电缆故障定点仪校验装置及方法与流程

1.本发明属于电力电缆故障探测全系列仪器性能评价领域，尤其涉及一种电缆故障定点仪校验装置及方法。


背景技术：

2.常见的电缆故障有开路故障、低阻故障、高阻故障等，开路故障是电缆有一芯或数芯导体开路或金属护层断裂的故障，低阻故障是电缆相间或相对地的绝缘受损，绝缘电阻小于100欧的故障，高阻故障是电缆相间或相对地的绝缘受损，电缆相间或相对地的绝缘受损的绝缘电阻不小于100欧的故障。电缆深埋地下，一般采用故障定点仪来对电缆故障进行定点，通过声、磁测量原理对电力电缆故障点进行定位。
3.故障定点仪的测量原理有声测法和声磁同步法。采用声测法的定点仪一般由声波振动传感器、信号放大器、滤波电路、采样单元、处理器、显示器、功放单元、耳机等组成。声测法主要用于测量高阻与闪络性故障，其主要原理是采用高压源向故障电缆中施加冲击电压，使故障点发生放电击穿，然后利用放电时产生的声音进行故障精确定点。声波振动传感器将声波信号转换为电信号，由信号放大器和滤波电路进行放大、滤波处理，最后通过耳机还原成声音，或显示声音的强度，声音强度最大的地方就是故障点位置。
4.采用声磁同步法的定点仪一般由声波振动传感器、磁场传感器、信号放大器、滤波电路、采样单元、处理器、显示单元、功放单元和耳机等组成。其主要原理是测量故障点放电时产生声音信号与磁场信号的时间差，实现故障点的定位。定点仪以接收到的磁场信号为基准，同步接收并记录下故障点击穿放电产生的声音信号，测出两者之间的时间差，时间差最小点为故障点位置。
5.因此，电缆故障定点仪能否正常使用，以及检测是否准确，关系到电缆故障检测的准确与否，在设备投入使用前，以及使用中需要定期对电缆故障定点仪进行校验，确保仪器正常使用。


