地下管線故障點探測儀有著過硬的產品質量

伴隨著社會的發展和生活理念的進步，新能源的發展速度和規模越來越明顯，將其并入到電網之中，對緩解能源危機和推動低碳環保的發展有著積極的作用，但是也對電網調度的管理工作帶來了巨大的挑戰。

為此，中國移動同南方電網一道研究探索5G在智能電網的技術攻關及應用實踐，基于 5G 的智能電網將充分支持分布式新能源、分布式儲能、電動汽車、大功率電動智能機器等各種新型電器進入家庭、商業建筑、工廠和園區，為滿足個性化、多樣化、市場化的能源供應服務提供連接的橋梁。

云南電網有限責任公司楚雄供電局電力調度控制中心副經理 朱曉麗：“為了實現“雙碳”目標，結合楚雄州是西電東送的主通道，新型電力系統的示范基地。以及楚雄州幅員遼闊，山地面積廣，配網網架薄弱的特點。云南電網公司楚雄供電局結合自身痛點難點問題深入研究實踐，與中國移動深度合作，在云南省內第1家通過5G切片技術解決無線公網與電力專網之間的網絡防護壁壘，實現了5G無線通信與電力通信網的互聯互通，并將這一技術與配網自愈技術進行結合，開展了5G自愈技術的應用。”

第1章  概  述（WBST-200地下管線故障點探測儀有著過硬的產品質量）

WBST-200管線綜合探測儀由一臺發射機、一臺接收機及附件構成，用于地下管線路由的精準定位、埋深測量和長距離的追蹤以及對管線絕緣故障點的測量查找。管線綜合探測儀采用了多線圈電磁技術，提高了管線定位定深的精度和目標管線的識別能力，在管線密集復雜的區域也能準確地對目標管線進行追蹤和定位。因而管線綜合探測儀在電信、網通、移動、聯通、鐵通、電力、自來水、煤氣、物探、石化和市政等行業得到了廣泛的應用。

WBST-200管線綜合探測儀提供多種可選附件，從而增加了它們的用途，擴展了它們的應用范圍。

使用管線綜合探測儀之前請閱讀本手冊。

第2章  主要功能、特點和技術指標（WBST-200地下管線故障點探測儀有著過硬的產品質量）

2.1主要功能

1、測定地下管線的路由

2、測定地下管線的埋深

3、多管線的情況下目標管線的識別

4、檢測并定位管線絕緣故障點

2.2主要特點

1、采用先進的信號處理技術、*新的集成電路元器件以達到優異的測試性能。

2、測量信號的多種發送方式:

（1）注入法：用于有注入點的管線。

（2）鉗夾法：用于被測管線有一段外露，便于鉗夾夾鉗的管線。

（3）感應法：用于無注入點或無外露的管線。

3、多種測量頻率：有480Hz、7.7KHz、31KHz和61KHz四種有源頻率以及電力線纜的50Hz無源頻率；用戶可以根據環境的不同進行選擇（如需要采用特殊測量頻率，請在定貨合同中注明）。

4、提高測試效率的不同的定位模式和功能：

（1）峰值模式：通過測量信號的極大值來確定路由的位置。

（2）谷值模式：通過測量信號的極小值來確定路由的位置。

（3）路由定向：直觀、迅速地指示路由的方向。

（4）絕緣故障查找（FF）: 查找并定位出管線絕緣惡化導致的故障點。

（5）聽診器：通過聽診頭從眾多管線中識別出信號所加載的管線。

5、輔助功能：

（1）接收增益自動調節：自動調節接收機的增益以使接收機處于優化狀態，免去了手動調節的繁瑣。

（2）聲響功能：接收機通過喇叭發出的音調變化直觀地反映測量的信號大小。

（3）管線狀態檢測：發射機在做注入模式時，首先檢測管線的絕緣電阻，殘余電壓，再將信號施加到目標管線上。當管線上絕緣電阻較小（近于對地短路）發射機將自動退出該模式，當殘余電壓較大時發射機告警，操作人員應立即停止信號的加載，關閉發射機。

