天津電纜故障測試儀

一、系統(tǒng)組成

電纜測試管理系統(tǒng)由電纜故障測試系統(tǒng)、路徑信號產(chǎn)生器、路徑信號接收器和定位儀等幾部分組成，可完成電纜故障的測試和電纜資料的管理兩項任務(wù)。

筆記本電腦進行測量控制、數(shù)據(jù)處理和電纜資料管理。

故障測試系統(tǒng)與筆記本配合,用于測量故障點的距離，也可以測量電纜的長度和電波在電纜中的傳播速度。

路徑信號產(chǎn)生器產(chǎn)生頻率30KHz、大幅度30V的斷續(xù)正弦波信號，用于尋測電纜路徑。

路徑信號接收器用來接收路徑信號，用于查找電纜走向和估測電纜埋設(shè)的深度。

定位儀用于故障點的精確定位。

二、技術(shù)性能

• 故障測試系統(tǒng)

●可測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路、短路故障。

●可測量長度已知的任何電纜中電波傳播的速度。

●測試距離：不小于40千米

●系統(tǒng)誤差：小于1米

●采樣頻率：25MHz

●小分辨率：0.2米

●測試盲區(qū)：小于16米

●電源：直流12V(免維護電瓶)

●重量：5Kg

2、路徑信號產(chǎn)生器

●輸出信號頻率：30KHz

●振蕩方式：斷續(xù)

●輸出功率：30W

●電源：220V±10％

●重量：4Kg

3、定位儀

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

●輸入阻抗：不小于1.2KΩ。

●使用2×2000Ω耳機。

●工作電壓：DC9V±10％。

●使用環(huán)境溫度：-20℃～70℃

三、進入和退出系統(tǒng)

啟動Windows 后，雙擊桌面上的“測試管理系統(tǒng)”圖標(biāo)，屏幕顯示主控界面如右圖。

　按“測試”按鈕進入測試方式；按“管理”按鈕進入電纜資料和測試資料的管理；按“幫助”進入幫助系統(tǒng)；按“退出”可退出測試管理系統(tǒng)。

di yi部分　電纜故障測試

　　一、測試原理

　　本儀器采用時域反射（TDR）原理測量電纜故障的距離。對于低阻、開路故障，儀器向被測電纜發(fā)射一系列電脈沖,有故障的電纜會在故障點產(chǎn)生一個反射信號（如果沒有電纜故障，反射為電纜全長）；對于高阻故障，給電纜上加一沖擊直流負(fù)高壓，使故障點產(chǎn)生反射脈沖。我們根據(jù)發(fā)射脈沖和反射脈沖的時間差及電纜中電波的傳播速度，可測出故障點到測試端的距離為：

S=VT/2

　　　　式中：S代表故障點到測試端的距離

　　　　　　　V代表電波在電纜中的傳播速度

　　　　　　　T代表電波在電纜中來回傳播所需要的時間

在速度V已知和時間T已經(jīng)測出的情況下，就可計算出故障點距測試端的距離S 。

這一切只需稍加人工干預(yù)，就可由計算機自動完成，測試故障迅速準(zhǔn)確。

　　二、測試系統(tǒng)控制面板介紹

　　測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)。

　?。?、菜單欄

　　菜單欄包括“數(shù)據(jù)管理”和“測試幫助”兩個菜單：

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

選擇“打印”可將屏幕顯示內(nèi)容用打印機打印出來；選“存盤”可將測試的波形和數(shù)據(jù)存儲于電腦的硬盤或外存儲器（如U盤等）中，作為資料保存；選“讀盤”可調(diào)出以前測試時存儲的波形，以供事后分析；選“結(jié)束”可退出該控制面板。

２、狀態(tài)欄

狀態(tài)欄里顯示四個方面的信息：左邊是測試方式；第二個是選擇的電纜介質(zhì)所對應(yīng)的電波速度（若是測速度，則不顯示介質(zhì)信息）；第三個是故障距離（或電纜長度）；右邊顯示測試日期。

