一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置的製作方法
2023-12-07 08:50:26 1
專利名稱：一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統檢測技術，特別涉及一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置。適用於電線電纜運行或斷電狀態下進行電纜尋蹤探測或檢測識別的技術領域，尤其適合在電力配電或輸電電纜在接地缺失或不良或單端接地的情況下對電纜進行尋蹤探測和檢測識別。
背景技術：
電力電纜在現在的社會中起著越來越重要的作用，它常用於傳輸和分配電能。在城市中，電纜的探測和檢測是開展有效管理的重要技術手段。但由於城市建設中大量地表建築物體的改變，以及電力電纜接地缺失或不良等惡劣的工況，給電纜的探測和檢測識別帶來了較大的困難。現有電力電纜識別方法，脈衝極性法、音頻信號法、電壓法及電阻法均只能識別停·運電纜或電纜二端接地良好的電纜，授權公告號為CN 101603995 B的發明專利提出一種電纜檢測裝置及其實現檢測的方法。該發明採用可控開關元件，通過在動力線路的用戶端或末端連續瞬間接通後關掉，在線路中產生一個連續的瞬間脈衝電流，並通過追蹤這個脈衝電流實現電纜檢測。公開號為CN 1564006A的發明專利提出一種電力電纜的識別方法。該發明將待識別的電纜一端外接低壓交流電源、開關和電流表，電纜的另一端接地，將一電流檢測儀的感應裝置套裝或貼合在工作位置的電纜上，通過拉、合接在電纜一端的開關，觀察電流檢測儀上是否有與電流表同時流過的、且大小相等的電流信號，判斷與外接電流的電纜是否與工作位置的電纜為同一根電纜，該發明專利要求電纜的線芯或外保護層至少有一樣是一端接地的。雖然申請公布號為CN 102331545A的發明專利提出的一種採用注入非對稱方波信號實現電纜在線識別的方法可以實現在不停運的工作條件下安全、可靠地檢測目標電纜，但是要求電纜兩端接地良好。在實際工況中，大量存在接地不良，無接地等情況，對依賴完整迴路注入信號和檢測識別的上述技術方法，存在無法檢測和識別的缺陷。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置。按照本發明的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置，採用電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法實現了電纜的在線運行且電纜單端或兩端接地缺失或不良情況下的準確識別和尋蹤探測，提高了各種工況的適應性。並且本發明接線方便、設備小巧、操作簡單，以低成本實現電纜準確識別，節約大量人力物力，提高了電纜識別的效率和準確度。按照本發明的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，包括被測電纜、交流信號發生器、電容耦合傳感器、電流互感器、信號接收器和連接導線。電容器裝置與被測電纜緊貼且接近被識別目標電纜的源端(也稱信號輸入端)或遠端(也稱信號檢測端)。交流信號源、電容耦合傳感器、電流互感器、電纜內部金屬層、信號接收器和大地構成一迴路，此迴路與各設備先後順序或交流信號輸入形式(交流信號與電容器串聯輸入或先通過互感器耦合再通過電容器耦合輸入到目標電纜源端的金屬層。)無關。優選的是所述電容耦合傳感器由金屬裝置和電纜裡面的金屬層組成，電纜裡面的金屬層和外面的金屬裝置構成電容器。優選的是所述電容裝置靠近電纜面的結構為曲面結構。優選的是所述電容器裝置材質為金屬材質。優選的是所述電容器裝置材質為銅。優選的是外加電容器裝置的面積與電纜的離開距離是可調節的。 優選的是組成電容器裝置的材料繞電纜圓周外層護套局部包圍。優選的是組成電容器裝置的材料繞電纜圓周外層護套全包圍。優選的是所述的電流互感器是鉗形電流互感器。優選的是所述電流互感器採用矽鋼片材料。優選的是所述電流互感器採用坡莫合金材料。優選的是所述被測電纜為一根或一根以上電纜。優選的是所述的電纜內部金屬層為金屬導線。按照本發明的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法，交流信號發生器產生交流信號，交流信號與電容器串聯輸入或通過互感器二次或多次耦合感應輸入進一組電纜中目標電纜的源端，通過該電纜內部金屬層傳遞到電纜的遠端。在電纜的另外一端分別通過電容耦合傳感器或電流互感器耦合出電纜內部金屬層上的交流信號，並通過接收器檢測出的各耦合輸出交流信號的相位和強度來識別和探測目標電纜。耦合輸出的交流信號與源端的交流信號同相位且強度最大的輸出交流信號所在的電纜既是目標電纜，其他非目標電纜的交流信號均為反相且信號強度比目標電纜的信號強度弱。優選的是通過設定不同的電容器參數，實現阻斷直流信號，導通交流信號的檢測目的。優選的是在高電壓部位需要非接觸的情況下，實現交流信號的有效輸入或檢出。優選的是檢測的目標電纜為單端或二端接地良好，兩端接地缺失或不良的狀態或者單端接地、缺少、不良任意情況。優選的是不需要改變原來電纜狀態，不需要斷開電纜二端與輸配電設備間的連接，簡單輸入交流信號源，形成電路檢測閉合迴路，適用於目標電纜正常運行和斷電的狀態。優選的是一組電纜中目標電纜以外的其他電纜處於任何接地狀態不影響檢測結果。優選的是一組電纜中目標電纜以外的其他電纜處於帶電運行狀態或停電狀態不影響檢測結果。優選的是交流信號與電容器串聯輸入或通過互感器二次或多次耦合感應輸入到目標電纜源端的金屬層。優選的是本發明應用於電纜尋蹤探測和檢測尋蹤模式的強度尋蹤探測和均分尋蹤探測。—種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置，應用於電纜識別和尋蹤探測，尤其適合運行電纜且單端接地或接地缺失或不良的狀態，該裝置包含信號發生器、電容耦合傳感器、電流互感器、信號接收器、連接導線等。通過以下幾個步驟實現識別
