电缆测试系统

电缆测试系统（精选十篇）

电缆测试系统 篇1

1 高智能电缆故障测试仪的主要性能及测试方式

ST-DC系列高智能电缆故障测试仪的主要组成部分有:路径仪、智能定位仪、控制保护器、震动探头、球隙等, 其核心是微处理器。

1.1 微处理器的主要性能

该系列智能电缆故障测试仪是利用微处理器为中枢, 微处理器的主要功能是对讯号进行的放射、吸收、数字化处理和图形化控制。微处理器先对数据进行采样, 通过计算距离、信号存储、进行比较图形, 然后再对图像进行比例延伸, 最后在显示屏上显示出波形, 或者通过接口输送到电脑上。这个过程是由微处理器向脉冲发射器发送编码信号, 形成的逻辑脉冲被发射电路变换成发射脉冲, 发射到线路上再转为“返回信号”, 高速发生器把“返回信号”转换成数字信号, 把这个信号反应至微处理器。该系列测试仪能测试35KV以下各种电压等级的各类电缆故障。

1.2 粗测法简介

首先介绍下粗测法的定义, 电缆故障测试仪测试出故障点的大概位置, 然后计算出进行故障点到测试点距离就是粗测, 此法可以用来测电缆的长度和电波传播速度。此种测试方法的原理, 因为传输介质的阻抗不一样, 所以电波在电缆中传输时的阻抗特性也不同。传输线原理的理论基础表明, 当线路中有特性阻抗 (用Zc表示) 时, 若是均匀传输线, 那么产生的阻抗与特性阻抗相同, 接收端吸收的电波与Zc也是同等的, 这时到达接收端的电波也将会被都接收, 也就不会出现反向电波。相反, 当线路的阻抗与特性阻抗不相等时, 会在阻抗不均匀的位置产生反射电波 (用Zo表示) , 此时会产生一个系数, 称为反射系数 (用P表示) , 关系式为:

对被检测线路发射脉冲电波时, 脉冲以速度V在线路里面传输, 当经过一段距离 (用Lx表示) 发现故障点后再返回测试点, 来回的时间 (用T表示) , 表达式为:

电波在线路里的传输速度和线路参数有关, 这个参数完全可以通过计算得出, 当脉冲达到故障点, 就会发射反射脉冲到测试点, 该测试仪器能通过计算反射时间, 来计算出故障点的位置。目前粗测法主要应用在低阻性的故障上, 发生高阻性故障时反射波会变得不清楚甚至无响应, 从而导致无法使用, 这时就要利用其他测算方法来测试, 如脉冲法、直闪法和冲闪法。

1.3 检测方法及波形分析 (图1)

1.3.1脉冲法测试波形。使用脉冲法进行线路故障测试时, 我们用t1表示测试仪所发出的电波, 用t2表示折回的电波, 用t3表示故障位置反射回来的电波, 用t4表示故障位置产生的二次反射后的电波。低阻故障波形图中的t3表示故障位置反射回来的电波, t4表示故障位置产生的二次反射, 所以故障位置到测试位置的距离就是t1到t3之差。1.3.2直流高压闪络法测试波形。直流高压闪络法也称直闪法, 此种测试方法主要适用于电阻极高的故障电缆, 这类故障电缆还没有形成电阻通道, 测试的时候先逐步增加直流电压, 当被测电缆达到电压临界值后, 就会击穿故障点从而形成闪络电压, 该电压产生的电弧会将反射脉冲返回到测试点。由图2可知:正常线路的波形是标准的, 而发生故障的波形由于故障反射和线路损耗, 使线路的波形幅度变得密集而且波点增多。由此可以得出被测线路的故障位置和测试位置越近, 波形的波纹就会更明显, 反之则表示故障点离测试点距离越远, 这时若要计算故障点的位置, 只需计算两个正负拐点的距离就可以了。为减少误差, 应多测几次波距。1.3.3冲击高压闪络法测试波形。冲击高压闪络法又叫冲闪法。这种测试方法适用在故障线路电阻低, 加不上直流高压的情况。测试时先将线路输入电流击穿球间隙用来生成短路反射, 在向电缆输入端发射测量脉冲时, 发射的脉冲发现故障点产生短路反射, 反射信号返回测试点时发生多次反射。故障点的电波由于自感产生阻流, 这些阻流逐步增多形成短路反射, 这些反射脉冲以波形的形式返回测试点, 并叠加成多个衰减曲线, 这时, 我们就可以从这些曲线波之间的距离计算出故障点的距离。

2 电缆故障测试系统的注意事项

应用该系列高智能电缆故障测试仪器, 可以对多种型号、各种等级电压的电力电缆和通信电缆进行故障分析检测。但在实际使用中还应当注意以下两个方面:一是测试人员要正视误差。任何机器检测装置都存在误差。使用电缆故障检测仪进行检测时有两个方面容易产生误差, 介质传输速度和时刻定位读数。避免误差产生的最好方法就是多次测量后平均比较, 不要只测一次就贸然定论, 这样的结果很容易出错, 同时要注意掌握不同线路介质的数据记录, 这对校对误差也大有帮助。二是测试人员要注意积累。测试人员要熟练掌握各种介质、各种故障电缆的波形显示, 因为介质不同, 即使故障距离一样, 其显现的波形也不尽相同, 如果对各类波形熟悉, 对不同介质有较高的判别能力, 那么在测试时不用转换测试点, 还可以极大地减少检测时长, 提升检修效率, 为企业减少经济损失。

3 结论

通过我公司供电车间对ST-DC系列高智能电缆故障测试仪的普及应用, 充分证明在处理电力电缆故障时, 该设备通过对故障点波形进行正确合理的分析, 可以快速、准确地实现对供电线路上故障位置的监测定位, 节省了故障检测的时间, 从而为企业减少了经济损失, 给矿区的安全生产和居民的正常供电提供了有力保障。

参考文献

[1]祝淑萍.工业企业电力网际变电设备[M].北京:工业出版社, 2003.

路灯电缆故障测试仪简述 篇2

路灯电缆故障测试仪简述

路灯电缆故障测试仪由电缆故障测试仪主机、电缆故障定位仪、电缆路径仪三个主要部分组成。电缆故障测试仪主机用于测量电缆故障故障性质，被测电缆全长及电缆故障点距测试端的大致位置。电缆故障定点仪是在电缆故障测试仪主机确定电缆故障点的大致位置的基础上来确定电缆故障点的精确位置。而对于未知走向的埋地电缆，则需使用电缆路径仪来确定地下电缆的走向。若已知地下电缆的具体走向，可不使用电缆路径仪。HC电缆故障测试仪主机可与笔记本电脑直接相连，便于管理与操作。HC整套电缆故障测试仪器配合使用可以快速准确地找到各种电缆的故障点，适用于广大厂矿企业、冶金、石化系统、电厂、机场、铁路和供电等部门。HC电缆故障综合测试仪广泛应用于35KV以下各种不同截面的铝芯、铜芯电力电缆、高频同轴电缆及市话电缆的低阻、短路、开路及各种高阻故障的探测，是保障安全供电的必备设备和电缆生产、维护工作者的得力助手。

一、电缆故障测试仪（主机）

可测的电缆故障类型：

各种截面的铝芯或铜芯电力电缆、同轴电缆、及其他类型电缆的：闪络性电缆故障或电阻值极高的故障；封闭性电缆故障或一般高阻的故障；电缆的低阻故障、短路或开路故障；电缆长度和电波在电缆中的传播速度。

规格及参数

可测电缆的电压等级： 35KV 以下； 最大测试距离： 15Km； 工作极限误差： ±3%；

使用环境温度：-10～40℃； 使用环境湿度： 45～75 %； 工 作 电 源： 可充电电池 功 耗： 30W；

外 形 尺 寸： 230*140*270（mm3）； 重 量： 2 kg；

二、电缆故障定位仪

电缆故障定位仪配备了一流的集成电路和放大器。在HC电缆故障定位仪器的声音通道上的过滤装置最大限度地去除干扰噪音，同时增强电弧产生的声 音。液晶显示屏可同时显示声音脉冲和磁脉冲以及故障点距探头测试点的距离。这样通过监听地下声音的变化及显示距离来共同判断故障点。

