專利名稱：一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)檢測技術(shù)，特別涉及一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置。適用于電線電纜運(yùn)行或斷電狀態(tài)下進(jìn)行電纜尋蹤探測或檢測識別的技術(shù)領(lǐng)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(jìn)行尋蹤探測和檢測識別。
背景技術(shù)：
電力電纜在現(xiàn)在的社會中起著越來越重要的作用，它常用于傳輸和分配電能。在城市中，電纜的探測和檢測是開展有效管理的重要技術(shù)手段。但由于城市建設(shè)中大量地表建筑物體的改變，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(xiàn)有電力電纜識別方法，脈沖極性法、音頻信號法、電壓法及電阻法均只能識別停·運(yùn)電纜或電纜二端接地良好的電纜，授權(quán)公告號為CN 101603995 B的發(fā)明專利提出一種電纜檢測裝置及其實(shí)現(xiàn)檢測的方法。該發(fā)明采用可控開關(guān)元件，通過在動力線路的用戶端或末端連續(xù)瞬間接通后關(guān)掉，在線路中產(chǎn)生一個連續(xù)的瞬間脈沖電流，并通過追蹤這個脈沖電流實(shí)現(xiàn)電纜檢測。公開號為CN 1564006A的發(fā)明專利提出一種電力電纜的識別方法。該發(fā)明將待識別的電纜一端外接低壓交流電源、開關(guān)和電流表，電纜的另一端接地，將一電流檢測儀的感應(yīng)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(guān)，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(fā)明專利要求電纜的線芯或外保護(hù)層至少有一樣是一端接地的。雖然申請公布號為CN 102331545A的發(fā)明專利提出的一種采用注入非對稱方波信號實(shí)現(xiàn)電纜在線識別的方法可以實(shí)現(xiàn)在不停運(yùn)的工作條件下安全、可靠地檢測目標(biāo)電纜，但是要求電纜兩端接地良好。在實(shí)際工況中，大量存在接地不良，無接地等情況，對依賴完整回路注入信號和檢測識別的上述技術(shù)方法，存在無法檢測和識別的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于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(fā)明的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置，采用電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法實(shí)現(xiàn)了電纜的在線運(yùn)行且電纜單端或兩端接地缺失或不良情況下的準(zhǔn)確識別和尋蹤探測，提高了各種工況的適應(yīng)性。并且本發(fā)明接線方便、設(shè)備小巧、操作簡單，以低成本實(shí)現(xiàn)電纜準(zhǔn)確識別，節(jié)約大量人力物力，提高了電纜識別的效率和準(zhǔn)確度。按照本發(fā)明的一種基于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(fā)生器、電容耦合傳感器、電流互感器、信號接收器和連接導(dǎo)線。電容器裝置與被測電纜緊貼且接近被識別目標(biāo)電纜的源端(也稱信號輸入端)或遠(yuǎn)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(nèi)部金屬層、信號接收器和大地構(gòu)成一回路，此回路與各設(shè)備先后順序或交流信號輸入形式(交流信號與電容器串聯(lián)輸入或先通過互感器耦合再通過電容器耦合輸入到目標(biāo)電纜源端的金屬層。)無關(guān)。優(yōu)選的是所述電容耦合傳感器由金屬裝置和電纜里面的金屬層組成，電纜里面的金屬層和外面的金屬裝置構(gòu)成電容器。優(yōu)選的是所述電容裝置靠近電纜面的結(jié)構(gòu)為曲面結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是所述電容器裝置材質(zhì)為金屬材質(zhì)。優(yōu)選的是所述電容器裝置材質(zhì)為銅。優(yōu)選的是外加電容器裝置的面積與電纜的離開距離是可調(diào)節(jié)的。 優(yōu)選的是組成電容器裝置的材料繞電纜圓周外層護(hù)套局部包圍。優(yōu)選的是組成電容器裝置的材料繞電纜圓周外層護(hù)套全包圍。優(yōu)選的是所述的電流互感器是鉗形電流互感器。優(yōu)選的是所述電流互感器采用矽鋼片材料。優(yōu)選的是所述電流互感器采用坡莫合金材料。優(yōu)選的是所述被測電纜為一根或一根以上電纜。優(yōu)選的是所述的電纜內(nèi)部金屬層為金屬導(dǎo)線。按照本發(fā)明的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法，交流信號發(fā)生器產(chǎn)生交流信號，交流信號與電容器串聯(lián)輸入或通過互感器二次或多次耦合感應(yīng)輸入進(jìn)一組電纜中目標(biāo)電纜的源端，通過該電纜內(nèi)部金屬層傳遞到電纜的遠(yuǎn)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(nèi)部金屬層上的交流信號，并通過接收器檢測出的各耦合輸出交流信號的相位和強(qiáng)度來識別和探測目標(biāo)電纜。耦合輸出的交流信號與源端的交流信號同相位且強(qiáng)度最大的輸出交流信號所在的電纜既是目標(biāo)電纜，其他非目標(biāo)電纜的交流信號均為反相且信號強(qiáng)度比目標(biāo)電纜的信號強(qiáng)度弱。優(yōu)選的是通過設(shè)定不同的電容器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)阻斷直流信號，導(dǎo)通交流信號的檢測目的。優(yōu)選的是在高電壓部位需要非接觸的情況下，實(shí)現(xiàn)交流信號的有效輸入或檢出。