电缆故障点定位装置及其数据处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电缆故障点定位装置及其数据处理方法，包括陡波脉冲发送/接收模块，陡波脉冲发送/接收模块通过线夹插头与和故障电缆一端相接的测试线夹连接，陡波脉冲发送/接收模块向故障电缆发射脉冲；陡波脉冲发送/接收模块通过AD转换模块与CPU连接；陡波脉冲发送/接收模块与阻尼模块通信，阻尼模块在第一个脉冲反射波被记录后消除电缆内部多次反射的脉冲能量，电源模块为装置提供电源。本发明专利技术能够确定电缆故障类型和故障位置，工作性能优异。

Cable fault location device and its data processing method

The invention discloses a cable fault locating device and data processing method, including steep pulse transmit / receive module, steep wave impulse test line transmit / receive module through the clamp end plug and cable clamp connection and fault phase, steep pulse transmitting / receiving module transmits to the cable fault steep pulse; pulse wave send / receive module is connected with CPU via AD transform; steep pulse transmit / receive module communication module and damping, damping module in the first elimination of cable internal multiple reflection pulse reflection wave is recorded after the pulse energy, the power supply module provides power for the device. The invention can determine the type of cable fault and the fault location, and the working performance is excellent.

【技术实现步骤摘要】
电缆故障点定位装置及其数据处理方法
本专利技术涉及一种电缆故障点定位装置及其数据处理方法。
技术介绍
故障电缆反射波波形数据的处理方法目前主要有以下两种：(1)自相关算法两个信号之间的相似性称为自相关函数，通过求解自相关函数的极值点来确定波形起始时刻。在线路无损情况下，发射波和反射波之间具有很高的相似性，然而实际线路都会有阻抗，当电缆长度较长反射波损耗较大时，波形畸变十分严重，产生较大误差。(2)斜率法主要原理是计算采集信号各点的斜率值，认为斜率值最大点就是反射波起始点，这种方法的主要优点是计算简单，在噪声信号较小并且反射波上升沿较陡的条件下，利用这种方法可以较好的确定反射波的起始点。如果采集信号中含有大量的噪声信号，并且反射波上升沿上升缓慢，其斜率相对于入射波来说降低很多，这时利用斜率法确定发射波起始点有可能产生较大的测距误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够确定电缆故障类型和故障位置的电缆故障点定位装置。本专利技术的技术解决方案是：一种电缆故障点定位装置，其特征是：包括陡波脉冲发送/接收模块，陡波脉冲发送/接收模块通过线夹插头与和故障电缆一端相接的测试线夹连接，陡波脉冲发送/接收模块向故障电缆发射脉冲；陡波脉冲发送/接收模块通过AD转换模块与CPU连接；陡波脉冲发送/接收模块与阻尼模块通信，阻尼模块在第一个脉冲反射波被记录后消除电缆内部多次反射的脉冲能量，电源模块为装置提供电源。所述电源为可充电锂电池。可充电锂电池与太阳能电池板连接。CP接有键盘。CP接有液晶显示屏。