电缆故障类型及因素测试 篇3

电力电缆；故障；测试方法

1.电网中引起电力电缆故障的因素

机械损伤。由机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例。有些机械损伤很轻微，当时并未造成故障，要在数月甚至数年后损伤才发展成故障。造成电缆的机械损伤的主要原因有：

安装时损伤。安装时不小心碰伤电缆；机械牵引力过大拉伤电缆；过度弯曲折伤电缆。直接受外力损伤。在安装后的电缆路径上或附近进行土建施工，使电缆直接受外力损伤。行驶车辆的震动或冲击性负荷也会造成地下电缆的铅（铝）包裂损。

绝缘受潮。绝缘受潮后会引起电缆耐压下降而产生故障。电缆受潮的主要原因有：因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水。电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝。金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔。

绝缘老化变质。绝缘老化会引起电缆耐压下降而产生故障。电缆老化的主要原因有：电缆介质内部的渣质或气隙，在电场作用下产生游离和水解。电缆过负荷或电缆沟通风不良，造成局部过热。油浸纸绝缘电缆的绝缘物流失。电力电缆超时限使用。

过电压。过电压会使有缺陷的电缆绝缘层发生电击穿，引起电缆故障。其主要原因有：大气过电压（如雷击）；内部过电压（如操作过电压）。

设计和制作工艺不良。電缆头与中间设计和制作工艺不良，也会引起电缆故障。其主要原因为：电场分布设计不周密；材料选用不当；工艺不良，不按规程要求制作。

2.电缆故障的类型及测试方法

电缆发生故障后一般先用1500V以上摇表或高阻计判别故障类型，再用不同仪器和方法初测故障，最后用定点法精确确定故障点，故障点的精测方法有感应法和声测法两种。

A.电缆故障的性质与分类

以故障材料特征分类：可分为串联故障、并联故障及复合故障三类。串联故障：串联故障（金属材料缺陷）是指电缆一个或多个导体（包括铅、铝外皮）断开的故障。它是广义的电缆开路故障。因缆芯的连续性受到破坏，形成断线或不完全断线。不完全断线尤其不容易发现。串联故障具体可分为：一点开断、多点开断、一相断线、多相断线等。并联故障：并联故障（绝缘材料缺陷）是指导体对外皮或导体之间的绝缘水平下降，不能承受正常运行电压而发生的短路故障。它是广义的电缆短路故障。这类故障由于缆芯之间或缆芯对外皮间的绝缘破坏而形成短路、接地、闪络击穿等现象，在现场出现频率较高。并联故障具体可分为：一相接地、两相接地、两相短路、三相短路等。复合故障：复合故障（绝缘材料、金属材料都出现了缺陷）是指缆芯与缆芯之间的绝缘均出现故障。它包括一相断线并接地、两相断线并接地、两相短路并接地等。

B.以故障点绝缘特征分类

根据电缆故障点绝缘电阻Rf与击穿间隙G的情况，电缆故障又可分为开路故障、低阻故障、高阻故障、闪络故障四大类。该分类法为现场电缆故障最基本的分类方法，特别有利于探测方法的选择。

其中，间隙击穿电压UG的大小取决于故障点放电通道（即击穿间隙）的距离G，绝缘电阻Rf的大小取决于故障点电缆介质碳化程度，分布电容Cf的大小取决于故障点受潮程度。

开路故障：电缆金属部分的连续性受到破坏，形成断线，且故障点的绝缘材料也受到不同程度的破坏。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf为无穷大（∞），但在直流耐压试验时，会出现电击穿；检查芯线导通情况，有断点。现场一般以一相或二相断线并接地的形式出现。

低阻故障：电缆绝缘材料受到损伤，出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf小于10Z0（Z0为电缆的波阻抗，一般取10～40 之间）。现场一般低压动力电缆和控制电缆出现低阻故障的几率较高。

高阻故障：电缆绝缘材料受到损伤，出现接地故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf大于10Z0，在直流高压脉冲试验时，会出现电击穿。高阻故障是高压动力电缆（6KV或10KV电力电缆）出现几率最高的电缆故障，可达总故障的80%以上。

现场实测时，笔者一般取Rf=3K 为划分高阻与低阻故障的界线。因为Rf=3K 时，恰好能得到回线法电桥精确测量所必需的10～50mA的测量电流。

闪络故障：电缆绝缘材料受到损伤，出现闪络故障。现场用兆欧表测其绝缘电阻Rf为无穷大（∞），但在直流耐压或高压脉冲试验时，会出现闪络性电击穿。闪络性故障比较难测，特别是新敷设的电缆进行预防性试验出现闪络故障时。现场一般使用直流闪络法进行探测。

C.以故障触发原因及故障点特征分类

根据电力电缆在运行或预防性试验中，电缆、电缆头及中间盒出现不同特点的绝缘破坏，还可分为放炮故障、击穿故障和运行故障三类。

放炮故障：在工矿企业，运行中的电力电缆，由于种种原因，绝缘出现严重损坏，产生跳闸的事故。称为电缆放炮。这类故障的特点是：电缆故障点多数有铅包或铜皮破裂，外部有不同程度的变形；电缆故障性质常表现为两相短路接地或两相断线并接地，其接地电阻一般较小，解剖故障点，可发现电弧击穿的碳化点或树状放电碳道与裂痕。电缆放炮故障，其故障特征明显，大多数情况下，运行值班人员都能提供放炮大致位置。所以，这类故障除少数较复杂的情况需测距外，一般只要用万用表测定故障的具体性质（单相接地、短路接地、断线接地等），可用声测法直接定点，简单明了。

击穿故障：实际工作中，因预防性试验而触发的电缆绝缘破坏事件，习惯称为电缆击穿。该类故障均发生在直流实验电压下，其绝缘破坏为电击穿，接地点一般铅包或铜皮完好，外部无明显变形（机械创伤除外）。电缆击穿故障多为单纯性接地故障，其接地故障较高，解剖故障点，绝缘材料没有碳化点，但通过仪器可发现碳孔和水树枝老化结构。对电缆击穿故障，特别是一些高阻接地性电缆击穿故障，其测试难点在测距。由于该类故障较为隐蔽，测试参数复杂多变，缺少规律性，所以能否迅速发现电缆故障点，测距是关键。“高压回线法”、“电锤法”均具有探测该类故障最有效的方法。

运行故障：它是指工厂电力系统在运行中，电缆馈出线、电机、变压器的电缆引线，其高压二次回路出现电压波动或发现接地信号（有接地保护的电力元件出现接地跳闸），排除其他电力元件故障的可能性而确定的电缆故障。这类故障的最大特点就是不明确。电缆运行故障的极端形式就是电缆放炮（如两点接地引发的相间短路）；另一部分运行故障在做停点检查时，由于耐压通不过而发展成电缆击穿故障（如电缆老化、绝缘缺陷等）；还有一部分电缆运行故障是由于电缆引出线安装位置不当（如电缆相间或对地距离不够、电缆头脏污或电机基础进水等），这些故障主要进行一些简单处理即可；最不明确的是那些瞬时接地、产生不稳定闪络的电缆运行故障。该类故障在电缆停电后，绝缘电阻测量和直流耐压实验有相当部分可以通过，再把电缆投入系统后，也能正常运行一段时间；剩下的就是单相接地电缆故障，它们约占电缆运行故障的40%，这种接地故障一般外部也没有明显变形，接地电阻也不太高（一般几十至几百欧）。解剖故障点有细微的碳化点。

电缆运行接地故障原因有两种：其一，由于电缆运行时间较长，绝缘层出现自然老化；其二，电缆在腐蚀环境中，电缆护套被迅速破壞，腐蚀性气体侵入绝缘层使其劣化。电缆绝缘层不管出现老化还是劣化，其击穿电压都会下降，最终导致额定工频电压下的电击穿，从而产生电缆接地故障。这类故障可用“低压回线法”探测；用“电锤法”探测，效果也较好。

D.故障的判断方法确定电缆故障类型的方法是用兆欧表在线路的一端测量各相的绝缘电阻。一般根据以下情况确定故障类型。

当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻，或芯与芯之间绝缘电阻低于100K 时，为低电阻接地故障。

