一种电力电缆故障测试教学工具.pdf

《一种电力电缆故障测试教学工具.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种电力电缆故障测试教学工具.pdf（7页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103531059 A (43)申请公布日 2014.01.22 CN 103531059 A (21)申请号 201310410532.8 (22)申请日 2013.09.10 G09B 23/18(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100761 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 国网陕西省电力公司宝鸡供电公司 (72)发明人 白晓斌 邓央奕 郑建康 曹宝秦 马莉 张栋国 李有利 程贤芳 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 陆万寿 (54) 发明名称 一种电力电缆故障测试教学工具 (57) 摘要 本发明。

2、公开一种电力电缆故障测试教学工 具， 包括上位机、 故障测试仪、 变阻器， 上位机与 故障测试仪连接， 由故障测试仪进行波形数据采 集、 处理、 及与上位机通信将波形数据发送给上位 机进行显示 ； 故障测试仪通过通讯同轴电缆与变 阻器连接， 通过调节变阻器阻值大小进行故障设 置， 模拟电缆故障 ； 所述故障测试仪包括单片机、 采集模块、 A/D 转换模块、 数据存储模块及接口电 路。采用分离式结构， 将测试仪器与上位机连接， 实现人机对话， 提高了系统的稳定性和通用性， 不 用现有的高压设备， 安全性高， 其测试的波形效果 比电力电缆更加清晰， 杂乱波形较少， 适合各种场 合培训， 节约了大量。

3、培训费用， 省时省力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103531059 A CN 103531059 A 1/1 页 2 1. 一种电力电缆故障测试教学工具， 其特征在于 ： 包括上位机 （a） 、 故障测试仪 （b） 、 变 阻器 （d） ， 上位机 （a） 与故障测试仪 （b） 连接， 由故障测试仪 （b） 进行波形数据采集、 处理、 及 与上位机 （a） 通信将波形数据发送给上位机进行显示 ； 故障测试仪 （b） 通过通。

4、讯同轴电缆 （c） 与变阻器 （d） 连接， 通过调节变阻器 （d） 阻值大小进行故障设置， 模拟电缆故障 ； 所述故 障测试仪 （b） 包括单片机、 采集模块 （5） 、 A/D 转换模块 （6） 、 数据存储模块 （7） 及接口电路。 2. 根据权利要求 1 所述的电力电缆故障测试教学工具， 其特征在于 ： 所述故障测试仪 的单片机接收上位机发送的指令， 单片机控制功率器件产生发射波， 然后通过采集模块 （5） 接收反射波， 并将反射波经 A/D 转换模块 （6） 转换为数字信号， 通过接口电路发送给上位 机。 3. 根据权利要求 1 所述的电力电缆故障测试教学工具， 其特征在于 ： 所述。

5、 A/D 转换模 块 （6） 输出的数字信号， 存储在数据存储模块 （7） 中， 所述故障测试仪数据存储模块连接有 LED 显示模块 （10） ， 通过 LED 显示模块 （10） 显示采集的电压。 4. 根据权利要求 1 所述的电力电缆故障测试教学工具， 其特征在于 ： 所述上位机控制 故障测试仪进行电缆故障信号的采集、 电压数据的显示、 存储及与上位机通信。 5. 根据权利要求 1 所述的电力电缆故障测试教学工具， 其特征在于 ： 所述上位机为笔 记本电脑， 故障测试仪器通过 USB 接口与笔记本电脑连接， 实现人机对话。 6. 根据权利要求 1 所述的电力电缆故障测试教学工具， 其特征在。

6、于 ： 所述故障测试仪 的 A/D 转换模块 （6） 和数据存储模块 （7） 连接有欠压保护电路 （9） 。 权 利 要 求 书 CN 103531059 A 2 1/3 页 3 一种电力电缆故障测试教学工具 技术领域 0001 本发明具体涉及一种教学工具， 尤其涉及一种电力电缆故障测试教学工具。 背景技术 0002 在电缆行业中， 电缆故障的查找是比较困难的， 难以掌握， 是一项技术性和经验性 都比较强的工作。故障测试查找的难点在于故障波形的识别， 这就要求测试人员要正确识 别波形。因此电缆故障测试仪器的性能指标、 操作步骤、 测试方法， 就显得特别关键。 0003 而目前在实际中使用的各种。

