GS917電纜電線路故障距離測試儀
一、用途
HM-16C型輸電線路故障距離測試儀是用于架空輸電線路發(fā)生接地(短路)或斷路(開路)時(shí)，測量故障點(diǎn)到測量點(diǎn)(變壓器)的距離。
該儀器適用于35kV及以上各電壓等級的架空輸電線，當(dāng)發(fā)生單相接地或斷線故障時(shí)，只要在變電站內(nèi)對故障線路進(jìn)行測試，就可準(zhǔn)確地測出故障距離，確定故障桿塔，便于搶修人員快速查找故障，縮短搶修時(shí)間。
該儀器必須在線路停電的基礎(chǔ)上才能使用。它具有體積小，攜帶方便，自帶電池交直兩用，具有圖形和數(shù)字顯示功能，操作方便。
GS917電纜電線路故障距離測試儀
二、原理
根據(jù)波的傳輸理論，波在架空線路上傳播,遇到開路或短路點(diǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)生反射，在線路上產(chǎn)生駐波。波的頻率不同，駐波波峰波谷出現(xiàn)的位置則不同。通過改變波的頻率，可使波的波谷正好出現(xiàn)在信號(hào)的注入點(diǎn)。由于架空線路波速是固定的，在已知波速的情況下，就可以計(jì)算出線路的長度。
設(shè)： f:注入的信號(hào)頻率;
v:注入的信號(hào)沿線路傳輸?shù)乃俣?
l:注入信號(hào)的波長;
L:線路長度;
因?yàn)? f×l=v
由理論公式推導(dǎo)，可得出:
對于末端短路的線路，當(dāng)注入的信號(hào)頻率由低向高變化，在注入點(diǎn)出現(xiàn)*個(gè)駐波波谷時(shí)，線路長度為波長的一半，即:
L=l/2=0.5V/F。
對于末端開路的線路，當(dāng)注入信號(hào)的頻率由低向高變化，在注入點(diǎn)出現(xiàn)*個(gè)駐波波谷時(shí)，線路長度為波長的四分之一，即:
L=l/4=0.25V/F。
據(jù)這一結(jié)論，就可以計(jì)算出故障距離。
本儀器帶有準(zhǔn)確測頻電路及對駐波波谷進(jìn)行檢測的模塊，可檢測出發(fā)生駐波時(shí)的頻率，再根據(jù)已有的各電壓等級下的波速，換算出發(fā)生故障的點(diǎn)到測量點(diǎn)之間的距離L。由于本儀器帶有數(shù)據(jù)記憶電路，對測量出的各頻率下的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，可在測試完成后進(jìn)一步準(zhǔn)確分析。
三﹑界面介紹
儀器開機(jī)后會(huì)自動(dòng)顯示如下圖型界面，其中曲線部分為上一次采樣得到的數(shù)據(jù)波形。
主要操作功能為分析、采樣和縮放功能。
分析功能主要是通過控制“左移”和“右移”鍵改變標(biāo)識(shí)線的位置，尋找波谷發(fā)生 低的頻率點(diǎn)。顯示屏幕下方的L表示故障距離，會(huì)隨著標(biāo)識(shí)線位置的變化而給出對應(yīng)距離數(shù)據(jù)。A表示駐波點(diǎn)的幅值，f為當(dāng)前標(biāo)識(shí)線所標(biāo)定的頻率點(diǎn)的頻率值。
采樣是進(jìn)行駐波點(diǎn)測量的過程。
縮放是結(jié)合分析對所測的曲線在頻率軸（x軸）方向進(jìn)行曲線的壓縮與放大（精細(xì)度的改變）。
開路或短路提示為測量采樣后，儀器根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析得到的線路末端為開路斷線或短路接地的故障狀態(tài)標(biāo)識(shí)，也是進(jìn)行距離計(jì)算的數(shù)據(jù)。
距離標(biāo)識(shí)下方的電壓等級標(biāo)識(shí)主要是選擇該電壓等級下線路的波速用，其選擇對應(yīng)于所測線路電壓等級。
四﹑主要技術(shù)參數(shù)
1． 掃頻范圍 （100Hz～100kHz） 分段選擇
2． 測量距離 2～100km
3． 被測線路電壓等級 35kV～500kV
4． 顯示LCD 240×128點(diǎn)陣 （黑白）
5． 顯示方式 圖形及文字
6． 輸出電壓 Vp_p≥8V
7． 精 度 1%
8． 內(nèi)部電池使用時(shí)間 2～4小時(shí)/每次充電
9． 充電電流及時(shí)間 100～200mA/12小時(shí)
10． 體積 260(寬)×350(長)×190(高)mm
11． 重量 5Kg
五﹑按鍵操作介紹
本儀器除了電源開關(guān)外。還有五個(gè)簡單的操作鍵，分別為“短路/開路”選擇鍵，“功能”選擇鍵，左移鍵和右移鍵在不同的功能狀態(tài)下左﹑右移鍵還有其它一些定義。
“功能”選擇鍵，是用于選擇分析、采樣、縮放操作狀態(tài)，每按一次順序會(huì)改變一次，當(dāng)前被選中的操作功能狀態(tài)會(huì)反白顯示。