一种电缆故障点定位装置的数据处理方法，其特征是：包括下列步骤：（1）校准电缆始端接在装置测试线夹上的方法视不同线缆情况而定，对于同轴有屏蔽层电缆的而言，两个夹子分别夹在芯线和屏蔽层，两个夹子不做区分；对于两线电缆而言，直接将两个夹子夹在芯线上，两个夹子不做区分；对于三相电缆而言，将夹子夹在任意选取的两根芯线即可，两个夹子不做区分；将装置与故障电缆始端连接，启动装置后按下智能键，液晶屏显示故障类型；选取和故障电缆同种的完好电缆a米，a为完好电缆长度且已知，a取值越大越好；根据初步测定的故障电缆的故障类型，对已知电缆末端做相应处理，即故障类型为短路时完好电缆末端做短路处理，故障类型为断路时完好电缆末端做断路处理；已知电缆与测试线夹连接好后，启动装置并按下智能键，装置显示屏显示故障类型和故障点距离，若故障点距离与已知电缆长度不一致，按调整键选择波速调节，增减波速后再按下智能键得到调节波速后的故障点距离，逐渐调节直至装置显示故障点距离与已知电缆长度一致时为止，记录下此时波速作为测量故障电缆的波速；（2）智能测量电缆故障点距离将故障电缆一端与装置测试线夹可靠连接，启动装置并校准波速，将装置连接到故障电缆始端估计故障位置选择合适量程，按下智能键后屏幕显示故障类型和故障点距离；（3）波形处理采用结合牛顿插值法和波形包络线法的波形数据处理方法；牛顿插值法：计数变量n初始化为0，发射脉冲并记录起始时刻t0，测量反射脉冲数据，对数据进行滤波处理排除杂波信号，记录此次各点电压幅值u1和时刻t所对应的波形，计数变量n加1赋值为2，若计数变量n不等于整定常数k，k根据不同量程而取不同的值，则阻尼模块快速消除故障电缆内部的反射波能量，陡波脉冲发送/接收模块再次发送脉冲，测量反射脉冲数据，对数据进行滤波处理排除杂波信号，记录第二次各点电压波形u2和时刻t所对应的波形，计数变量n再加1赋值为3，如此往复循环直至计数变量n等于整定常数k，此时共测量并存储k组波形数据，将每一时刻对应的电压幅值取平均值，得到牛顿插值函数表u(ti)，根据牛顿插值函数表求得牛顿插值函数u’(t)，令u’(t)=0求出反射脉冲起始时刻ts，故障点到始端距离L1=v(ts-to)/2，其中v为校准波速；包络线法：当电缆参数固定，脉冲波速Vi也随之确定；电缆短路故障时，在电缆中注入脉冲波形；电缆长度Lm对应一个反射波波峰点Am（tm，Um），当电缆长度Lm连续变化时，Am会形成一条曲线g(Am)，即该曲线上每一点对应一个电缆短路点到始端的距离Lm；由装置校准时确定的波速V作为依据，选取对应的g(Am)曲线，根据反射波峰值确定电缆短路位置距始端长度；计数变量n小于整定常数k时，每次记录的反射波波形数据均对应一个故障距离，最终将k次求得的故障距离取平均值作为包络线法确定的故障距离L2；分别由牛顿插值法和包络线法求出故障点距离L1和L2，最终确定故障点距离L=（L1+L2）/2，将L输出于液晶屏显示；（4）故障类型判别方法以时间为横坐标电压幅值为纵坐标，设定发射脉冲电压值恒为正，当测得反射波波峰点电压值后，若波峰点电压值为正值则判定故障类型为断线，若波峰点电压值为负值则判定故障类型为短路。本专利技术能够确定电缆故障类型和故障位置；A/D模块用于实现模拟信号和数字信号之间的转换。陡波脉冲发送/接收模块发射的脉冲可以根据量程的不同自动调整最合适的脉冲幅值和脉冲宽度，也可以通过手动设置脉冲幅值和脉冲宽度，从而使得脉冲特征与电缆参数最为匹配，该模块发射的脉冲信号电压低，不会有操作人员触电的危险，安全系数高。阻尼模块能够在第一个脉冲反射波被记录后快速消除电缆内部多次反射的脉冲能量，从而避免反射脉冲对于下一个发射脉冲的耦合影响。太阳能电池板电源系统由智能充电保护部分、锂电池和太阳能电池板组成，能够为装置持续供电绿色环保，太阳能电池板可以折叠收纳，节省空间便于携带。该装置对于脉冲波形数据处理算法是结合牛顿插值法和波形包络线法实现的，该算法与装置硬件的配合能快速确定故障类型和故障点距离，并且能够大大提高故障点定位精度。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术一个实施例的结构示意图。图2是本专利技术使用步骤流程图。图3是牛顿插值法的流程图。图4是不同长度电缆末端短路的反射波波形。图5是不同波速情况下的包络线示意图。图6、图7分别是发射脉冲和反射脉冲示意图。