当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻，或芯与芯之间绝缘电阻低于正常值很多，但高于100K 时，为高电阻接地故障。

当摇测电缆一芯或几芯对地绝缘电阻较高或正常，应进行导体连续性试验，检查是否有断线，若有即为断线故障。

当摇测电缆一芯或几芯导体不连续，再经过一芯或几芯对地绝缘电阻摇测后，判断为低阻或高阻接地线，为断线并接地故障。

闪络性故障多发生于预防性耐压试验，发生部位大多在电缆终端和中间接头。闪络有时会连续多次发生，每次间隔几秒到几分钟。

电缆测试系统 篇4

1电缆“T”型接头“日益增高”的故障率

1) 启动电流“惹的祸”。以往站场照明系统多采用白炽灯, 而且功率较低, 所以电缆相对较细, 电缆“T”型头制作难度较小, 但由于“T”型接头的“先天缺陷”, 即接头处只能采取手工绕接的方式, 所以在运行一段时间后, 电缆绕接处铜与铜接触部分出现氧化层, 但因需要通过电流较小, 所以尽管因电流通过氧化层产生热, 但由于热量较小基本不会造成不良后果。白炽灯的工作原理是:当白炽灯接入电路中, 电流流过灯丝, 电流的热效应, 使白炽灯发出连续的可见光和红外线, 工作时的灯丝温度很高, 大部分的能量以红外辐射的形式浪费掉了, 由于灯丝温度很高, 蒸发也很快, 所以寿命也大大缩短了, 大约在1 000 h。因其有效照明寿命较短, 运营中更换十分频繁, 所以在站场照明系统中逐渐取消了。新型站场照明灯具考虑节能、高效, 大规模开始使用高压钠灯进行站场照明, 而且使用升降式高杆灯形制, 既扩大了照明范围, 又兼顾了区域性防雷。随之而来, 单个高杆灯即配装12组~18组高压钠灯灯具, 单个灯具一般300 W左右, 而一个室外照明干线回路往往串接5个~8个高杆灯, 最重要的是高压钠灯采取镇流、触发点灯方式, 所以在灯具启动时电流能够达到正常运行的1.5倍。综上所述, 在一个室外照明回路启动运行时, 电缆“T”型头绕接处发热现象较之前采取其他类型灯具时大大加强, 导致绝缘包裹层烧坏, 出现相间短路的故障发生。2) 接驳方式的“先天不足”。按照电力教科书的“T”型头接驳, 各个导线的绕接点必须间隔一定的距离, 用以避免相间短路发生, 这样绕接完成后, 整体封包特别困难, 尤其在采取干包制作时, 封包效果很差。在间隔一段时间后, 封包内很容易受潮, 尤其在南方一些多雨地区。受潮电缆通电运行后, 绕接处发热, 达到一定温度时出现水蒸汽, 达到了相间短路的高危阶段。所以接驳方式, 造成了“T”型接头的先天不足。

2电缆“T”型接头维护困难

在“环保”理念逐渐深入人心的现在, 为了避免扬尘、提高站内场地利用率, 各种站场内硬化区域有扩大的趋势, 有些站场更是除去绿化带全场地进行硬化, 电缆“T”头埋于地下, 一旦出现故障, 无法在视线内感知“T”型接头是否出现故障, 所以必须采取“排除法”确认后, 方可破坏硬化地面进行维修。如若为避免破坏硬化地面, 采取为电缆“T”头专门设置电缆检修井的方式, 则电缆井成本较高, 成本与功效无法成比, 所以此方案势必无法接受。

所以西安铁路局供电段的一线运营维护同志发出了“电缆‘T’型接头故障率高, 维护困难”的感慨。

在调研完成后, 我们感觉电缆“T”型接头, 作为一种电力施工形制, 确实到了退出历史舞台的时候。同时对于我们请运营单位提前介入感到非常庆幸, 我们作为施工单位苦苦追求的“百年工程”不就是在运营单位维护管理中运行“百年”的, 所以我们请运营单位在施工阶段介入才是“百年工程”的“王道”。我们翻阅了有关专业书籍、资料, 国内替代电缆“T”型接头主要有两种方式:

1) 定长电缆。定长电缆可以理解为“订做”电缆, 即提前确定电缆主干与分支的长度, 由电缆厂家在厂内进行制作主干、分支电缆, 避免了在施工现场制作电缆“T”型接头。

但其局限性较强, 由于需要在现场测量定长各种数据, 加之定长电缆较一般电缆生产周期长, 所以施工工期大大加长, 而且如果电缆径路在施工中出现某些“意外”, 如发现地下管线及电缆径路与其他专业管线、电缆冲突需要避让的话, 定长电缆就无用武之地了。

最重要的一点, 定长电缆由于生产流程繁琐导致价格一直居高不下, 如果大规模使用, 不利于控制施工成本。

2) 穿刺线夹。穿刺线夹是一种很成熟的技术, 而且线夹还有专用的橡胶外护套进行保护, 所以在隧道照明施工中, 用于灯具电源线与主干照明电缆接驳十分适合。但因其机械强度较差, 不适合直埋于地下, 所以一般主要在隧道内及在能够进行悬挂场所使用。

综上所述, 以上方式均不适合铁路站场内的照明系统施工使用, 所以我们在相关技术人员中征求建议, 历经多次实物验证, 确定在西安铁路集装箱中心站室外照明工程中主要采取“接线盒规避”、分接箱两种方式进行照明系统的电缆施工, 效果很好, 至今西安铁路集装箱中心站室外照明系统使用已经近一年, 从未发生任何电缆故障, 效果良好, 得到了西安铁路供电段一线运营维护人员的一致好评。详情如下:

1) “接线盒规避”。将每个升降式高杆灯的配电箱视为“接线盒”, 电缆一进、一出, 规避了“T”型头的使用, 这样即使出现故障, 在查找故障点时, 易发故障点均处于“可视”状态, 非常直观、易于维护。唯一的缺憾就是没有专用的线鼻子, 导致电源端子螺栓需要加长。

但从工程成本的角度考虑, 在电缆分支径路上为双电缆, 浪费了一部分材料, 不利于工程成本控制, 此种方法利于在受电分支末端靠近主干电缆径路的情况下使用。

但如果设计单位在设计阶段考虑此种施工方式, 电缆的型号可以随着主干电缆由头至尾渐次减小, 因为电缆的型号是考虑全部用电负荷后确定的, 渐次减小电缆截面积既可以满足供电需求, 又可以节约工程投资成本。

2) 分接箱。西安铁路集装箱中心站采取了综合管沟的形式, 部分室外照明的主干电缆放置于综合管沟内, 我们在每个分支电缆处设置了低压分支箱 (端子排形式) , 这样同样便于视线内检修及故障后的排查。

但在没有设置综合管沟的站场, 无法采用分接箱。

以上即我们在进行西安铁路集装箱中心站照明系统施工中解决电缆“T”型头故障率高、维护困难的一点心得。

综上所述, 既有的电力电缆“T”型头接驳方式确实由于其局限性不能适应铁路建设及运营的需求, 我们应该根据各类站场的现场实际情况, 集思广益、勇于创新、灵活施工。

目前有些铁路设计单位, 在设计阶段往往流于形式, 套用图纸、套用框架的情况屡见不鲜, 设计施工环节脱节情况严重。如果在设计阶段和我们一样结合施工环节, 将有利于铁路电力技术大跨越发展的实现。

由此可见, 对于路内电力专业施工, 我们应该确立科学、严谨的建筑领域发展思路, 对于既有的施工工艺结合运营单位的经验进行论证, 针对于不同站场的不同问题区别对待, 侧重于维护、运营, 灵活机动的进行施工, 确保安全、质量、实用性, 以铸造传世经典建筑。

参考文献

[1]李正吾.新电工手册[M].合肥:安徽科学技术出版社, 2000.

