技术领域
[0001] 本实用新型涉及电工检测技术领域，具体涉及一种电缆缓冲层电流检测装置。
背景技术
[0002] 电
力电缆的运行可靠性直接关系到
电网的本质安全。近年来，我国北京、上海、新疆等地区发生了几十余起因缓冲层烧蚀引发的高压交联聚乙烯绝缘电缆故障，国外也有类似报道，该故障严重时甚至出现绝缘屏蔽层完全穿透，引发电缆绝缘击穿，造成停电事故。
[0003] 目前，电缆运维检修单位尚无有效的技术手段和方法检测出绝缘屏蔽层灼伤或放电
缺陷，无法采取措施防止缺陷蔓延和扩散，这种现象若没有及时发现并处理，引发电缆本体绝缘击穿导致电缆运行故障时，只能将整跟故障电缆报废并重新敷设新的电缆，将大大降低电网运行的安全可靠性。此外，在经济性上，无论是更换电缆的成本，还是由停电造成的社会经济损失将十分巨大。
[0004] 采用局部放电检测的手段发现此类缺陷的概率较低，主要是由于局部放电检测装置的灵敏度、现场干扰、运行
电压较低以及局放
信号本身具有间歇性引起的，因此亟需拓展新型检测手段，进而有效发现缓冲层烧蚀缺陷引起的电缆故障。实用新型内容
[0005] 为解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型提供一种电缆缓冲层电流检测装置，通过设置巨磁
电阻传感器的聚磁环，可有效提高电缆缓冲层缺陷电流检测的
精度。
[0006] 本实用新型提供一种电缆缓冲层电流检测装置，所述装置包括：
巨磁电阻传感器，与所述
巨磁电阻传感器连接的显示终端和电源；所述巨磁电阻传感器包括聚磁环，所述聚磁环用于获取电缆的电流信号；所述显示终端用于调节所述巨磁电阻传感器的运行，并输出显示所述电流信号。
[0007] 作为一种可选方案，所述巨磁电阻传感器还包括：磁阻芯片、
差分放大器、低通
滤波器、
模数转换器及通信模
块；所述磁阻芯片与所述聚磁环电气连接，用于检测电流信号；所述
差分放大器与所述磁阻芯片电气连接，接收磁阻芯片输出的电流信号；所述
低通滤波器与所述差分放大器电气连接，用于滤除
干扰信号；所述模数转换器与所述低通滤波器电气连接，用于将模拟电流信号转换为
数字信号；所述通信模块与所述模数转换器电气连接，用于与其他装置通信
[0008] 作为一种可选方案，所述聚磁环为带有气隙的非连续环形圆柱体，包括磁芯和气隙，所述磁芯为具有高聚磁能力的
磁性材料。
[0009] 作为一种可选方案，所述聚磁环还包括退磁线圈，所述退磁线圈缠绕连接在所述磁芯上。
[0010] 作为一种可选方案，磁芯材料为具有高聚磁能力的磁性材料。
[0011] 作为一种可选方案，所述显示终端包括控制部件，所述控制部件包括挡位单元、退磁单元、通信单元，所述挡位单元用于控制调节所述差分放大器放大倍数对应的所述低通滤波器的滤波参数，以实现不同被测电流范围的测量功能；所述退磁单元用于控制所述退磁线圈，以多次校正检测装置零点；所述通信单元用于控制巨磁电阻传感器与显示终端的通信方式。
[0012] 作为一种可选方案，所述显示终端还包括工作状态指示部件、输出显示部件、通信
接口和电源接口；所述工作状态指示部件用于指示电缆缓冲层电流检测装置的工作状态；所述输出显示部件通过
通信接口与所述巨磁电阻传感器电气连接，用于输出显示检测电流的数字信号，所述通信接口用于与其他装置连接，所述电源接口用于连接电源。
[0013] 作为一种可选方案，所述磁阻芯片安装于所述聚磁环的气隙中，与所述退磁线圈电气连接。
[0014] 作为一种可选方案，所述通信模块或通信接口与外部通信的连接方式包括有线连接或无线连接。
[0015] 本实用新型的优点在于：本实用新型提供的电缆缓冲层电流检测装置，通过设置巨磁电阻传感器及聚磁环，可有效提高电缆缓冲层缺陷电流检测的精度，保障电力电缆的正常运行，大大提升了电网运行的安全可靠性。
附图说明
[0016] 图1是本实用新型一种电缆缓冲层电流检测装置原理
框图[0017] 1-巨磁电阻传感器；2-显示终端；3-电源
[0018] 图2是本实用新型
实施例中巨磁电阻传感器的聚磁环结构示意图
[0019] 图3是本实用新型实施例中巨磁电阻传感器的磁阻芯片结构示意图
[0020] 图4是本实用新型实施例中巨磁电阻传感器的差分放大器