３、圖形顯示區(qū)    

　　圖形顯示區(qū)用來顯示采樣所得的波形，電腦內(nèi)存儲的波形也可以通過讀盤或調(diào)用在此顯示，供使用人員分析。

　?。?、功能鍵區(qū)

功能鍵區(qū)由14個按鍵組成，可分為三類。

初始化數(shù)據(jù)：包括測試方法和介質(zhì)選擇兩個鍵。

測試方法：有兩種選擇，“測故障”和“測速度”。

基本的測試方法有三種，“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”三個菜單項；

“直閃”包括“電壓取樣”“電流取樣”兩個菜單項。

介質(zhì)選擇：

程序初始化時設(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。

共有四種類型供選擇：“油浸紙型”、“不滴流型”，“交聯(lián)乙烯”，“聚氯乙烯”，“自選介質(zhì)”五個菜單項。

選擇其中一項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)采樣與測量：共有八個按鍵。

　　“采樣”鍵：在系統(tǒng)測試時采用。每按動一次“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。

　　“擴展”鍵：為了精確計算故障距離，按此鍵可將顯示的波形擴展后再計算故障距離。每按一次波形擴展一倍，按四次為一個循環(huán)。

　　“卷動”鍵：波形被擴展后,故障點特征波形可能會處于di yi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，直到故障波形在當(dāng)前屏內(nèi)顯示出來，便于光標(biāo)精確定位。

“歸位”鍵：需要光標(biāo)快速回到屏幕左端時按此鍵。

“定位”鍵：計算距離起點鍵。在光標(biāo)移動到特征波形的起始拐點處按此鍵。

“左移”鍵和“右移”鍵：這兩個鍵用于控制光標(biāo)的左右位移。當(dāng)按動它們時，游標(biāo)移動，每按一次移動一個單位。

如果需要快速移動游標(biāo)，可以用鼠標(biāo)拖動游標(biāo)，到合適的位置松開即可；也可以在波形的特征點上點鼠標(biāo)的左鍵直接對準(zhǔn)游標(biāo)。

“復(fù)位”鍵：系統(tǒng)復(fù)位鍵。無論系統(tǒng)處于何種狀態(tài)，按此鍵均可退回到系統(tǒng)主界面。

“存儲”鍵：按此鍵可將測試的波形和數(shù)據(jù)存儲于電腦內(nèi)存中。（“存儲”與數(shù)據(jù)管理菜單里的“存盤”不同。“存盤”是將數(shù)據(jù)存儲在磁盤上，可長期保存，而“存儲”只是將數(shù)據(jù)存儲在電腦內(nèi)存中，關(guān)機后數(shù)據(jù)會丟失。）

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

　　“比較”鍵：按此鍵可將當(dāng)前采樣的的波形和存儲在電腦內(nèi)存內(nèi)的波形同時顯示在屏幕上，用戶可對這兩幅波形進行比較分析。

“平移”鍵：按此鍵進入圖形左右移動功能，點“左移”“右移”鍵可將屏幕上顯示的兩個波形的起點對齊，以便計算距離。

三、故障測試 

故障測試一般分以下幾個步驟：

首先摸清故障電纜的基本情況：用搖表及萬用表測量故障電纜的絕緣電阻，并用低壓脈沖測量電纜的全長、是否有斷線、短路等。

第二、根據(jù)故障的具體情況確定合適的測試方式，測量電纜故障距離。一般我們把斷線故障和直流電阻值在100Ω以下的電纜故障稱為低阻（開路）故障，采用低壓脈沖法測試，其它的故障采用沖閃法或直閃法。

