一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置及其定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置及其定位方法，故障監(jiān)測(cè)模塊分別置于電纜中間接頭處，MCU單元通過控制采集單元對(duì)電纜中間接頭處的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)每隔1分鐘進(jìn)行循環(huán)存儲(chǔ)。工控機(jī)置于站內(nèi)值班室或調(diào)度室，且與圖像采集儀相連。圖像采集儀對(duì)所監(jiān)測(cè)電纜的保護(hù)裝置是否動(dòng)作進(jìn)行，并將信息傳輸至工控機(jī)。工控機(jī)對(duì)接收到的圖像進(jìn)行識(shí)別處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電纜保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作，立即對(duì)故障監(jiān)測(cè)模塊下發(fā)指令，故障監(jiān)測(cè)模塊停止對(duì)信號(hào)的采集并逐一上傳爆炸前1分鐘所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，工控機(jī)通過信號(hào)處理技術(shù)對(duì)接收到的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確定位。本發(fā)明成本低、操作簡單、可靠性高。
【專利說明】
一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電力監(jiān)測(cè)設(shè)備，尤其是一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置。
技術(shù)背景
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國電力工業(yè)得到了迅猛發(fā)展。由于電力電纜多鋪設(shè)于地下，不占用地空面積，利于市容美觀。電纜隱蔽于地下的敷設(shè)大大降低了對(duì)人身安全造成的威脅。此外，電力電纜供電可靠性高和其無法比擬的優(yōu)越性，使得越來越多的高低壓輸電線路逐步實(shí)現(xiàn)電纜化。然而隨著電纜投入量不斷增多和長期運(yùn)行，電纜故障的情況不斷發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計(jì)約70%的電纜故障發(fā)生在電纜接頭處。因?yàn)槌鰪S合格的電纜其絕緣性能是良好的，而在實(shí)際鋪設(shè)過程中由于電纜中間接頭必須通過工作人員手工制作導(dǎo)致電纜芯接觸不良或中間接頭絕緣層制作不好導(dǎo)致絕緣性能下降。處于薄弱環(huán)節(jié)的電纜中間接頭在長期運(yùn)行過程中，可由局部缺陷最終導(dǎo)致中間接頭爆炸。由于電力電纜多敷設(shè)于電纜隧道內(nèi)或埋藏于地下，一旦發(fā)生電纜中間接頭爆炸，尋找起來十分困難，往往要花費(fèi)數(shù)小時(shí)，甚至幾天時(shí)間。不僅造成了大量的人力物力，而且還會(huì)造成難以估量的停電損失。
[0003]目前，針對(duì)電纜故障定位多為離線定位，其一般采用預(yù)定位和精確定位相結(jié)合的方式。預(yù)定位主要包括阻抗法和行波法，精確定位一般采用聲測(cè)法和聲磁同步法。阻抗法是在電纜發(fā)生故障后，對(duì)故障電纜的測(cè)量端和故障點(diǎn)阻抗進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，得出故障點(diǎn)的位置。同樣阻抗法也是在電纜發(fā)生故障后，對(duì)故障電纜注入脈沖信號(hào)，通過記錄反射波傳回脈沖注入點(diǎn)的時(shí)間可計(jì)算出故障點(diǎn)位置。在預(yù)定位確定電纜故障區(qū)域內(nèi)后，通過設(shè)備使電纜故障點(diǎn)再次放電，依靠探聽放電聲波信號(hào)或電磁信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電纜故障點(diǎn)的精確定位。離線式定位方法均為電纜故障后再對(duì)電纜進(jìn)行定位處理，故其定位過程耗時(shí)較長。而且采用預(yù)定位和精確定位相結(jié)合的方式，需要大量人力物力的投入。
[0004]因此，急需提出一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置，以便快速、準(zhǔn)確地確定電力電纜中間接頭爆炸的位置，減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，降低故障維修費(fèi)用和停電損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有電纜中間接頭爆炸后難于快速、準(zhǔn)確尋找爆炸點(diǎn)位置的問題，而提出一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置，該裝置可用于對(duì)電纜中間接頭爆炸的快速、精準(zhǔn)定位。
[0006]本發(fā)明的解決上述問題的技術(shù)方案是:一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸的電纜中間接頭快速準(zhǔn)確定位，其特征在于，包括η個(gè)故障監(jiān)測(cè)模塊、工控機(jī)(2)，圖像采集儀(3);所述故障監(jiān)測(cè)模塊由MCU單元、采集單元、存儲(chǔ)單元、通信單元組成；
其具體構(gòu)成為:η個(gè)故障監(jiān)測(cè)模塊分別置于電纜的中間接頭處;故障監(jiān)測(cè)模塊中MCU單元分別與采集單元、存儲(chǔ)單元、通信單元相連;工控機(jī)(2)置于站內(nèi)值班室或調(diào)度室，與圖像采集儀(3)相連；用于對(duì)所監(jiān)測(cè)電纜的保護(hù)裝置是否動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)采集圖像的采集儀置于站內(nèi)電纜繼電保護(hù)裝置顯示屏旁，并對(duì)工控機(jī)傳輸信號(hào)。