I、將電容裝置緊貼在目標被測電纜源端表面，電纜裡面的金屬層和外面金屬裝置形成一個電容器。組成電容器裝置的材料可以根據實際現場工況選擇合適寬度並繞電纜圓周外層護套全包圍或局部包圍電纜。2、外部交流信號源一端接電容器裝置，另外一端接大地或電容通過導線直接接大地，交流信號與電容器串聯輸入或通過互感器二次或多次耦合感應輸入進一組電纜中目標電纜的源端，通過該電纜內部金屬層傳遞到遠端。3、在遠端通過互感器或電容器裝置或這二種設備兼用和信號接收器檢測各電纜的輸出交流信號，按相位和信號強度綜合識別被測目標電纜，按照電路原理可得同相位和信號最大即為目標電纜的遠端，其他電纜如有信號則是反相信號。本方法的理論依據如下
A.電容器的電容容量與極板的面積S成正比，與極板間的距離d成反比；容抗與電容器容量、頻率成反比。適當改變外加電容器裝置的面積就會改變電容容量，隨之改變容抗，也就改變了遠端信號強度。B.基爾霍夫電流定律對於任意一個集中參數電路中的任意一個結點或閉合面，在任何時刻，通過該結點或閉合面的所有支路電流代數和等於零。有上述方案可見，交流信號與電容器串聯輸入或通過互感器二次或多次耦合感應輸入進一組電纜中目標電纜源端的金屬層。在該組電纜的遠端分別通過電容器或互感器耦合出電纜內部金屬層上的電流，並通過接收器檢測出各耦合輸出的交流信號的相位和強度，選擇一個相位與其他相位相反的或與輸入端交流信號同相位的耦合輸出信號所在的電纜即為目標電纜。同時本發明還應用於電纜尋蹤探測和檢測尋蹤模式的強度尋蹤探測和均分尋蹤探測。本發明通過電容非接觸耦合很好地解決電纜單端接地或接地缺失或不良的情況下的電纜識別和電纜的尋蹤探測，而且不需要斷開電纜二端與輸配電設備間的連接。簡化了電纜識別的操作，提高準確性。本發明方法同樣適合目標電纜處於斷電狀態下的識別，本發明不僅適合多根電纜的識別和尋蹤探測，而且也適用於單根電纜的識別和尋蹤探測。與現有技術相比，本發明具有設計簡單合理、複雜工況適應性強、準確率高，對電纜識別和尋蹤探測領域具有良好的使用價值。
圖I是按照本發明的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置在電纜單端接地情況下的測試裝置的一優選實施例的示意圖。圖2是按照本發明的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置在電纜二端接地缺失情況下的測試裝置的一優選實施例的示意圖。圖3是圖I所示一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置在電纜單端接地情況下的測試裝置的一優選實施例的電路模型示意圖。圖4是圖2所示一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置在電纜二端接地缺失情況下的測試裝置的一優選實施例的電路模型示意圖。、
圖5是按照本發明一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置二根以上電纜單端接地情況測試裝置的一優選實施例的接線示意圖。圖6是圖5所示一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置二根以上電纜單端接地情況測試裝置的一優選實施例的原理示意圖。圖7是按照本發明一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置二根以上電纜二端接地缺失情況測試裝置的一優選實施例的接線示意圖。
圖8是圖7所示一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置二根以上電纜二端接地缺失情況測試裝置的一優選實施例的原理示意圖。圖9是按照本發明一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置的信號源多次耦合輸入情況示意圖。圖中，I.交流信號發生器、2.電纜線芯、3.電纜鎧裝、4.外護套、5.電容耦合傳感器、6.電流互感器、7.電容裝置連接導線、AC.交流信號發生器、C.電容耦合傳感器、R.線路電阻和接地電阻的和、CT.電流互感器、LI.電纜1、L2.電纜2、L3.電纜3、Rl.電纜LI線路電阻、R2.電纜L2線路電阻、R3電纜L3線路電阻、R4.大地電阻。
具體實施例方式實施例I :