（4）電池電量檢測：電池電量的實時檢測，當電量低到保護值時會發出報警自動關機。

（5）節電功能：發射機開機30秒左右未按其它鍵、接收機開機操作后，若10分鐘左右未再按其它鍵時，機器會自動關機，以節省電池電能。

2.3 技術指標（WBST-200地下管線故障點探測儀有著過硬的產品質量）

2.3.1發射機技術指標

2.3.2接收機技術指標

注:正常情況下指所測試的管線在上述測量范圍內沒有絕緣故障及其它干擾。

2.3.3 環境要求

2.3.4 物理特性

組件一（儀表組合）

用戶可以選配組件：

組件二（故障查找支架）

第三章  工作原理（WBST-200地下管線故障點探測儀有著過硬的產品質量）

3.1探測儀路由查找原理

根據電磁理論，交變的電流在空間產生一變化的磁場，其關系滿足安培環路定律。如果周圍是均勻介質，加載交流電流的導體足夠長、直時，在該導體周圍產生一個同軸的交流電磁場，磁場強度的大小正比于電流，反比于到導體的距離。如將一線圈置于這個磁場中，在線圈內將感應產生一個同頻率的交流電壓，感應電壓的大小取決于該線圈在磁場中的位置，當磁力線方向與線圈軸向平行時，線圈感應的電壓水平分量呈極大，如圖3.1所示;當線圈軸向與磁力線方向垂直時，感應的電壓水平分量*小，為極小值；如圖3.2所示。探測儀正是利用這一特點實現埋于地下的管線的路由查找。這兩種極大值、極小值的探測方法即對應測量路由的峰值、谷值法。

3.2探測儀埋深測量原理

接收機內有上下兩個相同的水平放置的線圈，它們之間的距離已知。在路由正上方測量得到的上下傳感線圈的信號強度，按照電磁理論，可以反推算出未知的目標管線埋深大小。

假設接收機內兩平行的探測線圈的中心距為L，在路由的正上方檢測到的信號分別為v1、v2，則埋于地下D處的管線理想情況下滿足公式：D=L/（V2/V1-1）

探測儀正是利用這樣的關系實現直讀法測量管線的埋深。

3.3探測儀絕緣故障查找原理

直埋于地下的管線外層多包以絕緣護套，正常的情況下對地應有極高的阻抗，但隨著時間的推移，因種種原因而導致管線的絕緣性能逐步下降，等效的絕緣電阻可降為幾MΩ、幾十KΩ，直至完全對地短路，進一步惡化便可導致管線的斷裂，造成更大的損失。及時地查找出管線的絕緣故障點，是管線維護工作的重要一環。

采用探測儀的絕緣故障查找功能（FF）便可夠迅速及時地檢測出管線的絕緣故障點。發射機采用直接注入工作方式，將故障查找的專用信號加至管線上，如圖3-4所示。信號在故障點處通過大地向外泄漏，電位大小則以故障點為中心，球面型徑向地非線性衰減。將與接收機相連的輔助故障查找支架插入地表面，獲取泄漏的信號特性，即可測量出故障點所在方向。按接收機顯示的指示箭頭，通過多次的反復，*終便可查找出泄漏信號的故障點。

第四章  操作簡介（WBST-200地下管線故障點探測儀有著過硬的產品質量）

4.1 發射機操作簡介

發射機的面板圖：

發射機采用了高性能微處理器進行控制，漢字顯示界面，操作直觀方便。具有輸出信號強度記憶保持，注入方式下實時監測輸出電流大小功能。每次按鍵將點亮背光，8秒后自動熄滅，以節省電池能量。

