380V以下电线查找装置的研制与应用

周 昂

（海南电网有限责任公司文昌供电局，海南 文昌571322）

电力电缆是用于电力系统中基础的组成部分，起到传输和分配电能作用，电力电缆在长期使用中会产生破损等问题，因此需要定期对电力电缆进行检修、维护或更换，而对于电力电缆而言，其包括架空线路部分以及地埋部分，架空线路部分由于布设在铁塔上，为可见电缆，其检修维护可以通过常用的检修仪器进行故障的判断，而对于地埋部分的电缆而言，为不可见电缆，由于不同地区环境的不同，地埋电缆的位置以及走向往往都是不规则的，这为地埋电缆的故障查找增设了较大的阻碍。

目前对于地埋电缆的故障查找大多都是检修人员手持仪器在地面上进行大范围的排查，整个电缆查找过程需要耗费大量的时间，特别是在地下地形较复杂的区域，在查找到电缆的位置后，一般沿着电缆所在的直线去查找电缆走向，然而地埋电缆会存在弯曲部分，工作人员沿直线查找电缆并到达弯曲部分时会失去电缆的位置，此时须重新搜查电缆位置，工作人员的劳动强度较大，并且不具备标记功能，在大范围搜索电缆后容易忘记最初查找到的电缆的位置以及路径走向。

1 研发需求

对于埋在水泥和管道中的线路，很难能够查出电线的走向和故障点，为检修人员带来巨大的不便。目前10kV以上电缆线路用专门使用的电缆路径仪，常使用电缆故障测试仪等进行测量电缆的测试仪器，而针对10kV尤其380V以下的电线，也就是用户端的线路查找和故障测试却没有专门的针对性仪器，导致排查时间长，工作效率低。因此研制一款能解决以上问题的装置，将能广泛推广使用。

2 技术方案

2.1 技术设计思路

笔者对于管路电缆现场进行了深度走访研究，对于使用场景及工作人员的使用状态进行分析，在进行勘察及大量资料搜集后，对资料进行统计分析，提出了本文电线查找装置的技术研发及设计思路。为了保证本次研究的装置能在使用上达到最佳查找效果，设计了用于收发高频电磁波的第一收发器以及用于收发低频电磁波的第二收发器和第三收发器，三组收发器结合主控单元进行配套的路径查找。

2.2 技术方案内容

2.2.1 装置结构及设计原理

根据图1所示，本装置结构包括倒U型移动架、屏蔽筒、旋转电机、查找机构以及喷漆标记机构。其中倒U型移动架由横板以及与横板底面两侧连接的竖板组成，竖板底部设置有电动万向轮，屏蔽筒底部设置有从动万向轮。查找机构包括旋转板、主控单元、用于收发高频电磁波的第一收发器以及用于收发低频电磁波的第二收发器和第三收发器，旋转电机设置在横板底面，其输出轴与旋转板顶面中心连接，旋转板位于屏蔽筒上方，并与屏蔽筒转动连接，第一收发器设置在旋转板底面中部，并位于屏蔽筒内部，第二收发器和第三收发器分别设置在旋转板底面两侧，喷漆标记机构设置在旋转板两侧，主控单元设置在横板顶面，其分别与旋转电机、喷漆标记机构、电动万向轮、第一收发器、第二收发器以及第三收发器电连接。屏蔽筒侧壁内部设置有金属网。

图1 装置整体图

旋转板底面对称设置有L型滑块，屏蔽筒外壁设置有环形凹槽，L型滑块位于环形凹槽中。环形凹槽内壁设置有若干压电陶瓷片，靠近第二收发器的L型滑块底面设置有凸起，压电陶瓷片位于凸起的转动路径上，主控单元与压电陶瓷片电连接。

喷漆标记机构包括油漆箱、管道以及电控喷头，油漆箱设置在旋转板顶面两侧，电控喷头设置在旋转板的两侧，且分别位于第二收发器和第三收发器一侧，电控喷头通过管道与油漆箱连接，主控单元与电控喷头电连接。

