技术领域
[0001] 本
发明涉及一种三芯电力电缆带电状态检测装置。
背景技术
[0002] 近些年，电力电缆在我国
电网中应用日益广泛，使用量急剧增加。电缆线路或单条或多条，以直埋、管道、
沟道、隧道、廊道等多种方式敷设。在电缆线路的日常维护中经常会碰到由于电缆
辐射的地理信息不完整或电缆标示牌不清楚的情形，此时为确保操作人员的安全，需要检测电缆的带电状态。
[0003] 当前普遍应用的测试仪器是基于测量电缆周围
磁场的工作原理，柔性线圈套在电缆上，带电电缆中的
电流产生交变磁场，在柔性线圈上感应
电压。通过电压的测量可以知道电缆中是否有电流流过，从而间接揭示电缆带电状态。目前国内外的电力电缆带电状态检测装置都是基于纯粹的磁场测试方法。基本原理是，带电的电缆导体中会流过电流，在周围产生磁场，在电缆上套一个线圈（通常称为罗哥夫斯基线圈），磁场会在线圈上产生感应电动势，测量感应电势即可测到磁场，从而间接检测到电缆导体中的电流。
[0004] 然而，使用中也发现了不少误判或难以检测电缆带电状态的事例：对于空载的短电缆，由于电流很小，相应的周围磁场也就很弱，难以测量，对带电状态的判断造成困难，测试仪难以有效检测；对于直埋的电缆或多根紧密
接触的电缆，线圈无法套装在待测电缆上；对于三芯电缆也会困难，原因是电缆三芯电缆的电流互相抵消，绕一个线圈测量的感应电势也会很小。
[0005] 近些年，现有方法的局限性愈发明显：随着电缆用量的增加，多条电缆会并行紧密敷设，把线圈套在一根电缆上就会困难。
[0006] 鉴于以上情况，设计和制作高性能的电缆带电状态检测装置，提升电缆带电状态判断可靠性，是当前电缆的运行、维护与安全生产中非常重要课题。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种三芯电力电缆带电状态检测装置，以克服
现有技术中存在的
缺陷。
[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种三芯电力电缆带电状态检测装置，包括：套设于待检测三芯电力电缆外侧且用于检测三芯电力电缆振动
信号的微振动检测
传感器单元、用于对检测信号进行处理的信号调理放大单元、用于传输检测信号的
连接线缆以及经所述连接线缆与所述信号调理放大单元相连且提供检测结果的检测主机。
[0009] 在本发明一
实施例中，所述微振动检测传感器单元包括一钳式结构
外壳；所述钳式结构外壳的内
侧壁设置有复数个用于检测所述待检测三芯电力电缆振动信号的微振动传感器；所述微振动传感器与所述信号调理放大单元相连。
[0010] 在本发明一实施例中，所述钳式结构外壳包括左抱箍以及右抱箍；所述左抱箍以及右抱箍通过对应设置于顶部以及底部的连接
锁扣连接；所述微振动传感器设置于所述左抱箍以及右抱箍的内侧壁；所述右抱箍的侧部还设置有一用于设置所述信号调理放大单元的
电路盒。
[0011] 在本发明一实施例中，所述信号调理放大单元包括依次连接的输入阻抗变换器、三路信号调理电路、选通电路、放大电路以及输出阻抗匹配单元。
[0012] 在本发明一实施例中，所述连接线缆采用一带屏蔽层的多芯
导线，且包括
信号传输线以及电源线。
[0013] 在本发明一实施例中，所述检测主机包括一外壳体以及设置于该外壳体内的
采样电路、
中央处理器、
存储器电路以及电源电路；所述连接线缆经开设与所述外壳体顶部的通孔与所述采样电路以及所述电源电路相连；所述中央处理器分别与所述采样电路、所述储存电路以及所述电源电路；所述中央处理器还与设置于开设在所述外壳体上端面凹槽内的显示器以及按键相连。
[0014] 在本发明一实施例中，所述电源电路包括一降压稳压电路以及一锂
电池；所述降压稳压电路通过所述连接线缆中的电源线与所述调理放大电路相连接。