第三、探測故障點附近電纜埋設(shè)的路徑及深度。

后確定故障點的準(zhǔn)確位置。

測試前將電纜始端和終端頭的所有連線斷開。

測試系統(tǒng)的面板上有“輸入振幅”和“位移”兩個旋紐，分別用來調(diào)整下次采樣的輸入信號幅度和波形的上下位置。

　　１、低壓脈沖方式

低壓脈沖用于測試電纜中電波傳播的速度、電纜全長、低阻故障和開路故障。

　　儀器連接如右圖。

將測試系統(tǒng)的通信端口與筆記本電腦的USB接口連接，測試系統(tǒng)的輸入線分別加到故障電纜的地線和故障相。根據(jù)故障的具體情況，也可以把輸入線加在兩個相線上測試。

　　●測速度

　　對于有些電纜，電波傳播的速度未知，必須通過測試來確定。我們只要知道電纜的全長，就可以通過測試計算出該電纜中電波傳播的速度。

在“測試方法”菜單選擇“測速度”，根據(jù)電纜的長度選擇“0.2μS”或“2μS”，一般500 m以下用0.2μS。鍵入電纜全長后按“采樣”鍵，配合調(diào)整“位移”和“幅度”旋紐，使信號的幅度和基線處于便于觀察的位置。

　　移動游標(biāo)至低壓脈沖的下降沿后按“定位”，再移動游標(biāo)至反射信號的前沿，屏幕上即可顯示此種電纜中電波的傳播速度。如果發(fā)射和接收的波形離的太近，可按“擴展”鍵將波形擴展后再計算。

• 測故障

在“測試方式”菜單選擇“測故障”，并選擇適當(dāng)?shù)拿}沖寬度，按“采樣”后屏幕即顯示故障波形。

開路故障的反射信號與發(fā)送脈沖極性相同，短路故障的反射信號與發(fā)送脈沖極性相反。

注：由于測電纜全長時的接線及波形與測開路故障時*相同，所以程序中未單獨列出測全長菜單。

低壓脈沖測試開路故障（電纜全長）和短路故障的波形如下。

２、沖閃方式

沖閃方式用于測試高阻泄漏性故障，大部分電纜故障都可以使用沖閃方式測試。通常采用接線簡單、人身和設(shè)備均非常安全的電流取樣法。

沖閃電流取樣方式的接線如下：

將球間隙調(diào)整合適（一般為距離1-2mm），然后按“采樣”鍵，旋轉(zhuǎn)操作箱上的調(diào)壓器升壓到高壓放電打火，直到電腦屏幕上顯示下面的波形。

３、直閃方式

直閃法用于測試高阻閃絡(luò)性故障。

用直閃法時一定要注意監(jiān)視高壓電流，以防電流過大而燒壞高壓變壓器。

直閃的波形一般為上下對稱、間隔基本相同的方波。

　　４、測試電纜路徑和埋設(shè)深度

儀器如右圖連接。將路徑信號產(chǎn)生器輸出電纜芯線接電纜的一相，地線接電纜地線（鉛包）。如果故障相的電阻值很低，可在信號輸出地線和電纜地線間串接一幾百歐姆的電阻。

先將輸出電位器調(diào)到小，打開電源后再將幅度旋紐調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢?，此時儀器輸出一個30KHz正弦信號，此信號在電纜周圍產(chǎn)生電磁場，調(diào)整路徑信號接收器的 “音量”和“微調(diào)”旋紐，使耳機里的聲音清晰、悅耳，即可尋測電纜路徑和估測電纜埋設(shè)的深度。

• 尋測電纜路徑

當(dāng)接收器處于電纜上方B點時，接收器的線圈與電場平行，線圈沒有切割電力線，線圈中的感應(yīng)電流很小，這時耳機中幾乎沒有聲音。而當(dāng)探棒在A點或者C點時，耳機中的聲音較大。

