摘 要電纜故障定點(diǎn)儀畢業(yè)論文摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電力輸電的要求越來越高，為了避免在地面上錯(cuò)綜復(fù)雜的電線對(duì)人們的生活帶來不便，在城市中大量的使用地埋電纜，地埋電纜線一旦發(fā)生故障，電力的維修的首要任務(wù)是精確定出地埋電纜的故障點(diǎn)本文根據(jù)電纜故障點(diǎn)高壓放電時(shí)產(chǎn)生的聲音和磁信號(hào)，計(jì)算出磁、聲信號(hào)到達(dá)接收端的時(shí)間差，可快速準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)本文針對(duì)上述需求，用能響應(yīng)微弱振動(dòng)的壓電陶瓷探頭探測(cè)高壓放電時(shí)產(chǎn)生的（振動(dòng)）聲音信號(hào)，用磁棒線圈探測(cè)高壓放電時(shí)產(chǎn)生的電磁信號(hào)，設(shè)計(jì)了微弱振動(dòng)信號(hào)的低噪聲帶通放大和50Hz陷波的模擬放大電路，和兼?zhèn)潆娎|路徑探測(cè)與聲磁同步定點(diǎn)的磁感應(yīng)信號(hào)放大電路等硬件系統(tǒng)，以及相應(yīng)功能的軟件實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該儀器對(duì)達(dá)到了地埋電纜電纜故障點(diǎn)定點(diǎn)效果良好，且具有環(huán)境噪音屏蔽關(guān)鍵詞：電纜故障定點(diǎn)儀 聲磁時(shí)間差 50Hz陷波AbstractWith the development of society, people's requirement of power transmission is higher and higher, in order to avoid the inconvenience of intricate wire on the ground in people's lives,people increasingly prefer to cover the cable under the ground .But ,come problems at the same time ,if the cable under the ground has any faults,it is very difficult to recognise where points of fault are located from the ground, which leads to inconvenience for electrical maintenance . Based on the signal of sound and magnetism which emerges when high voltage discharging on point of fault in the cable , and calculation the time difference between magnetic signal and sound signal to reach the receiver, you can quickly and accurately find the point of failure.In response to these needs, the response to the weak vibration of piezoelectric ceramic probe to detect the high-pressure discharge (vibration), sound signals, electromagnetic signals generated when the bar magnet coil to the detection of high-pressure discharge, design the low noise of the weak vibration signal the vocal cords passenlarge and 50HZ notch analog amplifier circuit, and both the synchronization point magnetic induction signal in the cable path detection and sound, and magnetic amplifier hardware system, and the corresponding features of the software.The experiment shows that the instrument can quickly and accurately fix the point of cable fault .And ,what`s more ,it has the characteristics of ambient noise shielding and automatically mute when people touch close to it.Keywords: Cable faults tester Time difference between sound and magnetic 50Hz notch 目 錄 i目 錄第一章 緒 論 11.1 電纜故障定點(diǎn)儀概述 11.2 電纜故障性質(zhì)與定位及精確定位 21.2.1 電纜故障性質(zhì) 21.2.2 電纜故障點(diǎn)預(yù)定位方法及其比較 21.2.3電力電纜故障點(diǎn)精確定位與電纜識(shí)別方法 6第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析 92.1 系統(tǒng)框圖 92.2 壓電陶瓷的特性 92.3 電磁波傳感器設(shè)計(jì) 112.4 聲路前置帶通濾波器電路 112.5 陷波器與網(wǎng)絡(luò)匹配電路 142.6 功率放大器電路 162.7 磁信號(hào)通道的硬件結(jié)構(gòu) 182.8 欠采樣技術(shù)及理論分析 222.8.1 欠采樣目的 222.8.2 采樣的方法 222.8.3 采樣保持電路的分析 232.8.4 低通濾波器的設(shè)計(jì) 272.8.5 模擬開關(guān) 292.9 系統(tǒng)供電電路 302.10 比較器電路 31第三章 單片機(jī)及軟件 333.1 核心控制單元 333.2 軟件部分 34第四章 總結(jié)與展望 374.1 總 結(jié) 374.2展 望 37致 謝 39參考文獻(xiàn) 41 第一章 緒 論 7第一章 緒 論1.1 電纜故障定點(diǎn)儀概述[1]近些年,因?yàn)殡娏﹄娎|有其安全性和"可靠"隱蔽的性能等優(yōu)點(diǎn)，它在城市的電力網(wǎng)絡(luò)中得到了越來越多的應(yīng)用。