电缆测试系统 篇5

网络电缆被拔出的原因：

原因一：

由于网线接口附近有磁场或磁力干扰现象造成电脑网络不稳定电脑就会提示网络电缆被拔出。

解决办法:

打电话给当地网络接入商让他们派人来检测下,通过无干扰的地方接入网线即可解决问题。

原因二：

ARP病毒引起局域网网络丢包现象严重造成电脑提示电缆被拔出。

解决办法:

找专业的ARP拦截软件进行拦截,应用网卡绑定技术来解决ARP对局域网造成的丢包现象。

原因三：

网线或网线两端水晶头老化,氧化现象或网线质量问题和网线制作问题造成电脑提示电缆被拔出。

解决办法:

①网线老化问题:

日常中网线使用时间久了网线会出现老化现象,这样的情况下往往使数据传送不正常,这样的现象就选用好一些的网线换上即可解决问题。

②水晶头氧化问题:

针对较潮湿的地方水晶头容易出现氧化现象,出现这样的现象也会造成网络数据传送不正常,甚至连不上网络,这样只能更换网线和全新的水晶头进行使用。

③网线质量问题:

劣质网线做工差其内部一般使用铁丝劣质容易出现折断现象,这样的现象会造成网络不稳定或网络中断一般购买网线购买较出名品牌的网线使用即可。

④网线制作问题:

水晶头和网线制作时如果没有卡好的情况下往往会出现很多麻烦的网络问题,所以我们在网线制作的过程中一定要用水晶头卡好网线不要把网线内部的线漏出在水晶头外做好后用侧线仪测试下是否信号正常即可。

原因四：

网络接入商服务器问题造成网络电缆被拔出，

解决办法:

出现这样的现象只有等网络接入商来或我们可以打电话催他们解决。

原因五：

使用路由器或“猫”出现网络电缆被拔出的现象。

解决办法:

路由器使用过程中如果出现这样的现象,请参考以上列出的原因一二三四即可解决问题,这些问题已经包括路由器的现象。(注:前提是你的路由没有坏的情况下)“猫”不稳定出现问题请看“猫”上的网络指示灯闪耀是否正常如果不正常的情况下,可打电话找接入商来解决问题,也可以直接买个“猫”换上测试下。

原因六：

网卡问题造成网络电缆被拔出。

解决办法:

网卡也是连接网线最关键的一个小硬件,网络出现网络中断的问题有很多请往下看。

①网卡驱动问题:

网卡驱动没有安装正确的情况下会出现网络中断或不稳定现象,我们可以将老驱动卸载重新下载较新符合型号的驱动安装上即可。

②网卡自身原因:

检查网卡上的电容是否有鼓包现象,如果有鼓包现象我们可以更换网卡解决问题。

③网卡接触不良问题:

网卡接触不良一般都是网卡金手指部分氧化造成,如果氧化用橡皮轻轻插几下即可解决问题。

④网卡网线口接口问题:

网卡如果网线接口损坏也没必要修复,现在网卡便宜直接换一块即可。

总结: 极其实网络出现问题也是很好排查的一般也就是这几种现象.如果网络出现问题以上方法不能够解决,请按照以下方面进行故障排查，希望能够及时为您解决问题。

电脑掉线原因是多方面的，需仔细去排查。

一、网络供应机房故障。

二、网络线路问题。

1、从局端到用户入户之间的线路太长，线路质量差，入户线有缠绕，线路过长，搭接的接头太多。

2、有电话分机没有接分离器而直接搭接在线路上。

3、线路离一些具有强磁场的家电过近，如大功率音响、整流器、大功率马达等。

电缆故障产生的原因分析及测试方法 篇6

电缆故障；绝缘老化；机械损伤；击穿；测试

1.电缆故障产生的原因

引起电缆故障的原因很多，大致可以分为以下几种。

机械损伤。由机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例。有些机械损伤很轻微，当时并未造成故障，要在数月甚至数年后损伤才发展成故障。造成电缆机械损伤的主要原因有：

安装时损伤。安装时不小心碰伤电缆；机械牵引力过大拉伤电缆；过度弯曲折伤电缆。直接受外力损伤。在安装后的电缆路径上或附近进行土建施工，使电缆直接受外力损伤。行驶车辆的震动或冲击性负荷也会造成地下电缆的铅（铝）包裂损。因自然现象造成的损伤。如中间接头或终端头的内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆外套；装在管口或支架上的电缆外皮擦伤；因土地沉降引起过大压力，拉断接头或导体。

绝缘受潮。绝缘受潮后会引起电缆耐压下降而产生故障。电缆受潮的主要原因有：因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水。电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝。金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔。

绝缘老化变质。绝缘老化会引起电缆耐压下降而产生故障。电缆老化的主要原因有：绝缘介质内部的渣质或气隙，在电场作用下产生游离和水解。电缆过负荷或电缆沟通风不良，造成局部过热。油浸纸绝缘电缆的绝缘物流失。电力电缆超时限使用。

过电压。过电压会使有缺陷的电缆绝缘层发生电击穿，引起电缆故障。其主要原因有：大气过电压（如雷电）；内部过电压（操作过电压）。

设计和制造工艺不良。电缆头与中间头设计和制作工艺不良，也会引起电缆故障。其主要原因为：电场分布设计不周密；材料选用不当；工艺不良，不按规程要求制作。

2.特征及测试方法

根据电力电缆在运行或预防性试验中，电缆、电缆头及中间盒出现不同特点的绝缘破坏，可以分为以下几种情况。

放炮故障。在工矿企业，运行中的电力电缆，由于种种原因，绝缘出现严重破坏，产生跳闸的事故，称为电缆放炮。这类故障的特点是：电缆故障点多数有铅包或铜包破裂，外部有不同程度的变形，电缆故障性质常表现为两相短路接地或两相断线并接地，其接地电阻一般都较小。解剖故障点，可发现电弧击穿的碳化点或树状放电碳道与裂痕。电缆放炮故障，其故障特征明显，大多数情况下，运行值班人员都能提供放炮大致位置。所以，这类故障除少数较复杂的情况需测距外，一般只要用万用表测定故障的具体性质（单相接地、短路接地、断线接地等），可用声测法直接定点，简单明了。

击穿事故。实际工作中，因预防性试验而触发的电缆绝缘破坏事件，习惯称为电缆击穿。该类故障均发生在直流试验电压下，其绝缘破坏为电击穿，接地点一般铅包或铜皮完好，外部无明显变形（机械创伤处除外）。电缆击穿故障多为单纯性接地故障，其接地电阻较高，解剖故障点，绝缘材料没有炭化点，但通过仪器可发现碳孔和水树状老化结构。对电缆击穿故障，特别是一些高阻接地性电缆击穿故障，其测试难点在测距。由于该类故障较为隐蔽，测试的参数复杂多变，缺少规律性，所以能否迅速发现电缆故障点，测距是关键。“高压回线法”、“电锤法”均是探测该类电缆故障最有效的方法。

运行故障。它是指工厂电力系统在运行中，电缆馈出线，电机、变压器的电缆引线，其高压二次回路出现电压波动或发现接地信号（有接地保护的电力元件出现接地跳闸），排除其他电力元件故障的可能性而确定的电缆故障。这类故障的最大特点就是不明確。电缆运行故障的极端形式就是电缆放炮（如两点接地引发的相间短路）；另一部分运行故障在做停电检查时，由于耐压通不过而发展成电缆击穿故障（如电缆老化、绝缘缺陷等）；还有一部分电缆运行故障是由于电缆引出线安装位置不当（如电缆相间或对地距离不够、电缆头脏污或电机基础进水等），这些故障只要进行一些简单处理即可；最不明确的是那些瞬时接地、产生不稳定闪络的电缆运行故障。这类故障在电缆停电后，绝缘电阻测量和直流耐压试验有相当部分可以通过，再把电缆投入系统后，也能正常运行一段时间；剩下的就是单相接地电缆故障，它们约占电缆运行故障的40%，这种接地故障一般外部也没有明显变形，接地电阻也不太高（一般几十至几百欧）。解剖故障点有细微的碳化点。

电缆运行接地故障原因有两种：由于电缆运行时间较长，绝缘层出现自然老化；电缆在腐蚀环境中，电缆护层被迅速破坏，腐蚀性气体侵入绝缘层使其劣化。电缆绝缘层不管出现老化还是劣化，其击穿电压都会下降，最终导致额定工频电压下的电击穿，从而产生电缆接地故障。这类故障可用“低压回线法”探测；用“电锤法”探测，效果也较好。