电路示意图[0021] 图5是本实用新型显示终端的结构示意图
[0022] 图6是本实用新型实施例在电缆系统的检测缓冲层缺陷电流的安装示意图[0023] 4-电缆终端；5-电力电缆；6-电缆接地线；7-保护接地箱
[0024] 图7是本实用新型实施例的电力电缆示意图。
具体实施方式
[0025] 为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面参照附图并结合具体的实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。
[0026] 实施例一
[0027] 请参照图1，本实用新型实施例提供一种电缆缓冲层电流检测装置原理框图，该电缆缓冲层电流检测装置包括：巨磁电阻传感器1、显示终端2和电源3。
[0028] 具体地，巨磁电阻传感器1包括聚磁环11、磁阻芯片12、差分放大器13、低通滤波器14、模数转换器15以及通信模块16。
[0029] 聚磁环11为带有气隙的非连续环形圆柱体，包括磁芯111、气隙112及退磁线圈113，磁芯111材料可选择具有高聚磁能力的磁性材料，如坡莫
合金、
铁氧体、
硅钢片、非晶合金等。聚磁环11上缠绕设置有退磁线圈113，用以多次测量后校正检测装置零点，降低测量误差。
[0030] 本实施例提供的巨磁电阻传感器采用环形圆柱体结构，与电缆接地线的同心圆柱体结构相匹配，保证了电缆缓冲层缺陷电流通过接地线流过时，在聚磁环内
磁力线均匀积聚，并穿透磁阻芯片的敏感轴，提高了电缆缓冲层缺陷电流检测的精度。
[0031] 巨磁电阻传感器1的聚磁环11上缠绕带有退磁线圈113，通过显示终端2可以控制巨磁电阻传感器1退磁，实现多次测量后校正检测装置的零点，从
硬件上降低了电缆缓冲层缺陷电流测量误差。
[0032] 磁阻芯片12为长方体结构，安装于聚磁环11的气隙112中，与聚磁环上的退磁线圈113电气连接，其尺寸需要与气隙112尺寸相匹配，磁阻芯片12可由霍尔元件、巨磁电阻元件等构成。
[0033] 进一步地，结合图3所示的本实用新型实施例中巨磁电阻传感器的磁阻芯片结构示意图，带有工作电压(Vbias、GND)及
输出电压(V+、V-)引脚，工作电压引脚用于接入外置直流电源，输出电压引脚用于输出检测输出电压信号，该电压线性正比于被测电流信号。如图3所示，4个磁电阻R11、R12、R21、R22以全桥形式连接，恒稳工作电压施加于Vbias、GND引脚上，当对其施加一外场H时，4个磁电阻阻值会相应的增大或减小。
[0034]
[0035]
[0036] 由此检测到正比于电缆缓冲层缺陷电流的输出电压为：
[0037] V(H)＝V+(H)-V-(H)
[0038] 差分放大器13与磁阻芯片12电气连接，接收磁阻芯片直接检测的电流信号，包括
运算放大器与多个电阻，其中部分电阻为可变阻值，用以实现不同倍数的放大功能。
[0039] 进一步地，结合图4所示的本实用新型实施例中巨磁电阻传感器的差分放大器电路示意图，由于输出电压两端电势没有一个接地的，因此选取差分放大电路，为了便于调节阻值获取不同的放大倍数，该电路中R1与R3阻值固定相等，R2与R4由电阻阵列构成，其中R2由n个等比电阻及控制
开关构成，分别为R21与K21、R22与K22…R2n与K2n，R4由n个等比电阻及控制开关构成，分别为R41与K41、R42与K42…R4n与K4n。在实际应用中，为便于挡位调节，每调节一个放大倍数时，K2n与K4n同时动作，电阻阻值对应的如下关系式成立：
[0040] R2n＝R4n
[0041] 此时通过差分放大器13放大后的输出电压为：
[0042]
[0043] 差分放大器13部分电阻采用可变阻值的电阻，与显示终端2的控制部件21配合实现了不同倍数的放大功能，拓宽了电缆缓冲层电流检测装置的测试范围，可实现(10-6～102)A的测试量程。
[0044] 低通滤波器14与差分放大器13电气连接，用以提出放大后检测电流信号，滤除高频干扰信号。
[0045] 模数转换器15与低通滤波器14电气连接，将检测电流的
模拟信号转换为数字信号。