由聲音較小的點所連成的線即為電纜的路徑。

●估測電纜埋設(shè)深度

將探棒在電纜上方B點傾斜45°，然后垂直于電纜走向后退，當(dāng)退到A點時，探棒正對電纜，此時耳機里的聲音小。

B點到A點的距離，也就是后退的距離即為電纜埋設(shè)的深度。

用這種方法可以估測電纜的埋設(shè)深度。

　　５、故障點精確定位

我們已使用適當(dāng)?shù)販y試方法測量出了故障點的距離，但由于各種因素的影響，如人為讀數(shù)的誤差、電纜的余纜、拐彎等，在地面上不一定能準(zhǔn)確地找到故障點，還必須使用故障定位儀來準(zhǔn)確地確定故障點位置。

故障點定位時是利用高壓設(shè)備給電纜加一沖擊直流負(fù)高壓，用定位儀在測量出的故障點附近探聽電纜故障點放電的聲音。

高壓放電的間隔以１秒鐘一次為宜。

故障定位時高壓部分的接線如下圖：

打開定位儀電源，適當(dāng)調(diào)節(jié)音量旋紐，將定位儀放置在電纜路徑上測量出的故障點附近，此時耳機中應(yīng)該有故障點放電的聲音，如果聽不到聲音可移動定位儀的位置，直到耳機里的放電聲大，此處即為故障點。

　　第二部分　電纜資料管理

電纜資料管理部分是利用數(shù)據(jù)庫原理,對電纜資料進行日常管理，包括電纜分布圖、編號、起止位置、埋設(shè)深度、日期、電纜介質(zhì)、接頭位置、維修記錄等檔案信息，以便管理人員了解該電纜的所有資料。

點擊系統(tǒng)主界面的“管理”命令按鈕，即可進入管理系統(tǒng)的操作界面。

首先顯示本單位所有變電站的信息,包括包括序號、變電所的名稱和位置等，可添加或修改相關(guān)資料。輸入完成后選擇響應(yīng)的變電站，點擊“電纜信息”即可對本變電站的所以電纜資料進行相應(yīng)的操作。

電纜資料管理界面分為兩部分：電纜資料顯示區(qū)和控制鍵區(qū)。

電纜資料顯示區(qū)顯示的電纜資料包括以下幾方面的內(nèi)容：序號，起止，介質(zhì)，長度，深度，敷設(shè)日期和備注。序號是用戶對電纜的編號，可以通過它對電纜資料進行管理。備注欄用來顯示電纜的接頭位置和維修記錄。在界面左上角的序號欄后有一注有“翻頁”字樣的方框，上面有四個小三角，從左至右，作用依次為：回到di yi個記錄、前移一個記錄、后移一個記錄、移到后一個記錄。用戶可以用它對電纜資料進行查閱和瀏覽，便于操作和管理。

　　電纜走向分布圖用來顯示用戶所管區(qū)域內(nèi)電纜的分布情況。

　　功能鍵區(qū)里有四個按鍵，功能依次為：

　　“添加記錄鍵”：用來添加電纜記錄。按此鍵后，系統(tǒng)顯示提示信息，選擇確定后，將會出現(xiàn)一個空白記錄供用戶輸入。

　　“刪除記錄鍵”：用來刪除電纜記錄。按此鍵后系統(tǒng)顯示提示信息，用戶選擇確定后，當(dāng)前記錄將被刪除。如果選擇了取消，則退出刪除記錄。

　　“查找記錄鍵”：用來查找電纜記錄。按動此鍵系統(tǒng)顯示提示信息，輸入待查找的電纜序號后，就會在記錄顯示區(qū)顯示查找的記錄。

“退出鍵”：點擊此鍵將退出電纜資料管理系統(tǒng)。

附錄二  電纜測試管理系統(tǒng)配套表

名稱及型號   單位  數(shù)量     備注

電纜故障測試系統(tǒng)        臺 1

路徑信號產(chǎn)生器       臺 1

路徑信號接收器       個 1

定位儀          個 1

電流取樣盒 個 1

放電球隙 部 1

耳機 付 1

脈沖電容器 臺 1  

操作箱 臺 1

交直流高壓試驗變壓器 臺 1   

天津電纜故障測試儀