CN103344883B - 通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置及方法，属于电缆故障测试设备领域。其特征在于：包括电缆故障模拟设置柜、电缆故障模拟测距仪、无线路由器以及主机，其中主机为安装有电缆故障波形仿真软件的计算机，主机、电缆故障模拟设置柜以及电缆故障模拟测距仪同时与无线路由器相连，通过无线路由器实现信息的传送。与现有技术相比，具有避免了大量接线，通过电缆故障模拟设置柜对故障进行模拟，省去了长距离电缆，同时可以模拟真实的现场环境，有利于培训人员快速熟练的掌握电缆故障测试技术。

Description

通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置及方法

技术领域

通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置及方法，属于电缆故障测试设备领域。具体涉及一种通过无线wifi通讯实现电力电缆故障模拟测试仿真系统的方法及实现该方法的装置。

背景技术

电力电缆故障测试仪器在国内得到了普遍的应用，电缆故障的查找变得相对容易。但同时，电力电缆故障测试仪器对使用人员的专业性要求也比较高，使用人员对电力电缆故障测试仪器操作的熟练程度和故障测距波形的识别技术对能否快速、准确地探测电缆故障有很大的影响。为了避免在电缆故障探测过程中浪费大量的人力、物力资源和减少电缆故障引发的经济损失，加强对使用人员的培训和考核，使其熟练的掌握电力电缆故障测试仪器的使用是非常必要的。

目前市场上的电缆故障模拟装置需要大量的电缆，只能模拟固定数量和固定距离的电缆故障，不能随意设置故障距离。仅仅依靠目前市场上的电缆故障模拟装置产生的几种故障，很难快速提高使用人员的电缆故障测距波形的识别技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过无线网络实现信息传递，避免了大量接线，通过电缆故障模拟设置柜对故障进行模拟，省去了长距离电缆同时模拟提供了真实的现场环境的通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置，其特征在于：包括电缆故障模拟设置柜、电缆故障模拟测距仪、无线路由器以及主机，其中主机安装有电缆故障波形仿真软件，主机、电缆故障模拟设置柜以及电缆故障模拟测距仪同时与无线路由器相连，通过无线路由器实现信息的传送。

所述的电缆故障波形仿真软件包括用于输入基本信息的信息输入模块、用于对故障类型和故障距离进行设定的故障设定模块、用于生成模拟波形的波形生成模块、用于实现通讯的通讯模块以及中央处理模块，信息输入模块与中央处理模块相连，中央处理模块与故障设定模块相连，波形生成模块与通讯模块双向相连。

所述的通讯模块包括实现中央处理模块与电缆故障模拟设置柜通讯的电缆故障模拟设置柜通讯模块和实现中央处理模块与电缆故障模拟测距仪通讯的电缆故障模拟测距仪通讯模块。

所述的故障设定模块设定的故障类型为A、B、C三相电缆的低阻、高阻、闪络性对地故障和断线故障。

所述的电缆故障模拟设置柜包括相线检测单元、第一中央控制单元、第一无线通讯单元以及故障模拟单元，相线检测单元与第一中央控制单元相连，第一中央控制单元与故障模拟单元相连，第一无线通讯单元与第一中央控制单元双向相连。

所述的电缆故障模拟测距仪包括第二中央控制单元、第二无线通讯单元、触发电路、显示器以及键盘，键盘和触发电路与第二中央控制单元相连，第二中央控制单元与显示器相连，第二中央控制单元同时与第二无线通讯单元双向相连。

通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1001，系统初始化；

步骤1002，输入基本信息，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的信息输入模块输入测试的基本信息；

步骤1003，设置每一相故障类型，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的故障设定模块设置A、B、C三相每一相的故障类型；

步骤1004，设置每一相故障距离，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的故障设定模块设置A、B、C三相每一相的故障距离；