優(yōu)選的是檢測的目標(biāo)電纜為單端或二端接地良好，兩端接地缺失或不良的狀態(tài)或者單端接地、缺少、不良任意情況。優(yōu)選的是不需要改變原來電纜狀態(tài)，不需要斷開電纜二端與輸配電設(shè)備間的連接，簡單輸入交流信號源，形成電路檢測閉合回路，適用于目標(biāo)電纜正常運(yùn)行和斷電的狀態(tài)。優(yōu)選的是一組電纜中目標(biāo)電纜以外的其他電纜處于任何接地狀態(tài)不影響檢測結(jié)果。優(yōu)選的是一組電纜中目標(biāo)電纜以外的其他電纜處于帶電運(yùn)行狀態(tài)或停電狀態(tài)不影響檢測結(jié)果。優(yōu)選的是交流信號與電容器串聯(lián)輸入或通過互感器二次或多次耦合感應(yīng)輸入到目標(biāo)電纜源端的金屬層。優(yōu)選的是本發(fā)明應(yīng)用于電纜尋蹤探測和檢測尋蹤模式的強(qiáng)度尋蹤探測和均分尋蹤探測?！N基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置，應(yīng)用于電纜識別和尋蹤探測，尤其適合運(yùn)行電纜且單端接地或接地缺失或不良的狀態(tài)，該裝置包含信號發(fā)生器、電容耦合傳感器、電流互感器、信號接收器、連接導(dǎo)線等。通過以下幾個步驟實(shí)現(xiàn)識別
I、將電容裝置緊貼在目標(biāo)被測電纜源端表面，電纜里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(jù)實(shí)際現(xiàn)場工況選擇合適寬度并繞電纜圓周外層護(hù)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(dǎo)線直接接大地，交流信號與電容器串聯(lián)輸入或通過互感器二次或多次耦合感應(yīng)輸入進(jìn)一組電纜中目標(biāo)電纜的源端，通過該電纜內(nèi)部金屬層傳遞到遠(yuǎn)端。3、在遠(yuǎn)端通過互感器或電容器裝置或這二種設(shè)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(qiáng)度綜合識別被測目標(biāo)電纜，按照電路原理可得同相位和信號最大即為目標(biāo)電纜的遠(yuǎn)端，其他電纜如有信號則是反相信號。本方法的理論依據(jù)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(dāng)改變外加電容器裝置的面積就會改變電容容量，隨之改變?nèi)菘?，也就改變了遠(yuǎn)端信號強(qiáng)度。B.基爾霍夫電流定律對于任意一個集中參數(shù)電路中的任意一個結(jié)點(diǎn)或閉合面，在任何時刻，通過該結(jié)點(diǎn)或閉合面的所有支路電流代數(shù)和等于零。有上述方案可見，交流信號與電容器串聯(lián)輸入或通過互感器二次或多次耦合感應(yīng)輸入進(jìn)一組電纜中目標(biāo)電纜源端的金屬層。在該組電纜的遠(yuǎn)端分別通過電容器或互感器耦合出電纜內(nèi)部金屬層上的電流，并通過接收器檢測出各耦合輸出的交流信號的相位和強(qiáng)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(biāo)電纜。同時本發(fā)明還應(yīng)用于電纜尋蹤探測和檢測尋蹤模式的強(qiáng)度尋蹤探測和均分尋蹤探測。本發(fā)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(shè)備間的連接。簡化了電纜識別的操作，提高準(zhǔn)確性。本發(fā)明方法同樣適合目標(biāo)電纜處于斷電狀態(tài)下的識別，本發(fā)明不僅適合多根電纜的識別和尋蹤探測，而且也適用于單根電纜的識別和尋蹤探測。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有設(shè)計(jì)簡單合理、復(fù)雜工況適應(yīng)性強(qiáng)、準(zhǔn)確率高，對電纜識別和尋蹤探測領(lǐng)域具有良好的使用價值。


圖I是按照本發(fā)明的一種基于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(yōu)選實(shí)施例的示意圖。圖2是按照本發(fā)明的一種基于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(yōu)選實(shí)施例的示意圖。圖3是圖I所示一種基于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(yōu)選實(shí)施例的電路模型示意圖。圖4是圖2所示一種基于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(yōu)選實(shí)施例的電路模型示意圖。、
圖5是按照本發(fā)明一種基于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(yōu)選實(shí)施例的接線示意圖。圖6是圖5所示一種基于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(yōu)選實(shí)施例的原理示意圖。圖7是按照本發(fā)明一種基于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(yōu)選實(shí)施例的接線示意圖。
圖8是圖7所示一種基于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(yōu)選實(shí)施例的原理示意圖。圖9是按照本發(fā)明一種基于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(fā)生器、2.電纜線芯、3.電纜鎧裝、4.外護(hù)套、5.電容耦合傳感器、6.電流互感器、7.電容裝置連接導(dǎo)線、AC.交流信號發(fā)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(shí)施例方式實(shí)施例I :