7、电缆故障测试仪器价格昂贵、 体积庞大、 操作程序冗 繁， 接线方式复杂， 现场工作不安全， 而且波形显示干扰大、 波形不标准， 对波形的识别比较 困难。 0004 培养一名合格的电缆故障测试人员需要的周期较长， 至少要有三年以上的现场测 试经验 ； 目前， 开展故障测试培训工作需要将足够长度的电缆跟体积庞大的电缆故障测试 仪、 操作箱、 高压发生器等重大设备连接， 模拟电缆的使用状况及各种故障状况 ； 各设备质 量较重且体积庞大， 测试设备连接高压发生器测试过程中存在触电的安全隐患， 培训现场 要占用 9m2以上的场地， 而且电缆的各种故障设置也有一定的难度， 故障现场也不好模拟 ； 给培训工。

8、作带来很多麻烦。 0005 综合以上各项因素， 故障测试培训受场地、 人力、 环境、 设备、 危险因素及故障点设 置等条件的影响， 给培训工作带来很多不便， 导致故障测试培训开展投入大， 培训过程复 杂， 培训效果不明显。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种结构简单、 使用方便、 携带轻便、 工作效率高、 操作安 全的电力电缆故障测试教学工具。 0007 为达到上述目的， 本发明采用的技术方案如下 ： 0008 一种电力电缆故障测试教学工具， 包括上位机、 故障测试仪、 变阻器， 上位机与故 障测试仪连接， 由故障测试仪进行波形数据采集、 处理、 及与上位机通信将波形数据发送给 上位。

9、机进行显示 ； 故障测试仪通过通讯同轴电缆与变阻器连接， 通过调节变阻器阻值大小 进行故障设置， 模拟电缆故障 ； 所述故障测试仪包括单片机、 采集模块、 A/D 转换模块、 数据 存储模块及接口电路。 0009 所述故障测试仪的单片机接收上位机发送的指令， 单片机控制功率器件产生发射 波， 然后通过采集模块接收反射波， 并将反射波经 A/D 转换模块转换为数字信号， 通过接口 电路发送给上位机。 0010 所述 A/D 转换模块输出的数字信号， 存储在数据存储模块中， 所述故障测试仪数 据存储模块连接有 LED 显示模块， 通过 LED 显示模块显示采集的电压。 0011 所述上位机控制故障。

10、测试仪进行电缆故障信号的采集、 电压数据的显示、 存储及 与上位机通信。 说 明 书 CN 103531059 A 3 2/3 页 4 0012 所述上位机为笔记本电脑， 故障测试仪器通过 USB 接口与笔记本电脑连接， 实现 人机对话。 0013 所述故障测试仪的 A/D 转换模块和数据存储模块连接有欠压保护电路。 0014 本发明有益效果如下 ： 0015 1） 本发明的工具由上位机、 故障测试仪和变阻器组成， 故障测试仪， 体积小， 采用 分离式结构， 将测试仪器与上位机连接， 实现人机对话， 提高了系统的稳定性和通用性。 0016 2） 不用现有的高压设备， 使用安全性高， 对上位机、。

11、 操作人员非常安全。 0017 3） 采用上位机作为显示终端， 测试波形特征清晰易辨， 双通道同屏对比数据处理 技术， 有利于进行波形的对比分析， 其测试的波形效果比电力电缆更加清晰， 杂乱波形较 少。 0018 4） 本教学工具缩小了培训场地， 比以往的现场培训， 操作简便、 安全性高。可在室 内进行连线、 测试、 讲解， 提高了培训效果。 0019 5） 用变阻器进行故障点的设置， 通过调节变阻器阻值的大小来模拟各种短路、 开 路、 低阻故障， 故障容易设置， 且设置的故障阻值较准确故障点容易设置， 通过调节变阻器 的阻值大小进行设置， 且设置的故障阻值较准确。 0020 6） 教学工具的。

12、制成， 适合各种场合培训， 节约了大量培训费用， 省时省力。 附图说明 0021 图 1 是本发明的原理图 ； 0022 图 2 是本发明的故障测试仪的结构图 ； 0023 图 3 是同轴通讯电缆结构图 ； 图 3a 是剖视图 ； 图 3b 是结构分解图 ； 0024 图 4 是应用变阻器模拟故障点阻值原理图。 具体实施方式 0025 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 0026 图 1 为教学工具的原理图， 电力电缆故障测试教学工具， 包括由笔记本电脑组成 的上位机 b、 故障测试仪 a、 变阻器 d， 上位机 b 与故障测试仪 a 连接， 由故障测试仪 a 进行 波形数据。