步骤1005，浏览波形，电缆故障波形仿真软件的波形生成模块根据故障设置命令模拟生成A、B、C三相电缆在低压脉冲方式、脉冲电流方式、二次脉冲方式下的故障波形；

步骤1006，操作人员判断故障设置的信息是否正确，正确则执行步骤1007，不正确则返回执行步骤1003；

步骤1007，发送故障设置命令，电缆故障波形仿真软件的电缆故障模拟设置柜通讯模块将故障设置命令通过无线wifi将故障设置命令发送至电缆故障模拟设置柜；

步骤1008，接收测试相线信息，电缆故障波形仿真软件接收由电缆故障模拟设置柜发来的相线状态信息；

步骤1009，接收测试命令信息，电缆故障波形仿真软件接收由电缆故障模拟测距仪发来的测试命令信息；

步骤1010，发送模拟故障波形数据，电缆故障波形仿真软件接收到电缆故障模拟测距仪发送的测试命令之后，其内的波形生成模块模拟出相应的故障波形数据，并通过无线通讯模块发送至电缆故障模拟测距仪。

与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是：

1、通过无线网络实现信息的传递，避免了传统故障模拟测试仪需要进行大量接线的弊端；

2、通过电缆故障模拟设置柜对故障进行模拟设置，省去了传统故障设置柜中的长距离电缆。故障类型设置后，在测量范围内，可模拟任意距离的故障波形，解决了其它电缆故障模拟装置只能模拟固定数量和固定距离故障的问题；

3、电缆故障模拟设置柜模拟的各种故障均可用万用表、摇表和高压设备进行测试，判断故障类型，给培训和考核提供了真实的现场环境，有利于培训人员快速熟练的掌握电缆故障测试技术；

4、可以把实际现场测量的比较典型的电缆故障波形导入电缆故障波形仿真软件的数据库中，在培训中可将这些波形数据通过无线wifi发送给电缆故障模拟测距仪，以便培训人员进行波形分析，从而快速提高了培训人员的电缆故障波形识别技术；

5、可以用于对培训人员考核，电缆故障波形仿真软件可以保存培训人员的测试波形数据和得分，以便以后查询。

附图说明

图1为通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置结构方框图。

图2为通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置电缆故障模拟设置柜结构方框图。

图3为通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置电缆故障模拟测距仪结构方框图。

图4为电缆故障波形仿真软件原理方框图。

图5为电缆故障波形仿真软件通讯模块原理方框图。

图6为电缆故障波形仿真软件工作流程图。

具体实施方式

图1~6是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~6对本发明做进一步说明：

如图1所示，本发明的电缆故障的模拟测试的仿真装置有以下几部分组成：电缆故障模拟设置柜、电缆故障模拟测距仪、无线路由器以及主机，其中主机为计算机，主机上安装有电缆故障波形仿真软件。主机、电缆故障模拟设置柜以及电缆故障模拟测距仪同时与无线路由器相连，通过无线路由器实现信息的传送。其中电缆故障模拟设置柜通过无线路由器接收电缆故障波形仿真软件的控制命令，设置相应的电缆故障，电缆故障模拟设置柜同时通过无线路由器将测试电缆的相线信息传输给电缆故障波形仿真软件。电缆故障波形仿真软件根据测试电缆的相线信息和故障设置命令，生成电缆故障的仿真波形。电缆故障模拟测距仪通过无线路由器将测试命令传输给电缆故障波形仿真软件，电缆故障模拟测距仪同时通过无线路由器接收电缆故障波形仿真软件发送的波形数据，并进行显示。

如图2所示，电缆故障模拟设置柜由以下几部分组成：相线检测单元、第一中央控制单元、第一无线通讯单元以及故障模拟单元。相线检测单元与第一中央控制单元相连，第一中央控制单元与故障模拟单元相连，第一无线通讯单元与第一中央控制单元双向相连。电缆故障模拟设置柜的第一中央控制单元通过第一无线通讯单元接收电缆故障波形仿真软件发送的故障设置命令后，对设置命令进行解析。第一中央控制单元根据解析的命令控制故障模拟单元的相应继电器动作以产生相应的电缆故障，同时电缆故障模拟设置柜的相线检测单元检测电缆A、B、C三相三个位置开关的状态，并将相线状态信息传输给第一中央控制单元，第一中央控制单元根据相线状态信息判断出培训人员测试的相线，并把此相线通过第一无线通讯单元发送给电缆故障波形仿真软件。

