DGC-H 電纜故障測試儀可測試各種型號的電力電纜（電壓等級1KV～35KV）和市話電纜、調(diào)頻通信電纜、同軸電纜及金屬架空線路上發(fā)生的短路、接地、高阻泄漏，高阻閃絡(luò)性故障和電纜的斷線、接觸不良等故障。并可測試電纜的長度和電波在電纜上的傳播速度。
隨著工業(yè)的快速發(fā)展，人們對電力的需求越來越大，電力電纜廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中。地埋電纜作為一種重要的電力電纜，在電力傳輸方面得到了普遍的應(yīng)用。相對于架空線路，地埋電纜在傳輸能力方面符合更高的要求，在鋪設(shè)方面更加節(jié)省空間，節(jié)省了不必要的架空設(shè)備。由于其深埋于地下，地埋電纜還有很高的安全性。
地埋電纜鋪設(shè)于地下的鋪設(shè)渠中，一般情況下鋪設(shè)在地下2米處左右，所以地埋電纜具有不可視性。同時(shí)，地埋電纜的故障種類比較多，故障原因繁雜，給檢修人員帶來了不便。針對當(dāng)前檢測中存在的不足，本文從提高測量精度、提高測量速度以及提高檢測過程中的安全性做了研究。設(shè)計(jì)一種基于ARM的嵌入式電纜故障檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電纜故障的可視性，設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)便于現(xiàn)場測量和觀察。通過實(shí)際測量和實(shí)驗(yàn)研究，對故障電纜的測試方法進(jìn)行了深入的研究，明確了當(dāng)前幾種常用檢測方法以及各種檢測方法對應(yīng)的故障類型。
本文完整介紹了地埋電纜故障的原因、類型、測量方法以及測量原理，從實(shí)際角度對檢測系統(tǒng)進(jìn)行了分析和規(guī)劃，并且進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)驗(yàn)過程中，將測量步驟分為初步測量和精確測量。在初步測量中，通過利用相關(guān)的探測設(shè)備，利用低壓脈沖法、電流脈沖法、二次脈沖反射法對地埋電纜的低阻故障、高阻故障進(jìn)行了檢測。利用行波信號遇到不同的故障點(diǎn)會(huì)有不同的反射信號的特點(diǎn)，對電纜的低阻故障和高阻故障進(jìn)行脈沖探測，并對反射波形進(jìn)行分析。在對波形分析過程中，利用波形比較法確定反射波形的起始點(diǎn)，有效確定出行波在故障線路中的傳輸時(shí)間。得到初步測量數(shù)據(jù)后，利用聲磁同步法和音頻感應(yīng)法對故障電纜進(jìn)行了精確測量。通過精確測量，利用聲磁信號在不同距離會(huì)有不同的聲磁時(shí)間差，確定了故障點(diǎn)的精確位置。通過音頻感應(yīng)法對故障電纜施加周期性的高壓信號，在故障點(diǎn)形成的有規(guī)律的聲音信號，通過辨別聲音信號的大小確定了故障點(diǎn)的精確位置。
實(shí)驗(yàn)證明，初步測量可以確定故障類型以及故障點(diǎn)的位置，誤差范圍在半米以內(nèi)，精確測量可以準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)的位置。實(shí)驗(yàn)方法有效、可行、省時(shí)，是檢測地埋電纜故障的有效方法。
2.最遠(yuǎn)測試距離：32Km (明線可達(dá)100千米)
3.探測盲區(qū)： 1m
4.讀數(shù)分辨率： 1m
5.功耗： ??????5VA
6.使用條件： ?環(huán)境溫度: 0℃～＋40℃
極限溫度: ?－10℃～＋50℃
相對濕度: 40℃（20～90）%RH
大氣壓強(qiáng): （86～106）Kpa
7.體積：225 mm×165 mm×125mm
8.重量：2kg
1.4 探測原理
電纜故障的測試是基于電波在傳輸線中的傳輸時(shí)遇到線路阻抗不均勻而產(chǎn)生反向的原理。