如圖5所示，一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置2根以上電纜單端接地情況下的測試裝置。把交流信號發生器(I)的一端接大地，接地電阻小於4歐姆，另外一端接電容器裝置，電容器裝置包裹或接近目標電纜的源端。交流信號與電容器串聯輸入或通過互感器二次或多次耦合感應輸入進一組電纜中目標電纜源端的金屬層，該組電纜的遠端用電流互感器(6)採樣，電流互感器(6)採樣輸出二端連接信號接收器。信號接收器顯示的輸出交流信號的相位與源端交流信號的相位相同就是目標電纜，反之不是目標電纜。實施例2
如圖7所示，一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置2根以上電纜二端接地缺失情況下的測試裝置。把交流信號發生器(I)的一端接大地，接地電阻小於4歐姆，另外一端接電容器裝置，電容器裝置包裹或接近目標電纜的源端。交流信號與電容器串聯輸入或通過互感器二次或多次耦合感應輸入進一組電纜中目標電纜源端的金屬層。該組電纜的遠端用電容器裝置包裹或接近電纜進行感應採樣，電容器裝置連接信號接收器，信號接收器另外一端接大地，接地電阻小於4歐姆。信號接收器顯示的相位與源端交流信號的相位相同就是目標電纜，反之不是目標電纜。按照本發明的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置的技術方案包括以上所述各部分的任意組合。
權利要求
1.一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，包含被測電纜、信號接收器和連接導線，其特徵在於還包含交流信號發生器、電容耦合傳感器和電流互感器，電容器裝置與被測電纜緊貼且接近被識別目標電纜的源端(信號輸入端)或遠端(檢測端)，交流信號源、電容耦合傳感器、電流互感器、電纜內部金屬層、信號接收器和大地構成一迴路，此迴路與各設備先後順序無關，交流信號與電容器串聯輸入或先通過互感器耦合再通過電容器耦合輸入到目標電纜源端的金屬層。
2.如權利要求I所述的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特徵在於所述電容耦合傳感器由金屬裝置和電纜裡面的金屬層組成，電纜裡面的金屬層和外面的金屬裝置構成電容器。
3.如權利要求2所述的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特徵在於所述電容裝置靠近電纜面處的結構為曲面結構。
4.如權利要求1-3中任一項所述的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特徵在於所述電容器裝置材質為金屬材質。
5.如權利要求4所述的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特徵在於所述電容器裝置材質為銅。
6.如權利要求1-3中任一項或5所述的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特徵在於外加電容器裝置的面積與電纜的離開距離是可調節的。
7.如權利要求6所述的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特徵在於組成電容器裝置的材料繞電纜圓周外層護套局部包圍電纜。
8.如權利要求6所述的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特徵在於組成電容器裝置的材料繞電纜圓周外層護套全包圍電纜。
9.如權利要求1-3中任一項或5或7或8所述的一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特徵在於所述的電流互感器是鉗形電流互感器。
10.一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法，其特徵在於交流信號發生器產生交流信號，交流信號與電容器串聯輸入或通過互感器二次或多次耦合感應輸入進一組電纜中目標電纜的源端，通過該電纜內部金屬層傳遞到另外一端，在電纜的另外一端分別通過電容耦合傳感器或電流互感器耦合出電纜內部金屬層上的電流，並通過信號接收器檢測出各耦合輸出的交流信號的相位和強度，遠端被檢測的電纜的交流信號與源端的交流信號同相位且強度最大的既是目標電纜，其他非目標電纜的交流信號均為反相且信號強度比目標電纜的信號強度弱。
全文摘要
一種基於電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置，包含被測電纜、交流信號發生器(1)、電容耦合傳感器(5)、電流互感器(6)、信號接收器和連接導線。交流信號與電容器串聯輸入或通過互感器二次或多次耦合感應輸入進一組電纜中目標電纜源端的金屬層，在被測電纜的遠端分別通過電容耦合傳感器(5)或電流互感器(6)耦合出電纜內部金屬層上的電流。耦合輸出的交流信號的相位與輸入端交流信號相位相同的輸出交流信號所在電纜即為目標電纜。本發明很好地解決了電纜單端接地、接地缺失和不良情況下的電纜識別和尋蹤探測，應用於電纜在線運行和斷電的條件下，而且接線方便、以低成本實現電纜準確識別，提高了電纜識別效率和準確度。
文檔編號G01R31/02GK102735994SQ201210236190
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者何少林, 吳成才, 賈曉剛 申請人:浙江圖維電力科技有限公司