第一中央控制单元可采用以下型号的芯片实现：Freescale的Coldfire系列芯片；Cirrus  logic的EP93XX系列芯片；TI的TMS320C6000系列芯片以及SAMSUNG  的 S3C2440等芯片；第一通讯模块可以采用市售的无线wifi模块实现。

如图3所示，电缆故障模拟测距仪由以下几部分组成：第二中央控制单元、第二无线通讯单元、触发电路、显示器以及键盘。键盘和触发电路与第二中央控制单元相连，第二中央控制单元与显示器相连，第二中央控制单元同时与第二无线通讯单元双向相连。电缆故障模拟测距仪的第二中央控制单元将键盘输入的操作命令（包括方式、范围、增益等）通过第二无线通讯单元发送给电缆故障波形仿真软件，电缆故障波形仿真软件接收到第二中央控制单元发送的测试命令，将测试命令解析后，结合电缆故障模拟设置柜的第一中央控制单元发送的相线状态信息，将对应相线的故障模拟波形的数据通过无线路由器发送给电缆故障模拟测距仪。电缆故障模拟测距仪接收故障模拟波形的数据后，在显示器上将电缆故障波形进行显示，培训人员可对此波形进行分析，从而得出电缆的故障距离。电缆故障模拟测距仪与实际的电缆故障模拟测距仪的操作方式相同，从而可以快速地提高培训人员的仪器操作能力。 在二次脉冲方式或脉冲电流方式下，触发电路用于接收二次脉冲或脉冲电流的触发信号。

第二中央控制单元可采用以下型号的芯片实现：Freescale的Coldfire系列芯片；Cirrus  logic的EP93XX系列芯片；TI的TMS320C6000系列芯片以及SAMSUNG  的 S3C2440等芯片，且第二中央控制单元可根据需要采用与第一中央控制单元相同或不同的芯片实现。第二通讯模块可以采用市售的无线wifi模块实现。

如图4~5所示，安装在主机上的电缆故障波形仿真软件由以下几部分组成：信息输入模块、故障设定模块、波形生成模块、通讯模块以及中央处理模块，其中通讯模块包括电缆故障模拟设置柜通讯模块和电缆故障模拟测距仪通讯模块。

信息输入模块与中央处理模块相连，使用电缆故障波形仿真软件时，操作人员需要通过信息输入模块输入以下信息：电缆名称、测试时间、波速度、电缆全长。

中央处理模块与故障设定模块相连，故障设定模块可分别对A、B、C三相电缆的故障类型和故障距离进行设置。故障类型包括A、B、C三相电缆的低阻（短路）、高阻、闪络性对地故障和断线故障。当将电缆的故障状态设置为完好时，则表示未对该相电缆设置故障。设置完毕后对故障设置进行确认，并且可以根据需要对故障重新进行设置。

中央处理模块与波形生成模块双向相连，波形生成模块可根据操作人员通过基本信息模块和故障设定模块的设置信息模拟生成A、B、C三相电缆在低压脉冲方式、脉冲电流方式、二次脉冲方式下的故障波形。并可通过点击相应的选项查看任一相线在任意方式下的故障波形。

包括电缆故障模拟设置柜通讯模块和电缆故障模拟测距仪通讯模块在内的通讯模块与中央处理模块双向相连。电缆故障模拟设置柜通讯模块用于电缆故障波形仿真软件与电缆故障模拟设置柜之间的通讯。电缆故障波形仿真软件将故障设置命令发送至通讯模块，通讯模块通过无线路由器与电缆故障模拟设置柜内的第一无线通讯单元相连，将故障设置命令发送至电缆故障模拟设置柜。电缆故障模拟设置柜接收到故障设置命令后，控制故障模拟单元的相应继电器动作以产生相应的电缆故障，同时相线检测单元检测电缆A、B、C三相三个位置开关的状态，把状态信息传输给第一中央控制单元，第一中央控制单元根据状态信息判断出培训人员测试的相线，并把此相线发送至第一无线通讯单元，并经由第一无线通讯单元发送回电缆故障波形仿真软件。

