一种适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置制造方法及图纸

技术编号：44202211 阅读：16 留言：0更新日期：2025-02-06 18:37

本发明专利技术公开了一种适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，涉及电缆故障检测技术领域，包括检测数据获取单元、局部放电检测单元和故障检测处理单元。本发明专利技术中，通过传感器优化模块对传感器优化，信号辅助模块对信号辅助，经过处理后可降低电缆检测时的电磁干扰，从而稳定获取的行波信号，通过信号放大和信号滤波技术，实现对信号的增强并提高信号的信噪比，降低噪声和干扰信号对行波信号的影响，便于稳定地获取行波信号，降低故障诊断和定位时的误差，保证故障诊断的精准程度，在发生故障时及时预警通过分布式光纤测温法辅助进行定位，可保证故障定位的精度，便于后续电缆的快速检修。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电缆故障检测，具体为一种适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置。

技术介绍

1、架空电缆（全称架空绝缘电缆），是装有绝缘层和保护外皮的架空导线，采用类似于交联电缆生产工艺制造的一种专用电缆，是介于架空导线和地下电缆之间的新的输电方式。

2、如中国专利cn221224902u公开了一种适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，包括诊断部；空腔的内部安装有可升降的活动架，活动架的前端面安装有两个承载板，承载板的中心处同轴固定有连杆，连杆的顶端与插孔插接配合，连杆上均套设有弹簧；在插孔与连杆的插接下，可以将插板限制在壳体内部。

3、上述专利中，虽然通过压块和连杆，解决了故障定位在线装置不易快速拆卸的问题，但是在利用电缆故障预警与精准定位装置进行行波信号的获取与处理时，外界的电磁信号会对行波信号造成干扰，使行波信号减弱，从而无法稳定地获取行波信号，增大了故障诊断和定位时的误差。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，以解决上述
技术介绍
提出的在利用电缆故障预警与精准定位装置进行行波信号的获取与处理时，外界的电磁信号会对行波信号造成干扰，使行波信号减弱，从而无法稳定地获取行波信号，增大了故障诊断和定位时的误差的问题。

2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，包括检测数据获取单元、局部放电检测单元和故障检测处理单元；

<p>3、所述检测数据获取单元用于获取当前检测区域内加工电缆的监测数据，包括电压、电流和温度；

4、所述局部放电检测单元用于采用高频电流法检测当前区域内的电缆放电状况；

5、所述故障检测处理单元用于对架空电缆是否存在故障进行检测，并对故障处进行快速定位；

6、所述检测数据获取单元包括传感器优化模块、信号辅助模块和数据获取模块，所述传感器优化模块用于根据电缆的类型和等级选择不同种类的行波传感器，并利用连接机构对传感器的安装进行优化；

7、所述信号辅助模块用于通过信号放大电路对行波信号进行放大处理，将经过处理后的信号进行滤波处理，去除噪声和干扰信号；

8、所述数据获取模块用于获取信号辅助模块中处理后的信号数据，并将数据传输到局部放电检测单元和故障检测处理单元中。

9、优选的，所述故障检测处理单元包括数据采集模块、数据处理模块、算法优化模块、故障检测模块和预警与定位模块；

10、所述数据采集模块用于采集数据获取模块中的行波信号数据；

11、所述数据处理模块用于利用算法对行波信号进行多维分析，根据设定的关键字提取行波信号的特征信息。

12、优选的，所述算法优化模块用于调整算法的多个参数，将调整后的信号数据进行融合和同步处理，经过处理后再进行优化；

13、所述算法优化模块包括参数调整模块、数据融合模块、时钟同步模块和识别优化模块；

14、所述参数调整模块用于利用神经网络算法自动识别行波信号的模式和特征，根据识别结果，对网络结构、学习率和训练次数进行调整；

15、所述数据融合模块用于通过加权平均算法将多个不同类型或不同位置的传感器获取的行波信号进行融合处理，然后将融合后的信号与电缆的其他监测数据进一步融合分析，评估当前电缆的运行状态。

16、优选的，所述时钟同步模块采用卫星时钟作为时钟源，通过时钟同步技术，将多个模块之间的时钟进行同步处理；

17、所述识别优化模块用于建立故障点反射波的特征数据库，利用机器学习算法提取反射波的特征并与特征数据库模式匹配，进行反射波的自动识别和分类。

18、优选的，所述故障检测模块用于综合算法优化模块中的数据，判断当前区域内的电缆是否存在故障，若存在故障，则快速发出故障信号；

19、所述预警与定位模块用于接收故障检测模块的故障信号，根据故障信号向控制终端进行预警，通过分布式光纤测温法对电缆的故障进行定位。

20、优选的，在利用机器学习算法进行反射波的自动识别和分类时，还包括以下内容：

21、s1、选择机器学习模型：选用监督学习算法的卷积神经网络自动提取行波信号的特征；

22、s2、模型构建与训练：构建机器学习模型，标注好的行波信号数据对选择的机器学习模型进行训练，将数据分为训练集和验证集，通过调整模型的参数使模型在训练集上的损失函数最小化；

23、其中，机器学习模型的相关表达式如下：

24、；

25、式中，为输入层到隐藏层的权重矩阵，隐藏层到输出层的权重矩阵，f 是激活函数，是隐藏层的偏置项，t是输出层的激活函数，是输出层的偏置项；

26、s3、模型优化：将训练好的模型应用于实际的行波信号监测中，自动识别和分类反射波，根据实际应用中的反馈结果，通过增加数据量、改进特征提取方法、调整模型结构和参数来完成模型优化。