[0007]進(jìn)一步地，采集單元設(shè)有兩路采集端口，用于同時(shí)對(duì)電纜接頭處電磁信號(hào)和聲波?目號(hào)的米集。
[0008]本發(fā)明的另一目的是為上述硬件平臺(tái)提供一種電纜中間接頭爆炸的在線定位方法，包含如下的處理步驟:
1)、Μ⑶單元通過控制采集單元對(duì)電纜中間接頭處的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)的進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)每隔I分鐘進(jìn)行循環(huán)存儲(chǔ)；
2)、置于站內(nèi)電纜繼電保護(hù)裝置顯示屏旁的圖像采集儀3對(duì)所監(jiān)測(cè)電纜的保護(hù)裝置是否動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集并傳輸至工控機(jī)；
3)、工控機(jī)(2)對(duì)接收到的圖像進(jìn)行識(shí)別處理，當(dāng)識(shí)別結(jié)果表明電纜保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作，工控機(jī)(2)立即對(duì)故障監(jiān)測(cè)模塊1-1、1-2、...、1_η下發(fā)指令，故障監(jiān)測(cè)模塊1-1、1_2、...、1_η停止對(duì)信號(hào)的采集并逐一上傳爆炸前I分鐘所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，工控機(jī)2通過信號(hào)處理技術(shù)對(duì)接收到的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確定位。
[0009]本發(fā)明一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置，如圖1所示，故障監(jiān)測(cè)模塊1-1、1-2、...、1_η分別置于電纜中間接頭處，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行安裝，MCU單元分別與采集單元、存儲(chǔ)單元、通信單元相連。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜炸中間接頭爆的快速定位，工控機(jī)置于站內(nèi)值班室或調(diào)度室，并與圖像采集儀3相連。圖像采集儀置于站內(nèi)電纜繼電保護(hù)裝置顯示屏旁，用于對(duì)所監(jiān)測(cè)電纜的保護(hù)裝置是否動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集并傳輸至工控機(jī)2。工控機(jī)對(duì)接收到的圖像進(jìn)行識(shí)別處理，當(dāng)識(shí)別結(jié)果表明電纜保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作，工控機(jī)2立即對(duì)故障監(jiān)測(cè)模塊1-1、1-2、...、1_η下發(fā)指令，故障監(jiān)測(cè)模塊停止對(duì)信號(hào)的采集并逐一上傳爆炸前I分鐘所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息。工控機(jī)2通過信號(hào)處理技術(shù)對(duì)接收到的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確定位。同時(shí)通信單元之間采用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0011 ]電纜處于正常運(yùn)行時(shí)，中間接頭處電磁信號(hào)主要是由流經(jīng)電纜芯的工作電流產(chǎn)生并主要處于電纜鎧甲層內(nèi)部的工頻信號(hào)，而聲波信號(hào)主要來源是電纜正常運(yùn)行產(chǎn)生和環(huán)境中的噪聲。而中間接頭發(fā)生爆炸時(shí)，纜芯電流流經(jīng)鎧甲層入地，瞬間產(chǎn)生強(qiáng)烈工頻電磁信號(hào)并伴隨巨大能量的聲波信號(hào)。因此為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜炸中間接頭爆的精準(zhǔn)定位，故障監(jiān)測(cè)模塊的采集單元設(shè)有兩路采集端口。M⑶單元通過控制采集單元對(duì)電纜中間接頭處的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)的波形、能量值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)每隔I分鐘進(jìn)行循環(huán)存儲(chǔ)。
[0012]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1)由于電纜中間接頭爆炸瞬間產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)，因此通過同時(shí)采集電磁信號(hào)和聲波信號(hào)對(duì)爆炸的中間接頭定位具有較高的準(zhǔn)確度；
2)采用在線式的定位方式，解決了離線式定位方式需要預(yù)定位和精確定位相結(jié)合所帶來對(duì)人力物力大量占用的問題；
3)該電纜中間接頭爆炸的快速定位裝置具有操作簡單、模塊化強(qiáng)、集成度高等特點(diǎn)，適合智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。
【附圖說明】
[0013]圖1為一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置主要構(gòu)成部分包括:多個(gè)故障監(jiān)測(cè)模塊1-1、1_2、...、l_n，工控機(jī)2，圖像采集儀3;所述故障監(jiān)測(cè)模塊1-1、1_2、...、l_n均是相同的，由MCU單元、采集單元、存儲(chǔ)單元、通信單元組成。