电缆线路万一发生故障后，应立即进行修理，以免因外界原因扩大损坏范围，要加强责任心，对工作极端负责任，将尽可能避免一些常见故障发生。为确保电缆线路的安全运行，预防很重要，要做好电缆运行的技术管理，加强巡视和监护，严格控制电缆和负荷电流及温度，严格执行工艺规程，确保检修质量，使电缆线路得以充分地利用。

[1]安顺合.电气设备安全运行与维修手册.北京：机械工业出版社，1999

[2]电机工程手册（第5卷）.北京：机械工业出版社，1982

超导电缆结构及系统概述 篇7

关键词：超导电缆,带材,结构

随着人口的增加、工业的快速发展,我国的电力工业在面临发展机遇的同时,也面临着前所未有的挑战,2006年全社会用电量约28248亿千瓦时,而2011年全社会用电量已达46928亿千瓦时,年均增长达11%。现有电力线路以铜、铝作为输电媒介,由于电阻的存在,输电过程中,约有6%～8%的电能以热能的形式白白损耗,这是巨大的浪费。若采用超导电缆替代现有输电线缆,将大大降低输电损耗。超导电缆系统涉及电力技术、低温制冷技术、材料学等多学科,是当代电力领域重点发展方向之一。

1 超导电缆结构

超导电缆结构主要包括:支撑件、超导层、半导体层、绝缘层、屏蔽层、隔热层和外护层。

(1)支撑件,通常为中空的金属波纹管或由金属线绕制的实心股线(又称绕线模)。中空的金属波纹管除了可以为超导层提供支撑外,同时还作为液氮通道;而以实心绕线模作为支撑件,具有机械强度大、抗拉伸性能好,可以分担短路电流等优势,两种支撑件不同的超导电缆样品,见图1 。

(2)超导层,即载流层,承载超导电流的传输电流,是超导电缆的核心部件,通常按一定螺旋角及节距缠绕或平行贴附于支撑件上。

(3)半导体层,存在于层与层之间,起到均衡电场的作用。超导电缆导体表面不光滑且层与层之间存在空隙,导致电场集中,极易造成放电。绕包半导体层后,可以有效的避免局部放电。

(4)(电)绝缘层,目前主要采用PPLP绝缘纸,一种复合绝缘纸(由两层牛皮纸和一层PP膜复合而成),又称为聚丙烯复合纸,作用是使各层之间绝缘。

(5)屏蔽层,顾名思义,作用是屏蔽磁场,主要是为了防止超导层通电时产生的感应磁场泄露,通常采用与超导层相同的超导带材,但绕制方向相反,也可以采用金属材料(一般为铜)。

(6)隔热层,超导电缆采用液氮为制冷剂,为了维持内部低温运行温度及防止外界温度的渗入,必须采用隔热装置。现主要采用双层波纹管,波纹管之间处于真空态。

(7)外护层,具有防潮、抗压及耐磨等作用。

根据绝缘层的工作温度,超导电缆可分为冷绝缘超导电缆(CD)和室温绝缘超导电缆(WD)。CD超导电缆绝缘层工作于液氮温度下,传输容量大、损耗小,但超导带材用量较大;而WD绝缘超导电缆结构与常规电缆相似,绝缘层工作于室温环境下,加工工艺及安装简单,但其损耗较CD超导电缆大。常见的绝缘材料有PPLP、聚酰亚胺纸(PI)、低密度聚乙烯薄膜(LDPE)。从低温机械性能和液氮下电气性能看,PI纸的性能较好,但其价格较高。从应用角度看,PI纸可应用于超导交流电缆,而PPLP既可用于超导直流电缆也可用于交流超导电缆。

2 超导材料

超导材料的发展是研发超导电缆的基础。目前发现的超导材料已有5000多种,但研究的重点主要集中在一代铋系超导带材、二代钇系超导带材、二硼化镁(MgB2)带材和铁基超导材料上,其中前三种已经有商业化的产品,铁基超导材料还在研究之中。

(1)铋系超导带材

由Bi、Sr、Ca、Cu、O等元素按一定原子比组成(简写为BSCCO),以2212(Bi2Sr2CaCu2O8-x)和2223(Bi2Sr2Ca2Cu3O8-r)最为常见。Bi系超导带材采用套管法[1,2,3]制备,这也是制备商用Bi系超导带材的最主要方法。美国超导公司、日本住友电气、我国的英纳超导公司均已实现了千米级Bi系超导带材的制备,但目前的Bi系带材采用银作为外管,成本高;此外,Bi系超导带材性能容易受到磁场影响,这两者大大限制了Bi系超导带材的应用。

(2)钇系超导带材

分子式为YBa2Cu3O7,简称YBCO或Y123,Y元素也可被其它稀土元素替代。YBCO材料与Bi系超导材料相比各向异性较弱,在液氮温度下,仍具有高场性能,是继Bi系超导材料后,最受关注的超导材料。YBCO带材具有层-层结构,结构组成主要包括:基底、缓冲层、超导层和稳定层[4,5,6]。能提供商用YBCO带材的企业仅有为数不多的几家,如美国超导公司、日本古河电工、日本藤仓公司,其中古河电工在2011年10月收购了SuperPower公司,成为世界上唯一一个能提供从钇系超导带材到设备的整体供应厂家。我国在YBCO带材方面基础较为薄弱,2011年1月,上海交通大学李贻杰教授成功制备百米级超导带材,实现了国内超导领域的新突破。尽管相对于一代Bi系超导带材,YBCO性能优越,但由于技术不成熟,目前YBCO价格还远高于Bi超导带材价格,但从长远看,YBCO必将与Bi系超导带材共享未来市场。

(3)MgB2带材

自2001年发现MgB2超导体后,由于其组分、结构简单,成为超导材料领域的又一研究热点。MgB2临界温度为39 K,可以工作在液氢温区。MgB2带材的的制备方法和Bi系超导带材相似。采用套管法。根据使用原料的不同,又可分为原位法[7](in-situ,以镁粉和硼粉作为前驱粉体)和先位法[8](ex-situ,以MgB2作为前驱粉体),MgB2长带的制备将是今后的研发热点。

3 超导电缆系统

超导电缆系统主要由包括超导电缆本体、电缆终端、低温制冷系统、监测和保护系统[9,10]。

(1) 电缆终端,即电缆的两端,是超导电缆和其他电气设备连接的端口,也是电缆和制冷设备的连接端口。超导电缆终端不仅涉及高压技术,还涉及绝缘、低温绝热等技术。超导电缆终端附件主要包括绝热恒温器、液氮管道、电流引线和绝缘子等部分。电缆终端是最容易发生故障的部分,原因主要是端部极易发生放电,同时电缆系统在从低温到常温过渡过程中,容易产生应力,导致连接处断裂、隔热效果变差。超导电缆终端的研发是目前各研究小组重点研发的方向之一。

(2) 制冷系统:为了保证超导电缆运行的低温条件,必须配备制冷系统(现主要以液氮为制冷剂)。制冷系统通常由液氮泵、隔热管、 水冷却装置、液氮槽和自动控制系统等部件组成。 采用的制冷机主要是吉福特-麦克马洪循环制冷机 (G-M制冷机)。

(3) 监测和保护系统:作用是对超导电缆的运行状态进行监测,并记录运行数据。当系统运行出现故障或异常时,会发出警报并记录异常情况。

4 结 语

超导电缆从实验室走向示范线,再到产业化应用还有很长的路要走,但其意义和必要性不言而喻。从目前发展情况看,超导电缆有望在以下领域率先取得应用:(1)短距离城市输电;(2)冶炼工业和电站用大电流母线。由于超导电缆的优越性、现代电网发展的重要性以及我国经济的发展需求,未来10年,必是超导电缆发展的黄金期。

参考文献

[1]F.Feng,T.M.Qu.C,et al.Comparative study on the critical cur-rent performance of Bi-2223/Ag and YBCO wires in low magneticfields at liquid nitrogen temperature[J].Physica C:Superconductivity,2011,471(9-10):293-296.

[2] Wei Guo, Guisheng Zou, Aiping Wu, et al. Fabrication of joint Bi-2223/Ag superconducting tapes with BSCCO superconducting powders by diffusion bonding [J]. Physica C: Superconductivity, 2011, 470(9-10): 440-443.