13、采集、 处理、 及与上位机 b 通信将波形数据发送给上位机 b 进行显示 ； 故障测试仪 a 通过通讯同轴电缆 c 与变阻器 d 连接， 通过调节变阻器 d 阻值大小进行故障设置， 模拟电 缆故障。 0027 如图 2 所示， 故障测试仪包括单片机、 采集模块 5、 A/D 转换模块 6、 数据存储模块 7 及 USB 数据通讯电路 8， 采样模块 5 包括电压传感器， 通过电压传感器测得电压信号， 然后 经 A/D 转换模块 6 转换为电压数字信号， 经数据存储模块 7 存储后通过接口电路发送给显 示终端 11 显示， 数据存储模 7 连接有 LED 显示模块 10， 通过 LED 显示模块。

14、 10 显示采集的电 压， 上位机控制故障测试仪进行电缆故障信号的采集、 电压数据的显示、 存储及与上位机通 信。上位机为笔记本电脑， 故障测试仪器通过 USB 接口与笔记本电脑连接， 实现人机对话， A/D 转换模块 6 和数据存储模块 7 连接有欠压保护电路 9。 0028 电缆故障测试教学工具由笔记本电脑、 故障测试仪、 通讯同轴电缆、 变阻器连接而 成， 故障测试仪用于采集故障波形， 通讯同轴电缆替代电力电缆， 变阻器用于设置故障阻 说 明 书 CN 103531059 A 4 3/3 页 5 值。 0029 电缆故障测试仪具有自动记录、 存储并显示故障点数据以及与上位机能进行 USB。

15、 通讯的功能， 现场被测电压信号经电压传感器转换得到与之对应的电压信号， 该信号经 A/D 模数转换和单片机的处理得到与之对应的电压数据， 然后该数据便可被通过 LED 显示模块 显示及传送到上位机上， 以便对该数据做进一步的处理和保存。 0030 本发明的电缆故障测试仪具有以下几个特点 ： 0031 （1） 具有数据处理功能。能对被测的数据进行存储及运算是电缆故障测试仪的两 大特点。 0032 （2） 多种输出形式。电缆故障定位系统可以将电压信号及故障点显示于笔记本电 脑 LED 显示器上， 并且通过左右两个发光二极管来判断输出状态， 以便决定电位器的调节 电缆故障测试仪与上位机软件的整体设。

16、计方向， 使之快速达到平衡。 0033 （3） USB 通讯接口。通过 USB 接口方便的把数据传送到上位机中， 即插即用， 支持 热插拔。 0034 （4） 在系统可编程逻辑器件 ispLsi-1016 的应用， 实现硬件软件化以方便最终的 调试。 0035 图3是同轴通讯电缆结构图， 同轴通讯电缆由导体1， 绝缘层2， 金属丝编制屏蔽层 3， 外护套 4 四部分组成。电力电缆的主要结构包括线芯导体， 绝缘层， 屏蔽层， 护套层。通 讯同轴电缆和电力电缆电缆具有相同的主要结构， 都是由线芯、 绝缘屏蔽层及护套构成， 但 是同轴通讯电缆携带方便， 占用面积小， 可在室内从容进行测试， 用行波法。

17、测试电缆故障， 其测试的波形效果一样， 这样就可以用同轴通讯电缆代替电力电缆进行故障测试教学。 0036 图 4 是应用变阻器模拟故障点阻值原理图。故障测试培训中， 各种故障点的模拟 也是一个难点， 本教学工具用变阻器来模拟电缆故障阻值的大小， 通过阻值的大小调节来 模拟短路、 开路、 低阻故障。 0037 使用时， 用笔记本电脑充当电缆故障测试仪的显示屏幕， 可以更清楚的观察故障 波形， 在 Windows 界面下操作， 人性化的软件设计， 无需专业培训即可操作。而且笔记本电 脑内置办公自动化软件， 容量大， 可以收集各种故障波形。 通过把滑动变阻器接在电缆的末 端或中间或其它位置， 通过调节滑动变阻器的阻值， 从而采集出不同的故障波形， 研究各种 故障所对应的故障波形。 说 明 书 CN 103531059 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103531059 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 103531059 A 7 。