[0046] 通信模块16集成了无线与有线两种通讯方式。有线通信方式提供两种通信接口，分别为带屏蔽的通信电缆接口和通信光纤接口，无线通信方式提供wifi及蓝牙的通信模块。
[0047] 显示终端2由控制部件21、工作状态指示部件22、输出显示部件23、通信接口24、电源接口25构成。
[0048] 控制部件21由挡位单元211、退磁单元212、通信单元213构成。挡位单元211控制调节差分放大器13放大倍数对应的低通滤波器14的滤波参数，实现不同被测电流范围的测量功能。退磁单元212直接控制聚磁环11上的退磁线圈113，用以多次测量后校正检测装置零点，降低测量误差。通信单元213直接控制巨磁电阻传感器1与显示终端2的通信方式，可根据测试现场环境条件选择不同的通信类型。
[0049] 工作状态指示部件22用以指示电缆缓冲层电流检测装置的工作状态，至少包含三种状态：正常、过载、关闭状态。
[0050] 输出显示部件23为工业级
液晶显示器，也可由工控机构成，用于输出显示检测电流的数字信号。
[0051] 通信接口24用以与巨磁电阻传感器1检测的电流信号进行通信，与巨磁电阻传感器1通过无线或有线的方式连接，配备的有线连接可采用带有屏蔽层的同轴通信电缆或光纤，无线连接通过wifi或蓝牙方式。
[0052] 本实施例中，巨磁电阻传感器1与显示终端2提供了同轴电缆、光纤、wifi及蓝牙4种通信方式，可根据被测电缆与显示终端2的距离及现场条件进行选择，能够有效缩短测试时间，提高现场测试效率，同时预留多种通信接口有利于在线监测及带电检测两种检测模式的切换，扩展了检测装置的应用场景。
[0053] 电源接口25用以提供显示终端的工作电压。
[0054] 电源3由电源31和电源32构成，电源31为巨磁电阻传感器1提供所需的工作电压，电源32为显示终端2提供所需的工作电压。磁阻芯片12要求的电压是直流电压，电压幅值≤15V。显示终端2的电压可根据设计提供交流50Hz的市电电压或一定幅值的直流电压。
[0055] 电缆缓冲层电流检测装置带电检测工作步骤为：
[0056] 1、将巨磁电阻传感器1安装于测试品上；
[0057] 2、分别连接通信模块16与通信接口24，使巨磁电阻传感器1与显示终端2进行通信。
[0058] 3、打开电源31，使巨磁电阻传感器1处于工作状态，为避免烧毁巨磁电阻传感器1，接通前将挡位调节至测试量程的最大值；
[0059] 4、打开电源32，使显示终端2工作，观察工作状态指示部件22处于正常状态时，开始测试；
[0060] 5、调节控制部件21的挡位单元211选择合适的测量范围，通过输出显示部件23读取测试数值；
[0061] 6、需要连续多次测量时，需要通过控制部件21的退磁单元212直接控制聚磁环11上的退磁线圈113，实现检测装置零点校正，降低测量误差。
[0062] 7、测量结束后，关闭电源32和电源31，断开通信模块16与通信接口24，将将巨磁电阻传感器1从被测试品上拆卸。
[0063] 8、电缆缓冲层电流检测装置在线监测测试工作模式时，每个一定时间重复上述步骤4～6。
[0064] 实施例二
[0065] 为了更好地说明本实用新型在电缆缓冲层缺陷电流检测方法，给出如下实施方案：
[0066] 图6为本实用新型实施例在电缆系统的检测缓冲层缺陷电流的安装示意图，如图6所示，电缆系统由电缆终端4、电力电缆5、电缆接地线6及保护接地箱7构成。电力电缆5的典型结构如图7所示，包括导体51、导体屏蔽52、绝缘层53、绝缘屏蔽54、缓冲层55、金属护层56及外护层57。电力系统运行中，电缆系统典型的接地方式为一端直接接地，一端通过保护接地箱7接地。
[0067] 巨磁电阻传感器1安装于直接接地端的电缆接地线6上，通过通信模块16与显示终端2进行通信，本实施方案给出的电缆缓冲层电流检测装置工作于无线通讯方式的场景。具体测试过程如实施例一所述，此处不再赘述。
[0068] 本实用新型实施例提供的上述技术方案及附图，用于对本实用新型的进一步说明而非限制，另外应当说明的是，本领域普通技术人员应当知晓，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的范围。