具体实施方式一种电缆故障点定位装置，包括陡波脉冲发送/接收模块1，陡波脉冲发送/接收模块通过线夹插头2与和故障电缆一端相接的测试线夹3连接，陡波脉冲发送/接收模块向故障电缆发射脉冲；陡波脉冲发送/接收模块通过AD转换模块4与CPU5连接；陡波脉冲发送/接收模块与阻尼模块6通信，阻尼模块在第一个脉冲反射波被记录后消除电缆内部多次反射的脉冲能量，电源模块7为装置提供电源。所述电源为可充电锂电池。可充电锂电池与太阳能电池板8连接。CP接有键盘。CP接有液晶显示屏。一种电缆故障点定位装置的数据处理方法，包括下列步骤：（1）校准电缆始端接在装置测试线夹上的方法视不同线缆情况而定，对于同轴有屏蔽层电缆的而言，两个夹子分别夹在芯线和屏蔽层，两个夹子不做区分；对于两线电缆而言，直接将两个夹子夹在芯线上，两个夹子不做区分；对于三相电缆而言，将夹子夹在任意选取的两根芯线即可，两个夹子不做区分。将装置与故障电缆始端连接，启动装置后按下智能键，液晶屏显示故障类型。选取和故障电缆同种的完好电缆a米，a为完好电缆长度且已知，a取值越大越好。根据初步测定的故障电缆的故障类型，对已知电缆末端做相应处理，即故障类型为短路时完好电缆末端做短路处理，故障类型为断路时完好电缆末端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电缆故障点定位装置，其特征是：包括陡波脉冲发送/接收模块，陡波脉冲发送/接收模块通过线夹插头与和故障电缆一端相接的测试线夹连接，陡波脉冲发送/接收模块向故障电缆发射脉冲；陡波脉冲发送/接收模块通过AD转换模块与CPU连接；陡波脉冲发送/接收模块与阻尼模块通信，阻尼模块在第一个脉冲反射波被记录后消除电缆内部多次反射的脉冲能量，电源模块为装置提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种电缆故障点定位装置，其特征是：包括陡波脉冲发送/接收模块，陡波脉冲发送/接收模块通过线夹插头与和故障电缆一端相接的测试线夹连接，陡波脉冲发送/接收模块向故障电缆发射脉冲；陡波脉冲发送/接收模块通过AD转换模块与CPU连接；陡波脉冲发送/接收模块与阻尼模块通信，阻尼模块在第一个脉冲反射波被记录后消除电缆内部多次反射的脉冲能量，电源模块为装置提供电源。2.根据权利要求1所述的电缆故障点定位装置，其特征是：所述电源为可充电锂电池。3.根据权利要求1所述的电缆故障点定位装置，其特征是：可充电锂电池与太阳能电池板连接。4.根据权利要求1、2或3所述的电缆故障点定位装置，其特征是：CP接有键盘。5.根据权利要求1、2或3所述的电缆故障点定位装置，其特征是：CP接有液晶显示屏。6.一种电缆故障点定位装置的数据处理方法，其特征是：包括下列步骤：（1）校准电缆始端接在装置测试线夹上的方法视不同线缆情况而定，对于同轴有屏蔽层电缆的而言，两个夹子分别夹在芯线和屏蔽层，两个夹子不做区分；对于两线电缆而言，直接将两个夹子夹在芯线上，两个夹子不做区分；对于三相电缆而言，将夹子夹在任意选取的两根芯线即可，两个夹子不做区分；将装置与故障电缆始端连接，启动装置后按下智能键，液晶屏显示故障类型；选取和故障电缆同种的完好电缆a米，a为完好电缆长度且已知，a取值越大越好；根据初步测定的故障电缆的故障类型，对已知电缆末端做相应处理，即故障类型为短路时完好电缆末端做短路处理，故障类型为断路时完好电缆末端做断路处理；已知电缆与测试线夹连接好后，启动装置并按下智能键，装置显示屏显示故障类型和故障点距离，若故障点距离与已知电缆长度不一致，按调整键选择波速调节，增减波速后再按下智能键得到调节波速后的故障点距离，逐渐调节直至装置显示故障点距离与已知电缆长度一致时为止，记录下此时波速作为测量故障电缆的波速；（2）智能测量电缆故障点距离将故障电缆一端与装置测试线夹可靠连接，启动装置并校准波速，将装...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦勇，林亚阳，胡新雨，吴建峰，秦钰涵，秦玲，施永东，周燠，李捷，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司南通供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32