信号模块连接，采样触发信号模块与数据分析处理模块连接；光耦隔离模块设于单片机与数据分析处理模块之间。

Method and device for off-line detection and positioning of potential problem of high-voltage cable

The invention discloses a high voltage cable potential problems with off-line detection and positioning method and device. The device comprises a singlechip, signal generator module, signal amplification module, transformer, calibration module, sampling module, trigger signal cable, the measured echo detection circuit, data acquisition module, data processing module and optical isolation module. MCU, signal connected module, signal amplification module and a transformer; the transformer comprises primary side and secondary side first, second, the primary side and signal amplification module, the calibration module is connected; the first secondary side is connected to the cable, the cable and the echo detection circuit, echo detection circuit, data acquisition module, data processing module and optocoupler the modules are connected in turn, optocoupler module is connected to the microcontroller; the second secondary side and touch sampling The sampling trigger signal module is connected with the data analysis and processing module, and the optocoupler isolation module is arranged between the singlechip and the data analysis and processing module.

【技术实现步骤摘要】
一种高压电缆潜在问题的离线检测定位方法及装置
本专利技术涉及电缆检测领域，尤其涉及一种基于行波法的、安全便捷的高压电缆潜在问题的离线检测定位方法及装置。
技术介绍
近年来，国内外电网发展迅速，电力电缆大量投入到城市电网的建设之中，且使用量逐年攀升。随着电网用电负荷的不断增长，电缆故障率也大大升高，造成重大经济损失。为确保电力电缆的可靠运行，保障电网安全，对电缆的检测技术成为了国内外专家的研究热点。目前，对高压电缆常用的检测方式为：在投运前或对运行中的高压电缆周期性停电，进行离线检测。当前，对电力电缆的离线检测方法中脉冲电流法使用较为广泛。其基本原理为以交流实验电源对电缆加压至一定电压的等级，电缆绝缘的缺陷处会发生局部放电，电缆两端会产生一个瞬时的电压变化，此时经过耦合电路，在回路中产生脉冲电流,将脉冲电流流经检测阻抗产生的脉冲电压予以采集、放大和显示处理来测定局部放电的基本量。定位则是利用脉冲正反向传播产生的时间差来计算。但是对电缆进行充电测试需要很高的电压且时间较长，该充电系统包含多个设备，如在野外检测时需发电机、高压变压器、耦合电容和高压连接电缆。同时设备运输不便，不利于现场条件下的离线检测。而且方法所产生的脉冲实际为阻尼振荡，对于潜在缺陷点距测试点较近时，由于脉冲传播路径过短，使得反射脉冲与入射脉冲发生混叠，不易观察而无法精确获取入射及反射脉冲之间的时间差值,造成定位失败。并且该方法通过观察示波器来计算时间差，误差很大，结果十分不准确。振荡波法通过无源谐振技术取代脉冲电流法中的传统交流实验电源，使得系统体积及重量显著减小。在对电缆使用直流充电并在充电完成的基础上，通过内置的高压电抗器、高压实时固态开关与试品电缆形成阻尼振荡电压波，激发出电缆潜在缺陷处的放电信号。