4.1.1 按鍵功能說明

4.1.2 顯示屏功能說明

發射機正常工作時的界面如圖所示，這是注入模式測量下的典型畫面。

其中：

：當前電池狀態，中填柵格分五種圖示表示。一旦檢測到電池電壓低于保護值時即告警并自動關機。

480Hz： 對應當前的頻率選擇，如想修改發射信號的頻率，必須首先退出發射狀態。可能的頻率選擇取決于信號發射模式，請參見技術指標一節。

10%：為信號輸出的強度。通過鍵可以增大或減小調節。范圍從0%至100%。

6mA：對于注入模式，界面上還顯示了當前發射到管線中的電流大小，如圖示的6mA。這一值會因管線傳輸過程中逐漸減小，和遠端接收機的電流測量值可能相差較大。

：  動畫的發射圖符動態地表現了運行狀況。

4.1.3發射機的基本使用方法

發射機有四種工作模式：注入、感應、鉗夾和故障查找。根據測試地點的實際情況和目的選擇其中之一。一般的管線路由查找和埋深測量時，可能的情況下優選注入法，但它必須要能將發射機的金屬線夾（紅色）直接連接到管線上去，例如夾到通信線纜的出線端子、金屬管道連接的螺栓等。鉗夾法的效率居中，但也必須測試管線要有一段暴露在外，如檢查井、人井或進出入房間的管道，鉗夾能夾住管線的地方。*后的方法是感應法，在管線可能經過的上方，打開發射天線，和接收機配合，反復幾次調整，*終確定一個*佳的方位，使得發射的效率*大。而故障查找模式主要用于查找并定位出管線絕緣惡化導致的故障點。

按下發射機鍵后，首先儀器對電池電量測量，由于發射機滿功率工作時耗電較大，事先的檢查給操作人員提供了預算可能工作的時間。

頻率的選擇依模式而不同，可參見技術指標一節。頻率的改變只能在信號未發射的準備狀態進行，換言之，在信號發射已啟動后想改變成其它的頻率，則先要按鍵退出發射后才能再做改動。

四種工作模式下發射機都分別設定了一個基本的發射強度值，分別為10%，80%，50%和10%。無論在準備狀態或發射進行中都可以根據實際情況通過 >發射機默認的工作模式是注入法，通過鍵來增大、減小調節輸出信號的強度。

信號的發射只有在按下鍵后才有功率向外輸出。在這之前的一切準備工作都是可靠的，例如注入法下固定接地插針，將紅色信號輸出夾夾住出線端子等工作，一旦信號發射后，由于輸出電壓可能高達上百伏，這時再去調整發射機的接線狀況就有可能很危險了，切記再次按下 �式是注入法，通過鍵，確定已退出發射狀態后再進行！