[0015] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、本发明通过采用测量电缆本体振动信号的方法，提高了对空载的电缆或很短的电缆的检测灵敏度。
[0016] 2、本发明通过采用测量电缆本体振动信号的方法，增强了检测装置的适用性，解决了现有的基于磁场测量原理的仪器在面临直埋电缆或多跟电缆紧密接触情形下难以进行测试的问题。
[0017] 3、与现有的测试装置相比，本发明所用传感器更小、配置更灵活。可以预期，本发明中的新型三芯电力电缆带电测试装置在电力企业电缆线路的运行、维护与安全生产中具有广泛的应用前景。
附图说明
[0018] 图1是本发明一种三芯电力电缆带电状态检测装置的组成示意图。
[0019] 图2是本发明一种三芯电力电缆带电状态检测装置所用微振动检测传感器单元基本结构示意图。
[0020] 图3是本发明一种三芯电力电缆带电状态检测装置所用信号调理放大单元的基本结构组成示意图。
[0021] 图4是本发明一种三芯电力电缆带电状态检测装置所用检测主机单元基本结构组成示意图。
[0022] 图5是本发明一种三芯电力电缆带电状态检测装置通过微振动传感器检测电缆是否带电的基本原理图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0024] 本发明提供一种三芯电力电缆带电状态检测装置，包括：套设于待检测三芯电力电缆外侧且用于检测三芯电力电缆振动信号的微振动检测传感器单元、用于对检测信号进行处理的信号调理放大单元、用于传输检测信号的连接线缆以及经所述连接线缆与所述信号调理放大单元相连且提供检测结果的检测主机。
[0025] 在本实施例中，如图1所示，主要包括微振动检测传感器单元11、信号调理放大单元12，连接线缆单元13以及检测主机单元14组成。该装置主要通过微振动检测传感器测量到的振动信号，通过
信号处理以及分析比较，得出该电缆是否带电运行的状态。其主要原理为：如图5所示，当三芯电缆处于正常运行状态时，其内部三相的电流平衡，总体对外表现为电流和为0，则对外表现的磁场和为0，在电缆内部局部范围，其电流和不为0，该范围内存在磁场。当一相内传导电流为I51时，该电流导体外部存在屏蔽层，会屏蔽掉该电流产生的磁场，然而屏蔽层为薄
铜层叠放，存在缝隙，会存在一部分的透射磁场，此外该铜屏蔽层上也存在位移电流，也会产生一定的磁场，而邻相的屏蔽层上也同样存在位移电流I52，该电流在上述磁场中会受到磁场力作用： 。因此，该相会产生一定范围的周期性振动。若该电缆为单端带电情况，及无负载运行状况，电缆中无传导电流，但是依然会存在位移电流，该电流同样会使的电缆中产生较小程度的周期性振动。若该电缆为完全不带电状态，则不会产生周期性振动。因此，可以根据振动信号的分析，得出该电缆带电状态的判断。
[0026] 进一步的，在本实施例中，微振动检测传感器单元包括一钳式结构外壳；钳式结构外壳的内侧壁设置有复数个用于检测所述待检测三芯电力电缆振动信号的微振动传感器；微振动传感器与信号调理放大单元相连。钳式结构外壳包括左抱箍以及右抱箍；左抱箍以及右抱箍通过对应设置于顶部以及底部的连接锁扣连接；微振动传感器设置于左抱箍以及右抱箍的内侧壁；右抱箍的侧部还设置有一用于设置信号调理放大单元的电路盒。如图2所示，为微振动检测传感器单元的基本结构组成示意图，主要由三个沿圆周均匀分布的高灵敏度微振动传感器21，钳式外壳22，连接禁锢锁扣23，以及后级电路盒24组成。高灵敏度微振动传感器测量对象为由电缆中一相具有位移电流在邻
相位移电流磁场以及传导电流的透射磁场中引起的振动信号。
[0027] 进一步的，在本实施例中，如图3所示，为信号调理放大单元的基本结构组成，该信号调理放大电路安装在微振动检测传感器单元的后级电路盒中，主要由输入阻抗变换器31，三路信号调理电路32，选通电路33，放大电路34以及输出阻抗匹配单元35组成。三路调理电路分别连接至三个高灵敏度微振动传感器，当传感器检测到振动信号后，形成