[3]K.-T.Huang,T.-M.Qu,L.-F.Lai,et al.Study on the forma-tion of the liquid phase during heating process of Bi-2223/Ag super-conducting tapes at various oxygen partial pressure by using in situ re-sistance measurement[J].Physica C:Superconductivity,2011,471(21-22):1093-1096.

[4] G. Liu, W. Wong-Ng, Z. Yang, et al. Phase equilibria of the Ba-Sm-Y-Cu-O system for coated conductor applications [J]. Journal of Solid State Chemistry, 2010, 183 (12): 2855-2861.

[5]R.Parthasarathy,M.M.Lakshmi,V.Seshubai.Near-oscillatory re-laxation behavior of levitation force in infiltration and growth processedbulk YBCO/Ag superconducting composites[J].Physica C:Super-conductivity,2011,471(13-14):395-399.

[6] J.H. Bae, H.Y. Park, B.Y. Eom, et al. Thermal stability of YBCO coated conductor with different Cu stabilizer thickness [J]. Physica C: Superconductivity, 2011, 470(20): 1880-1882.

[7]P.Kovácˇ,M.Kulich,W.Haessler,et al.Properties of MgB2 wiresmade of oxidized powders[J].Physica C:Superconductivity,2012,477:20-23.

[8]P.Kovácˇ,I.Husˇek,M.Kulich,et al.Effects influencing the grainconnectivity in ex-situ MgB2 wires[J].Physica C:Superconductivi-ty,2010,470(5-6):340-344.

[9] S.H. Sohn, J.H. Lim, B.M. Yang, et al. Design and development of 500 m long HTS cable system in the KEPCO power grid, Korea [J]. Physica C: Superconductivity, 2010, 470(20): 1567-1571.

电缆测试仪绝缘电阻测试单元的研制 篇8

在航空航天等国防军工领域,广泛应用着各种不同性能、不同规模的电缆。这些错综复杂的电缆,易受到周围物体的碰撞、挤压、以及有害物质的腐蚀,使其绝缘体受到损伤,绝缘强度下降。

绝缘电阻是反映电缆绝缘特性的重要指标,对于已投入运行的电缆,需要定期测定其绝缘电阻,及时掌握电缆的绝缘质量变化,保证信号数据可靠传输和仪器设备安全运行。

现有的绝缘电阻测试方法,存在测试效率低,测试精度差等缺点[1]。针对上述问题,本文在原有电缆测试系统的基础上,研制一个绝缘测试单元,完善电缆故障检测系统的功能,实现电缆绝缘测试的自动化,提高测试的可靠性与工作效率。

2 电缆测试系统总体结构

电缆测试系统采用分离式主、从机结构,由管理主机,分离式测试机和电缆网络三大部分组成。其总结构如图1所示。

测试时,电缆网络通过转接电缆与测试机相连;管理主机和测试机之间采用CAN现场总线进行通讯。管理主机主要提供人机交互的界面,管理用户输入的电缆网信息,从中提取测试所用信息。分离式电缆测试控制器接收管理主机的电缆网信息后,分两阶段完成测试。首先短路/断路测试单元对复杂电缆网络短路、断路故障自动检测,然后绝缘电阻测试单元对复杂电缆网络的绝缘电阻进行测试,完善电缆故障检测系统的功能。

3 测试机结构及原理

测试机由DSP、译码控制电路、驱动电路、绝缘电阻采样电路、通道选择电路、高压产生电路、外扩RAM及LED驱动电路等几部分组成。测试时,测试机通过CAN总线从管理主机接收测试策略存储在外扩RAM中,DSP根据测试策略,通过EPLD内部逻辑控制驱动电路来控制高压继电器阵列的通断,从而切换测量通道,使得被测电缆与采样电路构成绝缘电阻测量回路。绝缘电阻测量电路由高压电源、标准电阻和采样电路组成,通过DSP内部A/D转换器测量基准电阻两端的电压,从而间接测得被测电缆上的电压,换算出被测电缆的阻值。测试机原理图如图2所示。

系统核心处理部件选用TMS320F2812 DSP[2]。C28x系列DSP是TI公司的32位高精度数字信号处理器,集成有增强型CAN总线通信接口,完全支持CAN2.0 B总线规范,集成有2×8通道12位ADC模块。主要控制测试机完成测试器自检,接送CAN总线数据,采样电压的A D转换并对测试结果进行运算存储传送等任务。

测试仪的DSP外部扩展了1M容量的静态RAM,用于存放上位管理计算机下载到电缆测试控制器的电缆网信息,以及保存测试结果。

CAN总线驱动部分选用Philips公司的PCA82C50作为CAN总线驱动器。此器件具有对总线提供差动发送能力,对CAN控制器提供差动接收能力,担负着节点逻辑电平和总线差动电平之间的电平转换任务。

绝缘电阻测量电路采用高压电源与基准电阻和被测电缆组成电桥取样回路。通道选择电路根据EPLD内部逻辑,通过驱动电路控制两组多路高压继电器阵列,从而切换测量通道,锁定被测电缆网络中的任意一个或两个通道。

高压产生电路采用PWM技术,直流电压经过升压、滤波、整流等环节,产生测量绝缘电阻时所要求的测试高压。

译码控制电路用于地址译码数据的锁存、CAN总线通信指示状态机以及对各个通道电路的逻辑控制。LED显示电路,用于显示电缆测试控制器的工作状态。

4 电路设计

4.1 电桥法绝缘电阻测试电路设计

4.1.1 测试原理

绝缘电阻是指在规定条件下绝缘体上所施加的直流电压U与泄漏电流I的比值,即:R=U/I。

测试绝缘电阻时所施加的直流电压不能太高,否则会导致绝缘内部局放电,既影响测试正确,又易造成绝缘损坏;也不能太低,以致影响测试的灵敏度和准确性。测试电压一般为100V—1000V。

由于加上电压后,绝缘中存在着三种随时间而衰减的电流。因此,理论上应等这三种电流全部衰减完后才读出电导电流(泄漏电流)的数值,以计算绝缘电阻。但时间太长测量工作量大以及考虑到测量系统长时间的稳定性,因此在测量方法的标准中明确规定在接通电流后不少于1min,不超过5min读数。这样既保证了非电导电流大部分已经消失,又使测量时间有了统一,使读数具有重复性和可比性,以及提高测量效率[3]。

4.1.2 电路设计

常用的电缆故障检测方法有电桥法、电容法、高压电声法、音频脉冲法和行波法。每种方法各有优点,适用的故障类型也不尽相同[4]。

电流电压法测试原理简单、易于实现,但由于测量电压的不稳定和干扰信号的影响,易造成测量误差,测量精度不高。电容充电法测试过程较为复杂,实际操作起来困难,且测试数据误差较大。电桥法利用了两个桥臂的平衡原理,抵消了测量电压的变动对测量精度的影响,较前两种方法,测试精度更高。

我们将惠斯登电桥法的基本思想应用于绝缘电阻测试电路的具体设计中,有效地提高了电缆绝缘电阻的测试精度。其取样网络采用了惠斯登电桥法的测试原理。电桥取样电路原理图如图3所示[5]。

图3中,Us为高压电源;Rx为待测绝缘电阻。R1、R2组成辅助测试回路,分压后产生电压U01,作为AD转换器的一路输入电压。Rx、R3、Ri串联起来组成主测试回路,采样电压U02作为AD转换器的另一路输人电压,R3用于限流保护,Ri为主测试回路分压电阻,实现量程变换。

由于采用了电桥法,辅助测试回路跟踪电源电压的变化,从而抵消电源电压波动对测量带来的误差,提高测试的准确性。

4.2 高压产生电路设计

测量绝缘电阻时所要求的测试高压为500V,而一般情况下电缆的绝缘电阻阻值都很大,基本上工作处于开路状态,故而电流很小,消耗的功率也小(电流大约为1mA)。由PWM芯片SG3524为调压芯片所构成的升压电路升压过程如下:将直流电压作为输入电压,由芯片SG3524产生的PWM脉冲经过MOSFET推动之后,驱动升压变压器,经过倍压、整流、滤波后得到稳定的高压输出,该高压输出反馈回芯片SG3524的比较输入端,通过反馈网络来控制P W M波形的占空比,从而使得输出电压恒定。电路框图及电路图如图4所示[6]。

4.3 通道选择和测量电路设计

每台电缆测试控制器具有80芯电缆接口,通道选择电路采用两组多路开关阵列实现,可以锁定被测电缆网络中的任意一个或两个通道。

绝缘电阻测量电路采用高压电源与基准电阻和被测电缆组成电桥取样回路。通道选择和测量电路原理图如图5所示。

5 结束语

本文研制了一个与原有电缆故障检测系统兼容的绝缘测试单元。文中介绍了测试机的结构和原理,并采用CAN总线结构,惠斯登电桥测试法,PWM技术等多种技术,完成了绝缘电阻测量模块、通道选择模块、高压产生模块、EPLD译码模块等电路的设计,实现了对电缆网络的绝缘测试。

参考文献

[1]苏建军,郑永丰等.便携式电缆测试仪的设计[J].计算机测量与控制.2006.14(11):1585-1587.