是否處于發射狀態，液晶屏上的運行圖符直觀形象地表現了這點。

發射機在大功率發射時（如感應模式下），電池電量注意不要耗到*后的一個柵格，那時雖然還能工作且沒到自動關機狀態，但發射的功率已不穩定，接收機的測量誤差較大。

4.1.4發射機的配件

1、信號輸出線

在注入模式下，通過輸出線將發射機信號直接加載到目標管線上。紅色夾接被測管線，黑色夾接地。

2、接地棒

接地棒用來接地，提供信號回路。

3、鉗夾

對多條同向管線進行識別時，特別是管道里的管線用原有方式很難識別，鉗夾是一種比較好的方法，可以直接套住目標管線進行加載信號。

4、故障查找支架（選配件）

專用的故障查找支架連接接收機可查找出管線絕緣惡化導致的故障點。

4.2 接收機操作簡介

接收機面板圖：

注：接收機同樣用了高性能微處理器進行控制，漢字結合圖符的顯示界面使操作方便直觀。

4.2.1 按鍵功能說明

4.2.2 顯示屏功能說明

路由測量（峰值）時顯示屏狀況如下：

路由測量（谷值）時顯示屏狀況如下：

其中：

99：信號相對增益值，從1至99，手動調節時，按鍵可以修改此值。

A：路由測量自動優化狀態，按鍵后進入手動調節測量狀態，顯示。

路由：當前為路由測量狀態，按鍵可轉入測量埋深。

：峰值測量模式，在路由正上方時測量值*大。如再次按下鍵則轉入谷值測量狀態，圖符切換為。

：谷值測量狀態，在路由正上方時測量值*小。

480Hz：表明當前測量模式下的工作頻率，按鍵可切換，切換順序為：480Hz、7.7KHz、31KHz、61KHz和50Hz。

：為信號的棒圖，長度和相對百分比值一致。

3618：四位數值表明路由信號的實測強度。

45%：在當前增益下的信號相對大小，用百分比值表示。

：定向指示，表明管線在測試者的右（或，管線在測試者的左）側，提高查找路由的效率。

注意：當信號太弱或離管線距離較遠時，定向指示左右不定，所指方向此時無意義。

：表示當前電池狀態，柵格分五種狀態表示。一旦檢測到電池電壓低于保護值時即告警并自動關機。

埋深測量時顯示屏狀況如下：

其中：

s:100cm：埋深測量的統計平均值，它將平滑干擾導致的測量波動，更加接近真實的埋深值。

99： 表示為當前所測埋深值，按下路由鍵后返回峰值測量狀態。

12mA：為電流測量（CM）的顯示值，表明下方管線中流經的信號電流大小。

480Hz：工作頻率。

3280： 當前管線路由值。

：  當前電池狀態。

故障查找時顯示屏狀況如下：

其中：

66：信號相對增益值；從1至99，手動調節時，按鍵可以修改此值。

A：路由測量自動優化狀態，按鍵后進入手動調節測量狀態，顯示。

3210：當前管線故障點泄漏信號大小。

51%：在當前增益下的信號相對大小，用百分比值表示。

：表示故障測試狀態。

：表示故障點在故障查找支架綠桿的前方（或，表示故障點在故障查找支架紅桿的后方）。

4.2.3 接收機的基本使用方法

接收機的主要功能是路由的查找和管線埋深的測量及目標管線的識別和管線絕緣故障點的檢測。通過發射機發射的信號在測試點處的二次輻射，接收機的傳感線圈從周圍的噪聲中識別出該信號，按照前面介紹的電磁理論，判斷出埋在下方的管線位置，進而測量出埋置的深度。由于外界環境狀況的復雜多變，甚至完全捉摸不定，這給地下管線探測帶來了一定的難度。WBST-200型管線探測儀提供了一系列的輔助功能和配件，如路由定向、故障查找專用支架、聲響提示、聽診器等，更有效地實現管線探測定位。

4.2.3.1查找路由

接收機開機后即進入路由測量模式。默認的是峰值測量模式，按鍵可在峰值或谷值模式下切換。峰值測量的精度遠遠高于谷值法，因此，在一般的路由定位工作中都應該使用峰值響應。但谷值法測量時信號的變化率大，即偏離路由正上方時明顯地可觀察到信號的顯著變化，它常用來驗證峰值響應，或進行管線的快速跟蹤。

接收機的頻率選擇是被動的，它必須和發射機的信號頻率保持一致。

在路由測量時，聲音的音調變化直觀地反映了接近路由的情況，這給探測人員減輕了直盯屏幕產生的疲勞。峰值測量時，越接近路由上方，信號越大，聲音越尖銳越急促；反之，越低沉越緩慢。環境嘈雜時可通過鍵，進入音量調節菜單，改變喇叭的聲響強度。

接收到的信號大小由顯示屏的左下角無量綱的表示，它既與發射信號的強度有關，又取決于離管線的遠近。接收機的自動增益優化調節，隨著接收到的信號調節放大增益倍數，同時控制*后的信號模數轉換處于信噪比*佳的區域。屏幕的左上角表明放大增益值，中間區域的百分比值則表明該增益下的信號相對大小。當需要使增益固定而觀察信號大小的變化特性時，按鍵可人為修改放大倍數，同時也使增益調節轉換為手動方式。

谷值測量模式下，考慮到在路由上方信號變化率大，為了能較清楚地觀察到信號的變化，進入此模式下既改為手動增益調節。測試中有可能當偏離路由，信號又較大時，相對值有可能達到99%，進入飽和狀態，或者信號相對百分比過小，這時都需要通過鍵修改放大倍數，使相對值回到適當的范圍。

峰值測量模式下，接收機提供了定向功能。中間的箭頭提示測試人員應該探測的方向，向左移或向右移。離管線太遠、發射信號較小、環境噪聲太大，都會影響定向功能的準確性，表現的就是箭頭指向左右反復不定。定向指示有效的判斷方法是：箭頭指向不變，手持接收機旋轉180度后指示方向相應反轉。