在分析過程中按下左、右移鍵，會(huì)使標(biāo)識(shí)線左、右移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到圖形的 左、右兩端時(shí)，如果還有數(shù)據(jù)，會(huì)自動(dòng)換頁。如果認(rèn)為頻率的精細(xì)度不夠，應(yīng)進(jìn)入縮放功能狀態(tài)進(jìn)行X軸方向的放大和壓縮后，再回到分析功能中分析。
在縮放功能狀態(tài)下，每按一次“左移”鍵，圖形曲線會(huì)在原頻率點(diǎn)壓縮一倍。按一次“右移”鍵，圖形曲線會(huì)在原頻率點(diǎn)擴(kuò)展一倍，直到 小精細(xì)度。
在采樣功能狀態(tài)下，按“右移”鍵致屏幕顯示“采樣”標(biāo)識(shí)閃爍時(shí)，再次按下“右移”鍵兩秒左右儀器進(jìn)入采樣測量，進(jìn)入測量后，所有操作鍵均失效，直至采樣完成。并將上次所測量后保存的數(shù)據(jù)刷新。
在采樣功能狀態(tài)下，按“左移”鍵可選擇所測量線路的電壓等級。選擇線路的電壓等級依次為35KV、110KV、220KV、330KV和500KV，每按一下“左移”鍵 將會(huì)在上述電壓等級中增跳一次，多次按下會(huì)反復(fù)變換。
六、使用方法
本儀器不允許在被測線路帶電的情況下測量。
測量時(shí)，儀器的“輸出”端子，用引線連接故障相架空線路。儀器的“接地”端子接變壓器的地線。若架空線路發(fā)生相間短路故障，可一相接儀器“輸出”端子，另一相接儀器“接地”端子。檢查所有連接線都聯(lián)接好后，打開電源“開關(guān)”。
儀器進(jìn)入主界面后，通過“功能”鍵選中進(jìn)入“采樣”功能狀態(tài)。此時(shí)按“左移”鍵可選擇所測線路的電壓等級。按“右移”鍵致“采樣”標(biāo)識(shí)閃爍，再次按下“右移”鍵兩秒左右儀器進(jìn)入采樣測量。采樣測量結(jié)束后儀器自動(dòng)進(jìn)入分析功能狀態(tài)。
線路開路故障時(shí)的駐波比與頻率變化的關(guān)系見下圖:
線路短路故障時(shí)駐波比與頻率的關(guān)系見下圖:
圖中f0為*駐波點(diǎn)的頻率，在“分析”功能狀態(tài)下通過“左移”鍵或“右移”鍵移動(dòng)標(biāo)識(shí)線，反復(fù)在*駐波點(diǎn)附近調(diào)整，觀察顯示屏下方A的值（駐波比）變化，找出 低點(diǎn)。此時(shí)顯示出的距離L為故障距離，f為*駐波點(diǎn)的頻率，A為駐波比。
為了便于找出*駐波點(diǎn)的 小A值，可選中縮放狀態(tài)，通過“左移”鍵或“右移”鍵放大或壓縮曲線，以便取得 好精細(xì)度。調(diào)整好精細(xì)度后進(jìn)入分析狀態(tài)進(jìn)行分析。
采樣測量結(jié)束后儀器自動(dòng)判斷線路故障性質(zhì)（短路或開路）。若自動(dòng)判斷有誤可通過“短路/開路”鍵改變故障判斷性質(zhì)（距離L將改變）。
若線路是短路故障，所顯示曲線與正弦曲線相似，既A的值隨著頻率的增加由小向大再向小變化（見線路短路時(shí)駐波比與頻率的關(guān)系圖）。
若線路是開路故障，所顯示曲線與余弦曲線相似，既A的值隨著頻率的增加由大向小變化（見線路開路時(shí)的駐波比與頻率變化的關(guān)系圖）。
根據(jù)波的傳輸理論和理論公式可知，當(dāng)故障點(diǎn)離測試點(diǎn)距離越近，在注入點(diǎn)出現(xiàn)*個(gè)駐波波谷時(shí)的頻率f0越高。當(dāng)故障點(diǎn)距離太近時(shí)可能測量不到f0的值，當(dāng)故障點(diǎn)離測試點(diǎn)距離太遠(yuǎn)時(shí)f0的值可能只有幾百赫茲，我們所測到的可能不是*駐波點(diǎn)而是**、第三駐波點(diǎn)，當(dāng)曲線波形中*駐波點(diǎn)所示故障距離大于50kM時(shí)，可通過距離檔位按鈕選擇大于50kM的檔位來進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。
七、誤差的修正
本儀器程序中的架空線路波速是固定的，對于不同參數(shù)的架空線路，其波數(shù)與給定波速會(huì)有一定偏差。因此，對于不同參數(shù)的架空線路，測出的距離也有一定偏差;但這一偏差可通過下列兩種辦法進(jìn)行修正。
1.根據(jù)對具體線段參數(shù)測試，修改程序中架空線路的波速參數(shù)，以保證測量精度。本方法適用于同一電壓等級線路參數(shù)基本*的用戶。此項(xiàng)工作由架空線廠家與用戶配合進(jìn)行。
2.用戶用HM-16C儀器對已知長度L0的線路測量時(shí)，分別測量非故障相長度L1和故障相長度L2，可通過下列公式得到故障距離。
Lx=L0×L2/L1
八、注意事項(xiàng)
1.儀器中的蓄電池為全密封型，可以任意放置。
2.關(guān)上電源開關(guān)，將220V市電由所配充電線引入充電插口就可進(jìn)行充電，充電時(shí)間為12小時(shí)。
3.為了延長電池壽命使電池達(dá)到 佳使用效果，應(yīng)每月進(jìn)行充放電一次。