根據(jù)傳輸線理論，每條線路都有其一定的特性阻抗Zc，它由線路的結(jié)構(gòu)決定，而與線路的長度無關(guān)。在均勻傳輸線路上，任一點(diǎn)的輸入阻抗等于特性阻抗，若終端所接負(fù)載等于特性阻抗，線路發(fā)送的電流波或電壓波沿線傳送，到達(dá)終端被負(fù)載全部吸收而無反向。當(dāng)線路上任一點(diǎn)阻抗不等于Zc時(shí)，電波在該點(diǎn)將產(chǎn)生全反射或部分反射。反射的大小和極性可用反射系數(shù)P表示，其關(guān)系式如下：
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式中：Zc為傳輸線的特性阻抗
Zo為傳輸線反射點(diǎn)的阻抗
（1）當(dāng)線路無故障時(shí)，Zo＝Zc，P＝0，無反射。
（2）當(dāng)線路發(fā)生斷線故障時(shí)，Zo＝∞，P＝1，線路發(fā)生全反射，且反射波與入射波極性相同。
（3）當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，Zo＝1，P＝－1，線路發(fā)生負(fù)的全反射，反射波與入射波相性相反。
1.低壓脈沖法（簡稱脈沖法）
當(dāng)線路輸入一個(gè)脈沖電波時(shí)，該脈沖便以速度V沿線路傳輸，當(dāng)行Lx距離遇到故障點(diǎn)后被反射折回輸入端，其往返時(shí)間為T，則可表示為：
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V為電波在線路中的傳播速度，與線路一次參數(shù)有關(guān)，對每種線路它是一個(gè)固定值，可通過計(jì)算和儀器實(shí)測得到。將脈沖源的發(fā)射脈沖和線路故障點(diǎn)的反射波以同一顯示器實(shí)時(shí)顯示，并由儀器提供的時(shí)鐘信號可測得時(shí)間T。因此線路故障點(diǎn)的距離Lx便可由（2）式求得。不同故障時(shí)的波形圖如圖1所示。
對電纜的低阻性接地和短路故障及斷線故障，脈沖法可很方便地測出故障距離。但對高阻性故障，因在低電壓的脈沖作用下仍呈現(xiàn)很高的阻抗，使反射波不明顯甚至無反射。此種情況下需加一定的直流高壓或沖擊高壓使其放電，利用閃絡(luò)電弧形成瞬間短路產(chǎn)生電波反射。
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圖1 不同故障的反射波形
2.直流高壓閃絡(luò)法（簡稱直閃法）
當(dāng)故障電阻極高，尚未形成穩(wěn)定電阻通道之前，可利用逐步升高的直流電壓施于被測電纜。至一定電壓值后故障點(diǎn)首選被擊穿，形成閃絡(luò)，利用閃絡(luò)電弧對所加入電壓形成短路反射，反射回波在輸入端被高阻源形成開路反射。這樣電壓在輸入端和故障點(diǎn)之間將多次反射，直至能量消耗殆盡為止。測試原理線路圖如圖2所示，線路的反射波形如圖3所示。
故障點(diǎn)距離：
其中：T＝t2－t1＝t2－t1＝t2－t1＝……
理論波形為徒峻的矩形波，因反射的不完全和線路損耗使實(shí)際波形幅度減小和前后變圓滑。
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3．沖擊高壓閃絡(luò)法（簡稱沖閃法）
當(dāng)故障電阻降低，形成穩(wěn)定電阻通道后，因設(shè)備容量所限，直流高壓加不上去，此時(shí)需改用沖擊電壓測試。直流高壓經(jīng)球間隙對電纜充電直至擊穿，仍用其形成的閃絡(luò)電弧產(chǎn)生短路反射。在電纜輸入端需加測量電感L以讀取回波。其原理線路見圖4所示，電波在故障點(diǎn)被短路反射，在輸入端被L反射，在其間將形成多次反射。因電感L的自感現(xiàn)象，開始由于L的阻流作用呈現(xiàn)開路反射，隨著電流的增加經(jīng)一定時(shí)間后呈現(xiàn)短路反射。而整個(gè)線路又由電容C和電感L又組成一個(gè)L—C放電的大過程。因此，在線路輸入端所呈現(xiàn)的波過程是一個(gè)近于衰減的余弦曲線上迭加著快速的脈沖多次反射波，如圖5所示。從反射波的間隔可求出故障的距離。
故障距離
????T+ΔT≥T 其中ΔT為放電延遲時(shí)間。
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???
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