4.2.3.2埋深測量

埋深測量是在路由的正上方，接收機垂直且貼近地面，在路由信號值穩定時按下鍵，進入管線埋深測量。約十秒后屏幕顯示直讀法測量的埋深值，以厘米表示。

測得結果有時無法判斷它是否準確，一個技巧的方法是，回到路由狀態，將接收機垂直提升約20厘米，再次測量埋深，如果結果也相應增大20厘米左右，則測量是可信的。

但由于測量環境存在較大干擾的情況居多，測量的埋深可能有所波動，甚至超過設計技術指標，進入埋深測量后測量連續進行，每次既顯示當前測量值，同時又對已測得數值作統計平均，顯示的平均值將更接近于實際的埋深。

埋深測量時要保證接收機的狀態不能改變，如果發生狀態改變，如此時發射機的信號強度發生了變化，或接收機位置偏移、抬高了，都將導致測量的埋深值不真實，這時應重新回到路由狀態，待路由值穩定后再測量埋深。

4.2.3.3故障查找（FF）

將故障查找支架輸出信號線的航空插頭應可靠地插入接收機聽診器插座。通過面板的鍵進入菜單功能，由鍵選擇故障查找模式。確定后接收機轉入故障查找，屏幕顯示為圖4-8。

測量的前進過程中手持的故障查找支架的綠（Green）桿在前，紅桿（Red）則在后。只有當支架的兩針可靠地插入泥土中讀取的值才為有效。如指示的故障方向箭頭穩定不變時即表明故障點所在的方向，如上圖示，即表明故障點在測試人員行進的前方，反之如是朝下的箭頭，表明故障點在紅桿的一側，即行走的反方向上；通過箭頭的方向的改變點即可判斷出絕緣故障點的發生地。

對測量過程中如檢測到的信號值較小，增益也已*大，但方向箭頭上下不確定地跳變，不能準確地判斷出故障點時其原因可能是：

·發射機的輸出信號調得較小；

.測量點距故障點太遠；

·故障泄漏不明顯，其對地絕緣電阻可能大于幾兆歐以上。

如要回到常規的路由測量模式，必須先打開菜單設定選項，在“故障查找”功能下選擇“退出”方可。

4.2.4 接收機的配件

1．故障查找支架（含專用連接線）

當管線的絕緣性能下降，等效的絕緣電阻降低甚至完全對地短路時，采用探測儀的絕緣故障查找功能（FF）便可夠迅速及時地查找出管線的絕緣故障點。

2．聽診器

對于多根管線，用常規的路由測量方式無法判斷目標管線時，可采用聽診方式查找出目標管線。

電網建設為何需要5G，楚雄州幅員遼闊，山地面積占70%，配網網架薄弱等問題嚴重，導致故障頻發，搶修難度大、停電時間長，老百姓用電體驗差。

為研究5G通信技術低延時、高可靠的信息傳輸特性在電力通信中的應用，云南電網聯合云南移動在楚雄開展5G通信技術應用場景攻關，進行基于5G配電自動化主站集中式自愈功能試點應用。

云南電網有限責任公司楚雄供電局電力調度控制中心副經理 朱曉麗：“什么是 5G自愈呢，簡單來說，就是停電零感知、故障精定位、信息快傳遞。基于 5G的自愈項目已在楚雄祿豐市的10kV線路上成功應用后。截至目前，楚雄供電局已建成289條自愈線路，年平均停電時間由13.72小時降低至了3.27小時，實現了增供電量2600多萬千瓦時。在缺電的大背景下，大大減少了棄風棄光棄水，確保了清潔能源消納，產生了良好的環境效益，同時也節約了大量的人力物力，在建設初期就產生了近億元的經濟效益。”

基于5G通信技術低延時、高可靠的信息傳輸特性，進行的主站集中式自愈應用研究，采用中國移動5G物聯網卡實現配電終端與配電自動化主站的雙向通信，根據實時采集的配電網運行信息及故障信號，由主站自動研判故障形態，遠程控制開關分合，實現配電網運行方式優化、故障快速隔離與供電恢復。提高了供電可靠性和配電運維效能，提升了配電自動化實用化水平。

5G智能電網將幫助電網業務的高度信息化、自動化、互動化、透明化，支撐電網達成自動化水平提高，信息采集能力增強的目標。

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