但是,由于電纜多埋于地下，一旦發(fā)生故障，尋找故障點(diǎn)是一項(xiàng)非常困難的工作怎么能準(zhǔn)確并且"迅速"而又低成本地尋找到電力電纜的故障并想辦法排除，迅速恢復(fù)供電，盡可能減少停電的時(shí)間，并削弱因停電而帶來的損失，這已經(jīng)成了電力部門和生活用電越來越關(guān)注的問題很長(zhǎng)時(shí)間以來，工程師們?cè)趯?shí)踐中積累了許多查詢故障點(diǎn)的方法，尤其是隨著新的技術(shù)的發(fā)展，不斷提出來了一些新的理論與方法也電力電纜的故障檢測(cè)一般可分為兩個(gè)步驟,一是故障測(cè)距，二是精確定點(diǎn)因?yàn)殡娎|線在實(shí)際應(yīng)用中,一般是左右彎曲、上下波動(dòng), 而并不是直線傳輸所以,在實(shí)際測(cè)距中所得到的測(cè)量結(jié)果有可能和實(shí)際測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)之間的距離有所偏差,這也是下一步精確定點(diǎn)時(shí)所要做的工作在電纜的故障進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)中, 全部故障率的90% 以上的都是電力電纜的高阻故障，其他的故障只是少數(shù)若想精確定點(diǎn)高阻故障，一般的方法有：1，聲測(cè)法(包含聲磁同步法)；2，聲磁傳播時(shí)間差測(cè)量法目前情況, 最為經(jīng)濟(jì)有效的故障定點(diǎn)方法是聲磁傳播時(shí)間差法,采用聲磁同步法的優(yōu)點(diǎn)是能判別出聲音最大信號(hào)點(diǎn)的,而聲測(cè)法且做不到儀器根據(jù)接收到的放電時(shí)產(chǎn)生的聲波和放電時(shí)產(chǎn)生的電磁波,并計(jì)算聲磁信號(hào)的時(shí)間差,然后顯示距離，這樣就可以精確地看到測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離。

本系統(tǒng)采用聲音信號(hào)與磁信號(hào)傳播時(shí)間差的測(cè)量法,研究了電力電纜尋跡與故障精確定點(diǎn)儀利用壓電陶瓷接受聲音和線圈接受磁信號(hào)，然后把信號(hào)經(jīng)過濾波器與放大器等硬件結(jié)構(gòu),編寫單片機(jī)的計(jì)算程序,實(shí)現(xiàn)了電力電纜尋跡與故障精確定點(diǎn)的功能為電力電纜故障的測(cè)尋提供了一種有效的手段以前的電纜故障定點(diǎn)儀，主要是噪聲大，靈敏度低，準(zhǔn)確性較差，容易造成故障點(diǎn)誤判，給電力電纜的維修帶來不便1.2電纜故障性質(zhì)與定位及精確定位[2]1.2.1 電纜故障性質(zhì)快速地判斷電纜故障的性質(zhì)與故障原因?qū)Ψ治雠c判定出故障點(diǎn)都是十分重要目前，基于測(cè)試故障技術(shù)的水平和發(fā)生故障的點(diǎn)電阻值的大小，電纜故障大概可以分為以下幾種：1，開路故障；2，低阻故障；3，高阻故障；4，閃絡(luò)故障及外護(hù)套故障等電纜故障的原因有：機(jī)械造成的損傷，在電纜故障中占很大的比例，主要原因是安裝時(shí)受到損傷、外力破壞等絕緣受潮，主要原因是護(hù)套穿孔、終端盒密封不良及電纜制造不良絕緣老化，其重要的因素是電纜經(jīng)常過負(fù)載地運(yùn)行而產(chǎn)生電纜過熱電力電纜故障的原因還有過電壓、材料的制作缺陷以及制作工藝不完整等1.2.2 電纜故障點(diǎn)預(yù)定位方法及其比較1．電橋法電橋法曾經(jīng)非常受人們歡迎并是常用的方法，它的工作原理是利用電力電纜的直流電阻與其長(zhǎng)度成正比，電橋法適用于檢測(cè)低阻接地、外護(hù)套和短路故障，其電路原理圖見圖1.1所示。