开关动作，在调理电路后形成相应电压信号，经过控制选通电路33，选择后续观察和记录其中某一路的信号，将该信号经过
放大器进行放大，便于后续观察。
[0028] 进一步的，在本实施例中，放大器输出通过连接线缆与检测主机单元连接。该线缆使用带屏蔽的多通道信号导线，既传输测量数据至主机，同时控制命令和电源供电也通过该连接线缆传输。该连接线缆长度采用1.5米，采用Lemo型6芯。
[0029] 进一步的，在本实施例中，检测主机包括一外壳体以及设置于该外壳体内的采样电路、中央处理器、存储器电路以及电源电路；连接线缆经开设与外壳体顶部的通孔与采样电路以及电源电路相连；中央处理器分别与采样电路、储存电路以及所述电源电路；中央处理器还与设置于开设在外壳体上端面凹槽内的显示器以及按键相连。电源电路包括一降压稳压电路以及一锂电池；降压稳压电路通过连接线缆中的电源线与调理放大电路相连接。中央处理器单元通过分析平均振动值，重频脉冲计数和多相对比
阈值来判断该被测电缆是否处于带电运行状态。
[0030] 进一步的，如图4所示，为检测主机单元基本结构组成，主要包含有采样单元41，中央处理器单元42，存储器单元43，显示单元44以及电源模
块45。采样单元41通过连线线缆
接口连接至调理放大单元的输出，同时电源模块的降压稳压电路也通过该接口给调理放大单元供电。中央处理器采用ARM 处理器，信号处理能力快速，准确，通过对数据信号进行一小段时间的平均值计算，排除随机出现的干扰振动信号，然后记录该组数据至存储器，可以再通过ARM处理器控制选通电路分析记录另两个传感器的数据，也可以通过选择，记录相邻电缆的相关数据，由于存储的数据仅为脉冲平均幅值以及重频，因此存储器采用256M可以满足要求。当测量的数据不为0，且重频为50Hz或者50Hz的奇数倍时，可以判断该电缆处于带电状态。通过对周围电缆的测量，记录相应的数值，当本电缆与最大值相差20倍以上，可以判断本电缆可能处于无负载带电状态。
[0031] 进一步的，在本实施例中，本发明提出的装置还具备如下特点：（1）采用了全新的原理，测量的是机械振动，是一个机械量，不再是传统的电气量 – 磁场。
[0032] （2）同时利用了与机械振动相关的两种物理现象。
[0033] （3）利用电流之间有相互作用力。对于三芯电缆：50Hz变化的电缆导体，电流之间的相互作用会使得电缆导体振动。
[0034] （4）利用处于不同电压的导体之间有静电作用力。对于单芯或三芯电缆：载流导体工作在几万伏或几十万伏50Hz变化的高压，电缆的金属屏蔽或护套通常工作在接地的零电压状态。电缆导体与金属屏蔽或护套之间的静电作用力会激发起电缆的振动。
[0035] （5）该装置采用全新的检测方法，通过对电缆本体的振动信号的测量来判断电缆的带电状态，增强了检测装置的灵敏度及适用性，作为三芯电力电缆的运行与维护工作中的必备工具，对于提高电缆带电状态的判断
水平、确保操作人员的人身安全以及快速恢复供电具有具有重要意义。
[0036] （6）本发明全新的测量装置确保克服了以往装置的缺点：（a）对于短的空载电缆，电流弱也会造成振动变弱，但由静电作用力造成的振动完全与电缆长短无关，确保了检测的可靠性；
（b）对于三芯电缆，用1个振动传感器沿着电缆外表面移动测量也能确保测到振动，用3个振动传感器，他们的测量值互相印证，结果更可靠；
（c）对于拥挤在一起敷设的电缆，一个振动传感器是容易紧贴在表面的某处的，直接解决了传统方法罗氏线圈传感器无法套在电缆上开展测试的困难。
[0037] 以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