油漆箱内部通过隔板分成第一腔体以及第二腔体，第一腔体和第二腔体内存储有不同颜色的油漆，管道包括第一子输漆管、第二子输漆管、主输漆管以及三通电磁阀，第一子输漆管的一端与第一腔体连接，另一端与三通电磁阀的第一入口连接，第二子输漆管的一端与第二腔体连接，另一端与三通电磁阀的第二入口连接，三通电磁阀的出口与主输漆管连接，主输漆管与电控喷头连接，主控单元与三通电磁阀电连接，如图2～图4所示。

图2 装置侧面图

图4 装置控制系统图

2.2.2 识别原理

主控单元内部设置有故障判断单元，故障判断单元内置有训练完成的神经网络，故障判断单元用于对第一收发器接收的由地面反射回的电磁波波形数据进行识别，在识别结果为存在故障时，主控单元控制旋转电机带动旋转板旋转一周，并控制喷漆标记机构喷漆。

2.2.3 技术操作步骤

步骤S1：主控单元驱动电动万向轮带动倒U型移动架在待查找区域移动，并控制第一收发器发射及接收电磁波，主控单元根据第一收发器接收的电磁波判断出地埋电缆位置时停止驱动电动万向轮；

图3 装置使用原理图

步骤S2：获取地埋电缆位置后，主控单元控制旋转电机带动旋转板转动，并控制第二收发器和第三收发器发射以及接收电磁波，当第二收发器和第三收发器同时位于地埋电缆正上方时，主控单元停止旋转电机的驱动；

步骤S3：主控单元驱动电动万向轮沿着第二收发器和第三收发器连线的方向，并以第二收发器为前端进行移动，同时控制喷漆标记机构在地面上进行喷漆标记；

步骤S4：当移动到地埋电缆的弯曲处时，第二收发器离开地埋电缆上方，主控单元控制倒U型移动架继续行驶，使第一收发器移动到第二收发器离开地埋电缆前一刻位置的上方，主控单元停止电动万向轮的驱动，并控制旋转电机带动旋转板旋转使第二收发器转动到地埋电缆上方，主控单元驱动电动万向轮带动倒U型移动架沿着第一收发器和第二收发器连线的方向，并以第二收发器为前端进行移动；

步骤S5：重复执行步骤S4，直至第二收发器和第三收发器均位于地埋电缆的正上方，重复执行步骤S3～步骤S5。

在步骤S4中，当第二收发器离开地埋电缆上方后，主控单元控制喷漆标记机构停止喷漆，当第二收发器重新转动到地埋电缆上方，且主控单元驱动电动万向轮带动倒U型移动架移动时，主控单元控制喷漆标记机构喷出与步骤S3中喷漆颜色不同的油漆。

在步骤S2～步骤S5中，主控单元根据第一收发器接收的电磁波数据判断地埋电缆是否存在故障，在判断地埋电缆存在故障时，主控单元停止电动万向轮的驱动，并同时启动旋转电机和喷漆标记机构，使旋转电机带动旋转板转动一周，并在地面上喷出圆形油漆标记。

2.2.4 技术关键点

本装置的技术关键在于利用脉冲法，将线路的信号回传到电流传感器中，电流传感器反映到仪器面板实现测量，再通过算法，将电流传感器信号转换成文字显示到PLC面板，最终通过集成电路和面板，ABS工具箱设计集成一款便携式仪器。

3 技术方案创新点

传感器能够采集到埋墙电线的信号，并且将信号转成专用信号给PLC板。

进行PLC编程，集成信号，能够将电线的各项性能反映到仪器面板中。

便携式，装置能够方便携带去现场使用。

4 技术研发应用

本文研究的一种380V以下电线查找装置，适用于复杂地下环境的多弯曲电缆查找工作中，能快速查找并标记，能在海南电网各地市局推广应用。由于使用需求量大，因此装置在研制成功并投入使用后，将能很大程度地提高整体电网运行及管理水平。

5 成果效益及应用前景

通过本项目装置的研制与应用，能实现380V以下电线查找及标记的工作，减少查找时间成本，提高效率。其中所降低人工检修成本能直接体现在以仪器代替人工，减少现有人工费用、日常时间成本，预计每年可减少检修费用10万元/年。

6 结束语

本文提出的380V以下电线查找装置，通过先进的技术手段实现在移动的同时以喷漆标记机构在地面上进行喷漆标记，实现地埋电线位置以及路径的自动查找，可作为同类型低下管道及电线等查找的技术参考，实用性强，安全性高，能有效推广至更多领域。