技术实现要素：

6.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种电缆故障定点仪校验装置及方法。
7.为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种电缆故障定点仪校验装置，包括箱体，箱体内部设置脉冲磁场发生器，声源，磁强计，声强计；还包括盖体，盖体由定点仪放置平台和显示平台组成，定点仪放置平台用于放置被测定点仪；箱体内部位于左侧位置设置支架，支架上方安装脉冲磁场发生器，支架下方安装磁强计；支架右侧位于箱体底部位置安装声源；定点仪放置平台上设置中心点通孔，通孔用于放入定点仪探测头，且中心点通孔位于脉冲磁场发生器正上方；箱体内部右侧与定点仪放置平台高度一致的位置安装声强
计；箱体右侧壳体上方设置信号接口，左侧为脉冲磁场发生器和声源的控制接口，包括电源线与信号线，脉冲磁场发生器和声源的电源线与信号线均连接于该控制接口，然后连接于外部的控制器；中间接口为磁强计信号接口，磁强计的信号线连接于该接口，然后连接于外部的控制器；右侧接口为声强计信号接口，声强计的信号线连接于该接口，然后连接于外部的控制器；控制器连接于上位机，上位机通过控制器来控制脉冲磁场发生器和声源的开关时间，并接收控制器上传的处理后的磁场和声音信号。
8.进一步地，脉冲磁场发生器到定点仪放置平台的距离，和脉冲磁场发生器到磁强计的距离相等。
9.进一步地，声源位于箱体底部中间位置，且其与中心点通孔的水平距离，和其与声强计的水平距离相等。
10.进一步地，显示平台的高度高于定点仪放置平台的高度，显示平台上安装显示器，用于显示磁强计和声强计实时测量的磁场强度和声音信号强度。
11.进一步地，箱体内部四壁设有隔音海绵，海绵表面呈起伏状。
12.一种电缆故障定点仪校验方法，通过上位机设置分别控制脉冲磁场发生器和声源的开关和开关时间，上位机发送控制指令至控制器，控制器根据上位机指令进行脉冲磁场发生器和声源的开关；校验实验包括声压测量下限试验、磁场强度测量下限试验、故障定点误差试验。
13.进一步地，进行声压测量下限试验时，单独控制声源发声，记录电缆故障定点仪检测到的接收声音的声强，同时，通过上位机或者显示器查看声强计接收的声强，以此判断电缆故障定点仪是否正常工作。
14.进一步地，进行磁场强度测量下限试验时，单独控制脉冲磁场发生器发出脉冲磁场信号，记录电缆故障定点仪检测到的接收磁场信号的磁场强度，同时，通过上位机或者显示器查看磁强计接收的磁场强度，以此判断电缆故障定点仪是否正常工作。
15.进一步地，进行故障定点误差试验时，通过上位机控制脉冲磁场发生器和声源先后开通，时间差为t，定点仪的声波振动传感器测量声音信号，定点仪的磁场传感器测量磁场信号，得到定点仪的声磁时间差δt，定点仪的声磁时间差δt与显示时间差t进行比较，判断其测量误差，从而判断定点仪是否正常工作。
16.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明装置一体设计，占地面积小，方便搬运；且配套设计隔音海绵，减弱外界环境干扰噪声对性能评价测试的影响。本发明通过上位机控制，模拟故障点的电磁和声音信号，以及模拟声磁信号的时间延时，实现声磁信号强度和时间差的任意调节，可以实现方便的多次测量声磁信号和时间差，可以方便高效的进行电缆故障定点仪校验。
附图说明
17.图1是本发明所述的电缆故障定点仪校验装置整体示意图；图2是本发明所述的电缆故障定点仪校验装置前视图；图3是本发明所述的电缆故障定点仪校验装置立体图；
图4是本发明所述的电缆故障定点仪校验装置俯视图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
19.如图1-4所示，本发明所述的电缆故障定点仪校验装置，包括箱体1，箱体底部设置滑轮方便移动。箱体内部设置脉冲磁场发生器2，声源3，磁强计4，声强计5。电缆故障定点仪校验装置还包括盖体，盖体由定点仪放置平台7和显示平台8组成，显示平台8的高度高于定点仪放置平台7的高度，定点仪放置平台7用于放置被测定点仪，显示平台8上安装显示器，用于显示磁强计4和声强计5实时测量的磁场强度和声音信号强度。箱体内部四壁设计有一定厚度的隔音海绵，海绵表面呈起伏状，以减弱外界环境干扰噪声对性能评价测试的影响。
20.如图2所示，箱体具有一定高度，箱体内部位于左侧位置设置支架6，支架上方安装脉冲磁场发生器2，支架下方安装磁强计4。脉冲磁场发生器2到定点仪放置平台7的距离m，和脉冲磁场发生器2到磁强计4的距离n相等，这样磁强计可以作为定点仪的参考磁强计，可以同时探测到磁场信号。支架右侧位于箱体底部位置安装声源3，避免脉冲磁场发生器与声源之间的电磁干扰。
21.定点仪放置平台7上设置中心点通孔9，通孔直径大小为可以放入定点仪探测头，且中心点通孔9位于脉冲磁场发生器2正上方。箱体内部的右侧，与定点仪放置平台7高度一致的位置安装声强计5。声源3大致位于箱体底部中间位置，且其与中心点通孔9的水平距离a，和其与声强计5的水平距离b相等，这样声强计可以作为定点仪的参考声强计，可以同时探测到声音信号。
22.如图1所示，箱体右侧壳体上方位置设置多个信号接口，本实施例中包含3个信号接口，左侧为脉冲磁场发生器2和声源3的控制接口，连接于外部的控制器，包括电源线与信号线，脉冲磁场发生器和声源的电源线与信号线均连接于该控制接口，通过控制器给脉冲磁场发生器和声源供电，以及控制脉冲磁场发生器和声源的开关时间。中间接口为磁强计信号接口，磁强计的信号线连接于该接口，然后连接于外部的控制器。右侧接口为声强计信号接口，声强计的信号线连接于该接口，然后连接于外部的控制器。因此，控制器可以接受实时测量的磁场和声音信号。
23.控制器连接于上位机，上位机通过控制器来控制脉冲磁场发生器和声源的开关时间，并接收控制器上传的处理后的磁场和声音信号。同时，磁强计的信号线和声强计的信号线也连接于显示平台上的显示器，用于显示实时测量的磁场强度和声音信号强度。
24.脉冲磁场发生器的输出范围是0.1a/m~10 a/m，最大允许误差
±
5%；磁强计的测量范围是50nt~20mt，最大允许误差
±
5%；声强计的测量范围是0db~80 db，分辨率是0.1 db。
25.定点仪的实验环境条件应满足环境温度20
±5°
，相对湿度为30~80%，电源频率50hz，电压220v，环境噪声不大于45 db。
26.进行校验实验时，通过上位机设置分别控制脉冲磁场发生器和声源的开关和开关时间，上位机发送控制指令至控制器，控制器根据上位机指令进行脉冲磁场发生器和声源的开关。
27.校验实验包括声压测量下限试验、磁场强度测量下限试验、故障定点误差试验（声
磁时间差试验）。进行声压测量下限试验时，单独控制声源发声，记录电缆故障定点仪检测到的接收声音的声强，同时，通过上位机或者显示器查看声强计接收的声强，以此判断电缆故障定点仪是否正常工作。同样的，进行磁场强度测量下限试验，单独控制脉冲磁场发生器发出脉冲磁场信号，记录电缆故障定点仪检测到的接收磁场信号的磁场强度，同时，通过上位机或者显示器查看磁强计接收的磁场强度，以此判断电缆故障定点仪是否正常工作。
28.进行故障定点误差试验（声磁时间差试验）时，通过上位机控制脉冲磁场发生器和声源先后开通，时间差为t，定点仪的声波振动传感器测量声音信号，定点仪的磁场传感器测量磁场信号，得到定点仪的声磁时间差δt，定点仪的声磁时间差δt与时间差t进行比较，判断其测量误差，从而判断定点仪是否正常工作。依次反复实验不小于5次，上位机控制脉冲磁场发生器和声源先后开通的时间试验点包括1ms、2 ms、5 ms、10 ms、20 ms、50 ms、60 ms等，测量其平均误差，其最大允许误差不超过0.3ms，则定点仪正常工作。
29.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明装置一体设计，占地面积小，方便搬运；且配套设计隔音海绵，减弱外界环境干扰噪声对性能评价测试的影响。本发明通过上位机控制，模拟故障点的电磁和声音信号，以及模拟声磁信号的时间延时，实现声磁信号强度和时间差的任意调节，可以实现方便的多次测量声磁信号和时间差，可以方便高效的进行电缆故障定点仪校验。
30.本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。