由于其基本原理与脉冲电流法大致相同，所以同样存在对潜在缺陷点距测试点较近时不能精准定位的问题。并且仍需携带示波器等设备以观察放电信号和记录数据，较为麻烦。且上述方法都需进行高压充电，对操作人员存在安全隐患，并且会对已存在放电源的电缆造成二次损伤，对电缆的损害较大。基于以上所述问题，本领域急需一种安全便捷的高压电缆潜在问题的离线检测定位方法及装置。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于行波法的、安全便捷的高压电缆潜在问题的离线检测定位方法及装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种高压电缆潜在问题的离线检测定位方法，包括如下步骤：1)由单片机控制DDS信号发生器产生用于检测待测电缆的正弦信号；2)所述正弦信号经信号放大模块进行信号的放大；3)放大后的正弦信号通过变压器耦合到连接至待测电缆的回波检测电路；4)由数据采集模块在所述回波检测电路的检测端进行电压的采样；5)由数据分析处理模块读取采样得到的波形数据，并进行分析和处理；6)对完好的电缆进行检测、采样，将采样得到的波形B的数据存入数据分析处理模块的存储单元中；7)所述数据分析处理模块对采样信号进行数据分析处理前应得到以下数据：a)所述正弦信号在所述待测电缆中的传播速度v；b)所述正弦信号的频率f及周期T。8)所述数据分析处理模块在处理时需要完成：a)对待测电缆进行检测时，在测试点采样得到的两个周期的波形A的数据；b)由检测待测电缆得到的波形A的数据与对完好电缆检测得到的波形B的数据之差，得到所述正弦信号到达问题点而反射回来的两个周期波形C的数据；c)波形C的极大值点的横坐标ti与行波传输到潜在问题点再经反射回来所用时间Δti的关系式为：d)各个问题点距测试点的距离x利用公式：x＝vΔti/2计算出来；9)在检测含潜在问题的待测电缆时，单片机采集变压器初级侧电压的峰值，再将此峰值与检测完好电缆时存下的相应数值做比较，将所得比值送给数据分析处理模块，所述数据分析处理模块将当前待测电缆的采样值除以此比值，以消除电路的老化、湿度和温度对测量的影响。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步地，还包括步骤：将所述数据分析处理模块经分析处理得到的结果在显示模块上显示出来。进一步地，所述正弦信号经信号放大模块进行信号的放大包括：先经电压放大器进行电压的放大，再经功率放大器进行功率的放大。由于含潜在问题被测电缆可能不止一个潜在问题点，会存在多个反射波，在测试点叠加后，波形C在一个周期内不止有一个极大值点，可能会有多个极大值点，第i个极大值点的横坐标为ti，各个潜在问题点距测试端的距离x仍然可以通过公式x＝vΔti/2计算出来。在实际应用中，正弦信号的频率f应该固定，且f应该远小于回波检测电路的固有谐振频率f0；一般地，可选f＝50kHz。正弦信号是在含潜在问题的电缆的金属导线与金属屏蔽网之间的介质中传播的，经过潜在问题点时，波形会发生反射，反射时会有Π相位的突变；最终采样到的波形数据是经变压器耦合的信号与各反射波叠加后的信号波形数据。本专利技术还提供一种高压电缆潜在问题的离线检测定位装置，包括：单片机、信号发生模块、信号放大模块、变压器、校准检测模块、采样触发信号模块、待测电缆、回波检测电路、数据采集模块、数据分析处理模块以及光耦隔离模块，其中，所述信号发生模块中设有连接至所述单片机的DDS信号发生器，所述单片机控制所述DDS信号发生器产生正弦信号；所述DDS信号发生器经电阻R1与所述信号放大模块相连接，所述信号放大模块连接至所述变压器；所述变压器包括：变压器初级侧、变压器第一次级侧以及变压器第二次级侧，其中，所述变压器初级侧与所述信号放大模块相连接，所述变压器初级侧还与所述校准检测模块相连接；所述变压器第一次级侧与所述待测电缆相连接，所述待测电缆与所述回波检测电路相连接，所述回波检测电路、所述数据采集模块、所述数据分析处理模块和所述光耦隔离模块依次相连接，所述光耦隔离模块连接至所述单片机；所述变压器第二次级侧与所述采样触发信号模块相连接，所述采样触发信号模块与所述数据分析处理模块相连接；所述光耦隔离模块设于所述单片机与所述数据分析处理模块之间。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步地，还包括连接至所述数据分析处理模块的显示模块，用以显示所述数据分析处理模块采样得到的波形以及计算值。进一步地，所述信号放大模块中依次设有电压放大器和功率放大器；所述电压放大器的正输入端与所述电阻R1相连接，负输入端经电阻R2接地，所述电压放大器的负输入端和输出端之间并联一电阻R3；所述功率放大器的正输入端与所述电压放大器的输出端相连接，所述功率放大器的负输入端与其输出端短路，输出端连接至所述变压器。