[2]苏奎峰等.TMS320F2812原理与开发[M].北京:电子工业出版社2005.

[3]丁桂荣.浅谈如何进行电缆绝缘电阻测试[R].科技咨询导报.2007.07:113.

[4]徐丙垠,李胜祥.电力电缆故障探测技术[M].北京:机械工业出版社,1999.

[5]程运安,吴永忠,魏臻等.电桥法电缆绝缘测试仪的设计及精度分析[J].合肥工业大学学报.2007,30(9):1110-1112.

路灯电缆防盗系统的研究 篇9

近年来, 随着城市化的加速发展, 道路照明的范围日益扩大, 但是伴随而来的却是路灯电缆偷盗猖獗的问题。高压电网因为电压高, 架设高度大, 被盗的可能性不大;而低压电网由于电压低, 线材价值高, 一般为铜芯线, 不少不法分子将黑手伸向了低压电网, 尤其是人烟稀少的城乡结合处的路灯电缆。这不仅给国家造成巨大的经济损失, 同时也严重影响管理部门的日常工作和市民的生活。

1 路灯电缆防盗方法

路灯电缆防盗一般可以由专业值守人员巡视、供电电缆地下敷设套管以及采用电子仪器进行监测保护等几种方法[1]。前两种方法有着诸多的局限性[2], 因此采用电子仪器进行监测是目前的趋势。一般有以下几种方案:

a) 载波防盗报警方案;

b) 漏电报警方案;

c) 在灯杆内加装通讯设备实时报警。

方案a和方案c也有其局限性。由于杂波干扰, 方案a不适合公用变压器的路灯线路, 同时超长线路也会影响通讯;方案c的局限性是检测初始值难以确定;它们共同的局限性在于白天关灯期间这两种方案均无法报警[3]。本文基于方案c提出一种用STC12LE5410AD和西门子公司TC35i型GSM模块进行监测报警的方案。

2 方案设计

路灯电缆防盗系统主要由报警器前端、报警器末端、GSM网络、监控手机和监控中心组成, 如图1所示。

报警器前端为末端提供电源, 在晚上路灯启用的时候, 前端为末端提供220 V的电源, 在白天路灯关闭时, 前端自动将220 V切换为48 V的低压电源给末端供电, 保证了24 h不间断供电。断电时, 末端由自带的超能电池 (需提前充电约半小时) 供电, 由于末端功耗很小, 可以供电约2 h, 而发送报警信息仅需1～2 min。

报警器末端是整个系统的核心, 也是本系统设计的重点。GSM网络是系统通讯的媒介, 通过它可以进行主动巡检 (用户拨打报警器上的SIM卡号) 或被动巡检 (断电后报警器发送短信息) 。手机负责接收断电后报警器发出的报警信息以及向报警器发送短信息命令。

正常情况下, 报警器末端处于自行检测状态, 可以响应相关工作人员的短信指令进行通讯, 也可以根据指令回报线路运行状况以及报警器末端的所在地点等信息。

发生异常时, 报警器末端可检测出电力线缆是否处于断电状态, 如判断为异常, 则通过报警器末端产生报警信号, 及时将信号发送到中心和值班人员的手机, 可迅速定位发生异常地点。

监控中心是安装在管理部门的计算机, 负责接受报警器发来的消息, 并在电子地图上显示报警的位置。本文重点介绍报警器末端的硬件及软件设计。

3 报警器末端硬件设计

报警器末端包括控制板、电源板及天线等几个部分。电源板负责将220 V电压或48 V低压电转换为控制板所需要的低压电, 并在系统正常工作的时候给电源板上的超能电池充电。控制板负责监测被测电缆线路的通断状态、发送报警短信、接收巡检信息并反馈。

STC12LE5410AD单片机的外围电路如图2所示, 该单片机是由宏晶科技公司推出的一款单时钟/机器周期的高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机, 指令代码完全兼容8051, 速度比8051提高8～12倍[4]。

单片机负责协调各个单元的工作, 与TC35i模块通过TD1与RD1端口进行串口通信。PCCTL为检测信号, 一旦检测到有警情, 单片机则进入中断处理程序, 通过TC35i模块将存在单片机内的报警信息发送到指定的若干个手机以及检测终端上。它是整个报警器的核心。

SIMENS TC35i是由西门子公司推出的一款GSM模块, TC35i由供电模块ASIC、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号, 并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。支持text和PDU格式的SMS (短消息) , 可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复可以使用AT指令对其操作[5]。

如图3所示, TC35i的启动电路由开漏极三极管和上电复位电路组成。模块上电10 ms后 (电压须大于3 V) , 为使之正常工作, 必须在15脚 (/IGT) 加时长至少为100 ms的低电平信号, 且该信号下降沿时间需小于1 ms。启动后, 15脚的信号应保持高电平。

4 软件设计

系统主要的任务是监测电缆的通断状态.然后通过TC35i发送到目标手机或监测中心。软件设计的重点在于单片机的编程。通过向TC35i写入不同的AT指令, 能完成多种功能, 如网络登录、读取SIM卡上电话号码、发送SMS、接收SMS等。其主程序流程如图4所示。

软件程序主要包括初始化程序、电缆通断检测处理程序和短消息收发程序等。初始化的工作包括设置串口速率、设置定时器、无线网络登陆以及设置短信模式为PDU等。PDU编码包括按PDU的编码规则产生PDU串。

报警器末端接收短消息采用中断方式, 一旦短消息到达, 单片机调用串口接收程序解码短消息内容, 解码程序将短信内容翻译成相应的AT指令, 并通过串口发送给GSM模块, 并做出相应的动作。

报警器末端发送报警信息也采用中断方式, 一旦发生警情, 单片机将该末端所在位置, 警情状况等编码为短消息, 然后调用发送指令程序将短消息发送到目标手机或检测中心。在本系统中, 设置目标手机主机1个, 短信发送2次, 从机4个, 发送短信1次。

由于在GSM标准中, 中文编码采用的是Unicode编码, 而不是目前国内常用的GB2312编码, 故还需要进行中文编码的转换, 才能显示汉字字型。这个可以通过专用软件来实现汉字编码转换。

GSM模块提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。GSM07.07中定义的AT Command接口, 提供了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口;GSM07.05对短消息作了详细的规定。在短消息模块收到网络发来的短消息时, 能够通过串口发送指示消息, 数据终端设备可以向GSM模块发送各种命令。与SMS有关的GSM AT指令如表1所示。GSM AT指令集是由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP等厂家共同为GSM系统研制的, 其中包含了对SMS的控制[6]。

5 结束语

报警器使用了单片机和GSM网络, 有着比较稳定和网络覆盖范围广的特点, 而且经过了环境试验, 可以在-20℃～60℃间正常工作, 可以满足中国大部分地区的气候条件。报警器已经在南京, 淮北等多个地方试运行, 使用情况良好, 能够较好的完成监测报警的任务, 有着较为广阔的市场前景。

参考文献

[1]叶远国, 廖国武.低压配电电缆防盗问题的研究[J].华南师范大学学报 (自然科学版) , 2000, 45 (2) :35-38.

[2]陈文清, 陈建聪.城市配电网电缆化的若干问题[J].电世界, 1999, 54 (10) :8-9.

[3]朱海燕.道路照明电缆防盗报警方案探讨[J].城市照明, 2009, 13 (1) :47-48.