[0015]本發(fā)明在使用時(shí)，預(yù)先對(duì)故障監(jiān)測(cè)模塊1-1、1_2、...、l_n進(jìn)行編號(hào)處理，根據(jù)電纜中間接頭處現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行安裝，并記錄不同編號(hào)的障監(jiān)測(cè)模塊所對(duì)應(yīng)電纜中間接頭位置，η個(gè)故障監(jiān)測(cè)模塊一般采用均布(等距離)的形式置于電纜的不同中間接頭處。MCU單元分別與采集單元、存儲(chǔ)單元、通信單元相連，而采集單元設(shè)有兩路采集端口，分別連接電磁傳感器和聲波傳感器。MCU單元通過控制采集單元對(duì)電纜中間接頭處的工頻電磁信號(hào)和聲波信號(hào)的波形和能量值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)每隔I分鐘進(jìn)行循環(huán)存儲(chǔ)。
[0016]為了便于站內(nèi)值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜接頭爆炸點(diǎn)的位置，將工控機(jī)2置于站內(nèi)值班室或調(diào)度室，且與圖像采集儀3相連。此外，將圖像采集儀3置于站內(nèi)電纜繼電保護(hù)裝置顯示屏旁，用于對(duì)所監(jiān)測(cè)電纜的保護(hù)裝置是否動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集并將采集結(jié)果經(jīng)串口RS-232傳輸至工控機(jī)2。工控機(jī)2通過MATLAB算法對(duì)接收到的圖像進(jìn)行識(shí)別處理，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果表明電纜保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作，工控機(jī)2立即通過通信單元對(duì)故障監(jiān)測(cè)模塊1-1、1-
2、...、1_η下發(fā)指令，各個(gè)故障監(jiān)測(cè)模塊停止對(duì)信號(hào)的采集并逐一上傳爆炸前I分鐘所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息。工控機(jī)2通過信號(hào)處理技術(shù)對(duì)接收到的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確定位，并將定位結(jié)果通過工控機(jī)2顯示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸的電纜中間接頭快速準(zhǔn)確定位，其特征在于，包括η個(gè)故障監(jiān)測(cè)模塊、工控機(jī)(2)，圖像采集儀(3);所述故障監(jiān)測(cè)模塊由MCU單元、采集單元、存儲(chǔ)單元、通信單元組成;其具體構(gòu)成為: η個(gè)故障監(jiān)測(cè)模塊分別置于電纜的中間接頭處;故障監(jiān)測(cè)模塊中MCU單元分別與采集單元、存儲(chǔ)單元、通信單元相連;工控機(jī)(2)置于站內(nèi)值班室或調(diào)度室，與圖像采集儀(3)相連；用于對(duì)所監(jiān)測(cè)電纜的保護(hù)裝置是否動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)采集圖像的采集儀(3)置于站內(nèi)電纜繼電保護(hù)裝置顯示屏旁，并對(duì)工控機(jī)(2)傳輸信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置，其特征在于，所述采集單元設(shè)有兩路采集端口，用于同時(shí)對(duì)電纜接頭處電磁信號(hào)和聲波信號(hào)的采集。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位裝置，其特征在于，所述通信單元之間采用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。4.一種常用權(quán)利要求1或2或3裝置的電纜中間接頭爆炸的在線式快速定位方法，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸的電纜中間接頭快速準(zhǔn)確定位，包含如下的處理步驟: 1)、Μ⑶單元通過控制采集單元對(duì)電纜中間接頭處的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)的進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)每隔I分鐘進(jìn)行循環(huán)存儲(chǔ)； 2)、置于站內(nèi)電纜繼電保護(hù)裝置顯示屏旁的圖像采集儀(3)對(duì)所監(jiān)測(cè)電纜的保護(hù)裝置是否動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集并傳輸至工控機(jī)(2); 3)、工控機(jī)(2)對(duì)接收到的圖像進(jìn)行識(shí)別處理，當(dāng)識(shí)別結(jié)果表明電纜保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作，工控機(jī)(2)立即對(duì)故障監(jiān)測(cè)模塊(1-1)、(1-2)、...、(1_η)下發(fā)指令，故障監(jiān)測(cè)模塊(1-1)、(1-2)、...、(1_η)停止對(duì)信號(hào)的采集并逐一上傳爆炸前I分鐘所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，工控機(jī)(2)通過信號(hào)處理技術(shù)對(duì)接收到的電磁信號(hào)和聲波信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆炸點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確定位。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK105911425SQ201610233150
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】張樂樂, 周利軍, 王東陽, 江俊飛, 劉偉迪, 仇祺沛, 劉棟財(cái)
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)