进一步地，所述校准检测模块包括：电阻R6、R7和R8，检波运算放大器以及检波电路，所述电阻R6和R7串联后并联于所述变压器初级侧，所述电阻R7接地，所述检波运算放大器的正输入端通过电阻R8连接至所述电阻R6、R7之间，所述检波运算放大器的负输入端与其输出端短路并连接至所述检波电路，所述检波电路连接至所述单片机。进一步地，所述回波检测电路包括：电感L1、电容C1、电阻R4和R5，第一次级运算放大器以及第一次级差分放大器，所述电感L1和所述电容C1分别并联于所述变压器第一次级侧，所述电阻R4和R5串联后并联于所述变压器第一次级侧，所述第一次级运算放大器的正输入端连接至所述电阻R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压电缆潜在问题的离线检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤：1)由单片机控制DDS信号发生器产生用于检测待测电缆的正弦信号；2)所述正弦信号经信号放大模块进行信号的放大；3)放大后的正弦信号通过变压器耦合到连接至待测电缆的回波检测电路；4)由数据采集模块在所述回波检测电路的检测端进行电压的采样；5)由数据分析处理模块读取采样得到的波形数据，并进行分析和处理；6)对完好的电缆进行检测、采样，将采样得到的波形B的数据存入数据分析处理模块的存储单元中；7)所述数据分析处理模块对采样信号进行数据分析处理前应得到以下数据：a)所述正弦信号在所述待测电缆中的传播速度v；b)所述正弦信号的频率f及周期T；8)所述数据分析处理模块在处理时需要完成：a)对待测电缆进行检测时，在测试点采样得到的两个周期的波形A的数据；b)由检测待测电缆得到的波形A的数据与对完好电缆检测得到的波形B的数据之差，得到所述正弦信号到达问题点而反射回来的两个周期波形C的数据；c)波形C的极大值点的横坐标t

【技术特征摘要】
1.一种高压电缆潜在问题的离线检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤：1)由单片机控制DDS信号发生器产生用于检测待测电缆的正弦信号；2)所述正弦信号经信号放大模块进行信号的放大；3)放大后的正弦信号通过变压器耦合到连接至待测电缆的回波检测电路；4)由数据采集模块在所述回波检测电路的检测端进行电压的采样；5)由数据分析处理模块读取采样得到的波形数据，并进行分析和处理；6)对完好的电缆进行检测、采样，将采样得到的波形B的数据存入数据分析处理模块的存储单元中；7)所述数据分析处理模块对采样信号进行数据分析处理前应得到以下数据：a)所述正弦信号在所述待测电缆中的传播速度v；b)所述正弦信号的频率f及周期T；8)所述数据分析处理模块在处理时需要完成：a)对待测电缆进行检测时，在测试点采样得到的两个周期的波形A的数据；b)由检测待测电缆得到的波形A的数据与对完好电缆检测得到的波形B的数据之差，得到所述正弦信号到达问题点而反射回来的两个周期波形C的数据；c)波形C的极大值点的横坐标ti与行波传输到潜在问题点再经反射回来所用时间Δti的关系式为：d)各个问题点距测试点的距离x利用公式：x＝vΔti/2计算出来；9)在检测含潜在问题的待测电缆时，单片机采集变压器初级侧电压的峰值，再将此峰值与检测完好电缆时存下的相应数值做比较，将所得比值送给数据分析处理模块，所述数据分析处理模块将当前待测电缆的采样值除以此比值，以消除电路的老化、湿度和温度对测量的影响。2.根据权利要求1所述的离线检测定位方法，其特征在于，还包括步骤：将所述数据分析处理模块经分析处理得到的结果在显示模块上显示出来。3.根据权利要求1或2所述的离线检测定位方法，其特征在于，所述正弦信号经信号放大模块进行信号的放大包括：先经电压放大器进行电压的放大，再经功率放大器进行功率的放大。4.一种高压电缆潜在问题的离线检测定位装置，其特征在于，包括：单片机、信号发生模块、信号放大模块、变压器、校准检测模块、采样触发信号模块、待测电缆、回波检测电路、数据采集模块、数据分析处理模块以及光耦隔离模块，其中，所述信号发生模块中设有连接至所述单片机的DDS信号发生器，所述单片机控制所述DDS信号发生器产生正弦信号；所述DDS信号发生器经电阻R1与所述信号放大模块相连接，所述信号放大模块连接至所述变压器；所述变压器包括：变压器初级侧、变压器第一次级侧以及变压器第二次级侧，其中，所述变压器初级侧与所述信号放大模块相连接，所述变压器初级侧还与所述校准检测模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，宋超南，唐燕玲，谢红岩，李世猛，牟琦淑，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37