27、优选的，还包括保护外壳，所述保护外壳内壁通过螺栓连接有电压传感器和罗氏线圈传感器，所述保护外壳一侧固定连接有延伸板，所述延伸板一侧卡合有限位外壳，所述限位外壳内部插设有光纤光栅传感器，且所述延伸板和限位外壳的连接处插接有定位件。

28、优选的，所述定位件一侧设置有限位机构，所述限位机构包括固定盘、压合板和导向管，所述固定盘一侧与限位外壳内壁固定连接，所述限位外壳通过螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆一端固定连接有夹盘。

29、优选的，所述导向管一侧与保护外壳固定连接，所述导向管内环面通过弹簧连接有弧形片，所述弧形片一侧设置有两组导向轮组件，其中一个所述导向轮组件一侧与保护外壳内壁固定连接，另一个所述导向轮组件一侧与限位外壳固定连接，所述导向轮组件一侧均与压合板搭接，所述压合板顶部通过弹簧安装有连接板，所述连接板分别与保护外壳和限位外壳固定连接。

30、优选的，所述保护外壳内壁一侧滑动连接有内置杆，两个所述内置杆之间固定连接有缓冲杆，所述缓冲杆外环面固定连接有固定块，所述固定块一侧与保护外壳内壁固定连接，所述保护外壳外壁一侧固定连接有加强件，所述加强件一端与限位外壳卡合连接。

31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

32、本专利技术中，通过传感器优化模块对传感器优化，信号辅助模块对信号辅助，经过处理后可降低电缆检测时的电磁干扰，从而稳定获取的行波信号，通过信号放大和信号滤波技术，实现对信号的增强并提高信号的信噪比，降低噪声和干扰信号对行波信号的影响，便于稳定地获取行波信号，降低故障诊断和定位时的误差，保证故障诊断的精准程度。

33、本专利技术中，通过算法优化模块对算法进行优化，对参数进行调整，然后将多源数据进行融合，再进行时钟同步处理，可降低识别优化模块的工作量以及时钟不同步对数据造成的误差，通过识别优化模块可优化对故障点反射波的识别，提高故障识别的精准率，避免故障遗漏，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：包括检测数据获取单元（1）、局部放电检测单元（2）和故障检测处理单元（3）；

2.根据权利要求1所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：所述故障检测处理单元（3）包括数据采集模块（31）、数据处理模块（32）、算法优化模块（33）、故障检测模块（34）和预警与定位模块（35）；

3.根据权利要求2所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：所述算法优化模块（33）用于调整算法的多个参数，将调整后的信号数据进行融合和同步处理，经过处理后再进行优化；

4.根据权利要求3所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：所述时钟同步模块（333）采用卫星时钟作为时钟源，通过时钟同步技术，将多个模块之间的时钟进行同步处理；

5.根据权利要求2所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：所述故障检测模块（34）用于综合算法优化模块（33）中的数据，判断当前区域内的电缆是否存在故障，若存在故障，则快速发出故障信号；

6.根据权利要求4所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：在利用机器学习算法进行反射波的自动识别和分类时，还包括以下内容：

7.根据权利要求1所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：还包括保护外壳（4），所述保护外壳（4）内壁通过螺栓连接有电压传感器（44）和罗氏线圈传感器（48），所述保护外壳（4）一侧固定连接有延伸板（43），所述延伸板（43）一侧卡合有限位外壳（5），所述限位外壳（5）内部插设有光纤光栅传感器（54），且所述延伸板（43）和限位外壳（5）的连接处插接有定位件（42）。

8.根据权利要求7所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：所述定位件（42）一侧设置有限位机构，所述限位机构包括固定盘（53）、压合板（6）和导向管（63），所述固定盘（53）一侧与限位外壳（5）内壁固定连接，所述限位外壳（5）通过螺纹连接有螺纹杆（51），所述螺纹杆（51）一端固定连接有夹盘（52）。

9.根据权利要求8所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：所述导向管（63）一侧与保护外壳（4）固定连接，所述导向管（63）内环面通过弹簧连接有弧形片（64），所述弧形片（64）一侧设置有两组导向轮组件（61），其中一个所述导向轮组件（61）一侧与保护外壳（4）内壁固定连接，另一个所述导向轮组件（61）一侧与限位外壳（5）固定连接，所述导向轮组件（61）一侧均与压合板（6）搭接，所述压合板（6）顶部通过弹簧安装有连接板，所述连接板分别与保护外壳（4）和限位外壳（5）固定连接。

10.根据权利要求7所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：所述保护外壳（4）内壁一侧滑动连接有内置杆（46），两个所述内置杆（46）之间固定连接有缓冲杆（45），所述缓冲杆（45）外环面固定连接有固定块（47），所述固定块（47）一侧与保护外壳（4）内壁固定连接，所述保护外壳（4）外壁一侧固定连接有加强件（41），所述加强件（41）一端与限位外壳（5）卡合连接。

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【技术特征摘要】

7.根据权利要求1所述的适用于输电线路架空电缆故障预警定位的诊断装置，其特征在于：还包括保护外壳（4），所述保护外壳（4）内壁通过螺栓连接有电压传感器（44）和罗氏线圈传感器（48），所述保护外壳（4）一侧固定连接有延伸板（43），所述延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：幸进，陈佳慧，陈家和，李德炜，王芳，程天应，苏明祥，郑聪，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司三门县供电公司，
类型：发明
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