[4]STC12C5410AD系列单片机器件手册[M].广州宏晶科技公司, 2006.

[5]TC35i-HD-v01.03[M].德国SIMENS公司, 2003.

高压电缆金属护套环流监测系统 篇10

随着智能电网的快速发展, 全国城市输电网由架空线结构正在快速转换为高压电缆等结构, 美化城市, 提升输电安全。所以城市输电的电缆用量越来越大, 同时也带来相应的电缆输电问题。110k V以上电缆线路输主要单芯电缆结构, 而交变电流通过单芯电缆时会产生交变的磁场, 金属护套在这个交变磁场作用下产生感应电压。而护套又与电缆设计敷设的接地点形成回路, 产生护套环流。

根据全国运行电缆的环流数据资料统计, 大多数城市电网中存在部分高压电缆金属护套环流值超过《电力设备预防性试验规程》中规定的“护套电流一般应不大于电缆负荷电流值的10%”的规定。对于长期运行的高压输电电缆, 电缆金属护套环流越大, 线路的损耗越大, 输电效率越低, 经济成本越高。护套环流值过大会引起电缆过热, 加速电缆绝缘老化, 严重影响电缆运行寿命, 增加电缆运行安全隐患。

为了更好的保证城市输电电缆网络的安全运行, 需要实时掌握电缆护套环流的测量数据, 及时掌握电缆运行状况。通过对高压电缆金属护套环流进行实时在线监测, 对护套环流产生的原因和大小进行分析计算, 同时设计电缆环流计算的相关建模, 检测计算模型与实际测量值的差别。护套环流在线监测可以随时掌握高压电缆线路接地系统的运行状态, 结束传统的周期巡视方式的费时、费力情况, 更好的保障供电安全。因此, 高压电缆金属护套环流监测系统的研究具有重要意义。

高压电缆金属护套环流监测系统介绍

系统概述

城市电网的输电电缆大量使用, 为了降低电缆护套的感应电压, 所以在输电线路设计过程中都有设计接地点, 护套与大地形成的回路, 电流护套中产生电流。本系统通过将设计的开合式电流互感器接在电缆的接地线上, 通过护套环流采集单元采集电流传感器感应的环流信号, 在嵌入式计算机上运行使用Lab VIEW软件平台编写的测试系统, 采集分析计算护套电流大小, 实时监测护套电流值大小, 并通过软件设置护套环流报警, 一旦有超过环流报警值, 立即给用户发出报警信号。

本系统采用了先进的NI Lab VIEW虚拟仪器技术, Lab VIEW软件平台编程效率高, 功能模块齐全, 多种软件滤波器等, 可以将含有多种干扰信号的环流信号采集, 通过软件滤波器进行滤波分析, 同时利用丰富的库函数, 完成直流分量去除, FFT分析, 通过Lab VIEW提供的网络接口、RS232、RS485 等通信接口功能模块实现采集单元与嵌入式工控机单元的连接;同时利用lab VIEW软件平台提供数据库模块包, 完成监测系统与My SQL数据库的无缝链接, 保证系统监测数据的实时存储管理。方便用户快速掌握运行电缆护套的健康状况, 保证了电网的安全运行。

系统结构及原理

高压电缆金属护套环流监测系统采用了目前测控领域快速实现的虚拟仪器技术, 采用自主开发的以太网数据采集卡, 使用Lab VIEW 2011 软件平台编程, 完成对护套环流数据的实时测量, 实现护套环流的健康状况做出判断。

系统总体结构

监测系统的结构如图1 所示, 金属护套环流A相、B相、C相传感器固定在电缆交叉互联接地线上, 将A、B、C相环流信号接入到检测装置的对应相序信号通道上。环流检测装置中包含环流采集单元、电源管理单元、光电转换单元和嵌入式工控机, 环流测量系统软件运行在检测装置内嵌入式工控机中, 系统实时采集环流监测数据, 通过光电模块与用户管理中心通讯;用户电缆环流管理中心平台可以实时收到现场个测量端子的三相环流接地信号数值大小, 用户可以实现对信号的分析处理、数据保存、数据查询、生成报表等功能。

护套感应电压计算原理

本系统能够实时监测护套上的环流, 但在电缆系统设计之初时无法准确计算线路的环流值, 就需要通过理论计算护套上的感应电压, 再推算出理论护套环流值, 为了给用户提供更全面的数据, 让系统软件的功能强大。为了电缆敷设设计工作能够更加准确, 为电缆设计工作提供科学依据, 需要根据实际的环流测试工作和电缆结构搭建相应的电缆敷设模型平台, 进行护套环流实测值和理论计算值相匹配。所以首先必须准备计算电缆金属护套感应电势, 才能准确计算出设计环流值。目前主流金属护套环流计算方法:A、通过计算单位长度护套电感计算感应电压;B、通过电缆线芯的负载电流计算计算产生的磁通量, 再通过磁通量计算金属护套上的感应电压。

A. 通过计算护套电感推算感应电压

高压电缆单位长度的金属护套存在一定的电感;同时电缆各相序之间存在互感, 当各相序电缆线芯中有电流流过时, 电缆金属护套上就会产生感应电势, 进而产生护套环流。单位长度的金属电缆护套产生的感应电压计算公式为:

式中:

E为单位长度金属护套感应电压, 单位为V km;ω 为电缆线芯电流的角频率rad s ;L为单位长度的金属电缆护套电感H km;I为电缆线芯电流A。

高压电缆金属护套的自感容易计算, 产生的感应电压也计算简单;但实际电缆各相序直接的互感产生的感应电压也不小, 互感计算却比较复杂。所以在实际应用中此方法计算工作量较大。

B. 通过运行电缆产生的磁通推算感应电压

运行的高压电缆线芯中会通过很大的负载电流, 同时电缆敷设基本上都采用同一沟道敷设, 个回路、相序之间会产生很大的磁通量。磁通量大小与电缆的线芯电流大小、电缆线芯截面、各相序回路之间的距离有关。电缆线芯交变的电流, 产生变化磁通, 因此在金属护套上产生了交变的感应电压, 在实际敷设和计算时, 都按照下面的电缆设计结构进行分析计算。

设三相电缆线芯分别为A、B、C。P为电缆的金属护套, 它与三相线芯平行。A、B、C、P之间的距离用比率表示, 利用磁通求感应电势, 计算较为复杂, 在此不一一详述, 计算结构的参考图如图2 所示。

目前理论计算护套感应电压主要采用这两种方法, 各有利弊。通过软件编程和计算机仿真, 可以按照上述方法进行设计电缆金属护套的感应电压进行分析、计算, 推算出护套中的环流大小并与实际监测的环流值进行比对验证。研究的目的是通过计算机的辅助计算、设计相应的电缆护套模型、综合各种因素能够准确推算出护套环流值, 为了电缆的敷设设计工作提供科学依据。

硬件结构设计

高压电缆金属护套环流监测系统的硬件部分由护套环流采集单元、电源管理单元、光电转换单元和环流监测主机组成。高压电缆护套环流监测的硬件部分, 采用模块化设计, 模块布局结构清晰, 后续维护方便。

基于网络接口的数据采集卡具有4 路12 位的模拟输入通道, 采样速率高达40MS/s;16 路I/O, 系统可以随时扩展局部放电采集所用。系统软件实现实时环流数据监测和数据异常报警, 协助用户实时掌握电缆护套健康状况, 更好的保障电缆运行安全。

系统软件设计

高压电缆金属护套环流监测系统软件使用National Instruments的NI Lab VIEW 2011 软件平台编写监测软件程序。使用Lab VIEW图形化编程软件设计程序, 该软件使用数据流的方式进行数据采集、分析、处理;软件程序框图条理清晰、数据流向明确, 同时软件的滤波模块简单、处理速度快, 高压电缆护套环流监测的信号频率较低, 需要使用高阶低通贝赛尔滤波器进行低通滤波, 去除环流信号中的高频噪声, 保证监测信号的准确性。软件结构如图3 所示。

通过实际现场安装测试, 护套监测系统测的护套环流数值与使用福禄克FLUKE373 钳形表测量的数值进行比较, 数值一致, 监测系统数据的准确性较高, 用户可以放心使用。具体数值如表1 所示。

结语