如圖5所示，一種基于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(fā)生器(I)的一端接大地，接地電阻小于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(biāo)電纜的源端。交流信號與電容器串聯(lián)輸入或通過互感器二次或多次耦合感應(yīng)輸入進(jìn)一組電纜中目標(biāo)電纜源端的金屬層，該組電纜的遠(yuǎn)端用電流互感器(6)采樣，電流互感器(6)采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(biāo)電纜，反之不是目標(biāo)電纜。實(shí)施例2
如圖7所示，一種基于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(fā)生器(I)的一端接大地，接地電阻小于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(biāo)電纜的源端。交流信號與電容器串聯(lián)輸入或通過互感器二次或多次耦合感應(yīng)輸入進(jìn)一組電纜中目標(biāo)電纜源端的金屬層。該組電纜的遠(yuǎn)端用電容器裝置包裹或接近電纜進(jìn)行感應(yīng)采樣，電容器裝置連接信號接收器，信號接收器另外一端接大地，接地電阻小于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(biāo)電纜，反之不是目標(biāo)電纜。按照本發(fā)明的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法和裝置的技術(shù)方案包括以上所述各部分的任意組合。
權(quán)利要求
1.一種基于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(dǎo)線，其特征在于還包含交流信號發(fā)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(biāo)電纜的源端(信號輸入端)或遠(yuǎn)端(檢測端)，交流信號源、電容耦合傳感器、電流互感器、電纜內(nèi)部金屬層、信號接收器和大地構(gòu)成一回路，此回路與各設(shè)備先后順序無關(guān)，交流信號與電容器串聯(lián)輸入或先通過互感器耦合再通過電容器耦合輸入到目標(biāo)電纜源端的金屬層。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特征在于所述電容耦合傳感器由金屬裝置和電纜里面的金屬層組成，電纜里面的金屬層和外面的金屬裝置構(gòu)成電容器。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特征在于所述電容裝置靠近電纜面處的結(jié)構(gòu)為曲面結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特征在于所述電容器裝置材質(zhì)為金屬材質(zhì)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特征在于所述電容器裝置材質(zhì)為銅。
6.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)或5所述的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特征在于外加電容器裝置的面積與電纜的離開距離是可調(diào)節(jié)的。
7.如權(quán)利要求6所述的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特征在于組成電容器裝置的材料繞電纜圓周外層護(hù)套局部包圍電纜。
8.如權(quán)利要求6所述的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特征在于組成電容器裝置的材料繞電纜圓周外層護(hù)套全包圍電纜。
9.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)或5或7或8所述的一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的裝置，其特征在于所述的電流互感器是鉗形電流互感器。
10.一種基于電容傳感非接觸信號的輸入或檢出的方法，其特征在于交流信號發(fā)生器產(chǎn)生交流信號，交流信號與電容器串聯(lián)輸入或通過互感器二次或多次耦合感應(yīng)輸入進(jìn)一組電纜中目標(biāo)電纜的源端，通過該電纜內(nèi)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(nèi)部金屬層上的電流，并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(qiáng)度，遠(yuǎn)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(qiáng)度最大的既是目標(biāo)電纜，其他非目標(biāo)電纜的交流信號均為反相且信號強(qiáng)度比目標(biāo)電纜的信號強(qiáng)度弱。
全文摘要
一種基于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(fā)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(dǎo)線。交流信號與電容器串聯(lián)輸入或通過互感器二次或多次耦合感應(yīng)輸入進(jìn)一組電纜中目標(biāo)電纜源端的金屬層，在被測電纜的遠(yuǎn)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(nèi)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(biāo)電纜。本發(fā)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(yīng)用于電纜在線運(yùn)行和斷電的條件下，而且接線方便、以低成本實(shí)現(xiàn)電纜準(zhǔn)確識別，提高了電纜識別效率和準(zhǔn)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(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)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