但是它的缺陷是：當(dāng)檢測(cè)三相低阻故障時(shí)，因?yàn)闆]有完好的做比較的相，這樣就沒有辦法進(jìn)行測(cè)試 如果故障時(shí)是高阻故障，我們可以運(yùn)用高壓去燒穿故障點(diǎn)，把高阻的故障點(diǎn)擊穿變?yōu)榈妥璧墓收显偃y(cè)量，但并不是所有的高阻故障都可以燒穿為低阻故障，這樣就限制了這種方法的運(yùn)用圖1.1 電橋法電路原理2．低壓脈沖反射法低壓脈沖反射法適合于檢測(cè)低阻(一般是低于10倍波阻抗)、接地和開路故障，而且還能夠測(cè)量電纜的全部長(zhǎng)度以及電波在電纜中傳播的速度如果電纜出現(xiàn)了低阻或接地故障，故障電阻與電纜特性阻抗的并聯(lián)就是故障點(diǎn)處的等效阻抗，若故障點(diǎn)處的電阻變小，則反射波形變的也更明顯，當(dāng)故障電阻降低為零時(shí)就成為了全反射因?yàn)闇y(cè)試儀器輸入端的等效阻抗(測(cè)試儀器的輸入阻抗)遠(yuǎn)大于電力電纜的特性阻抗，所以能夠在測(cè)試端產(chǎn)生同極性的反射脈沖，然而在低阻和接地故障處，因?yàn)殡娏﹄娎|的故障電阻小于電纜特性的阻抗，當(dāng)300V左右的入射脈沖輸入到電纜后能在低阻和接地故障點(diǎn)產(chǎn)生反極性脈沖，該波形可以傳輸?shù)綔y(cè)試端被儀器接收，每一個(gè)接收到的反極性脈沖的下降沿就是故障點(diǎn)的反射波形如果電力電纜出現(xiàn)了開路故障，故障電阻與電纜特性阻抗的串聯(lián)就是電纜故障的等效阻抗，若故障點(diǎn)是開路故障，那么故障電阻就是無(wú)窮大，在開路故障時(shí)，輸入到電纜的入射脈沖將產(chǎn)生全反射，在測(cè)試端能夠收到同極性的反射脈沖，并且接收到的同極性的脈沖的上升沿就是故障點(diǎn)產(chǎn)生的反射的波形。

低壓脈沖反射法的電路也非常簡(jiǎn)單，見圖1.2所示，電纜接頭處的特性阻抗一般情況下會(huì)變的比較大，此時(shí)，反射波和入射波完全同極性并且電纜特性阻抗比“T接”處的等效阻抗大，因此在此處入射波的極性與反射波的極性相反 圖1.2 低壓脈沖發(fā)射法測(cè)線電路圖3．直流高壓閃絡(luò)法 直流高壓閃絡(luò)法簡(jiǎn)稱直閃法，主要是應(yīng)用于檢測(cè)高阻閃絡(luò)故障，高壓檢測(cè)設(shè)備若把電壓上升到某確定的值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿根據(jù)取樣方式的不同，我們把直流高壓閃絡(luò)法分為電壓取樣法和電流取樣法現(xiàn)在以電壓取樣法為例，其電路原理圖見圖1.3所示圖1.3 直流高壓閃絡(luò)電壓取樣法電路圖利用直流高壓閃絡(luò)法得到的波形不僅簡(jiǎn)單，而且容易理解但是缺點(diǎn)是不能多次重復(fù)地使用該方法，原因是有些故障點(diǎn)在經(jīng)歷若干次高壓閃絡(luò)放電之后，故障點(diǎn)的電阻就變得比較小，因此不能夠再用直流高壓閃絡(luò)法進(jìn)行檢測(cè)，所以在實(shí)際檢測(cè)作業(yè)中及時(shí)保存進(jìn)行直流高壓閃絡(luò)法測(cè)試所得的波形是非常必要的但是并不是每次檢測(cè)都能得到故障點(diǎn)的波形，因此在檢測(cè)時(shí)不僅要仔細(xì)觀察儀器波形，還要特別留意電壓是否突然變小或直流泄電流是否突然變大等現(xiàn)象4．沖擊高壓閃絡(luò)法沖擊高壓閃絡(luò)法主要是應(yīng)用于直流高壓閃絡(luò)法不能夠測(cè)試到的泄漏性高阻故障，并且也能夠?qū)﹂W絡(luò)性高阻故障進(jìn)行測(cè)試。

對(duì)于泄漏性的高阻故障點(diǎn)，若運(yùn)用直流高壓閃絡(luò)法，因?yàn)榱鬟^故障點(diǎn)的電流比較大，很大一部分高電壓都被分。