电缆故障模拟测距仪通讯模块用于电缆故障波形仿真软件与电缆故障模拟测距仪之间的通讯。测试人员通过键盘将测试命令（包括方式、范围、增益等）发送至第二中央控制单元，第二中央控制单元继续发送至第二无线通讯单元，第二无线通讯单元通过无线wifi与电缆故障模拟测距仪通讯模块相连接，并经由电缆故障模拟测距仪通讯模块将测试命令发送至中央处理模块，中央处理模块对测试命令解析后，结合电缆故障模拟设置柜发送的测试相线的信息，通过波形生成模块生成相应的故障模拟波形，然后故障模拟波形依次经过电缆故障模拟测距仪通讯模块、第二无线通讯单元发送至第二中央控制单元，并在显示屏上进行显示。

如图6所示，电缆故障波形仿真软件的工作流程包括

以下步骤：

步骤1001，系统初始化；

步骤1002，输入基本信息，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的信息输入模块输入测试的基本信息；

基本信息包括：电缆名称、测试时间、波速度、电缆全长。

步骤1003，设置每一相故障类型，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的故障设定模块设置A、B、C三相每一相的故障类型；

步骤1004，设置每一相故障距离，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的故障设定模块设置A、B、C三相每一相的故障距离；

步骤1003~1004为故障设置步骤，可设置的故障类型包括A、B、C三相电缆的低阻（短路）、高阻、闪络性对地故障和断线故障。当将电缆的故障状态设置为完好时，则表示未对该相电缆设置故障。设置完毕后对故障设置进行确认，并且可以根据需要对故障重新进行设置。

步骤1005，浏览波形，电缆故障波形仿真软件的波形生成模块根据故障设置命令模拟生成A、B、C三相电缆在低压脉冲方式、脉冲电流方式、二次脉冲方式下的故障波形；

步骤1006，操作人员判断故障设置的信息是否正确，正确则执行步骤1007，不正确则返回执行步骤1003；

步骤1007，发送故障设置命令，电缆故障波形仿真软件的电缆故障模拟设置柜通讯模块将故障设置命令通过无线wifi将故障设置命令发送至电缆故障模拟设置柜；

电缆故障模拟设置柜接收到故障设置命令后，控制故障模拟单元的相应继电器动作以产生相应的电缆故障。

步骤1008，接收测试相线信息，电缆故障波形仿真软件接收由电缆故障模拟设置柜发来的相线状态信息；

电缆故障模拟设置柜的相线检测单元检测电缆A、B、C三相三个位置开关的状态，把状态信息传输给第一中央控制单元，第一中央控制单元根据状态信息判断出培训人员测试的相线，并把此相线通过第一无线通讯单元发送给电缆故障波形仿真软件。

步骤1009，接收测试命令信息，电缆故障波形仿真软件接收由电缆故障模拟测距仪发来的测试命令信息；

培训人员通过操作电缆故障模拟测距仪上的键盘发出测试命令（包括方式、范围、增益等），电缆故障模拟测距仪通过无线wifi将测试命令发送至电缆故障波形仿真软件。

步骤1010，发送模拟故障波形数据，电缆故障波形仿真软件接收到电缆故障模拟测距仪发送的测试命令之后，其内的波形生成模块模拟出相应的故障波形数据，并通过无线通讯模块发送至电缆故障模拟测距仪。

电缆故障模拟测距仪接收到故障波形数据之后，在显示屏上进行显示，培训人员通过对故障波形数据进行分析，得出具体的故障距离或继续通过键盘发出其他测试命令，对故障进行进一步的判断，直到对故障距离作出正确的判断为止。由于培训人员在故障判断的过程中可能需要对不同相线的波形进行分析，所以步骤1009~1010可能会循环多次。

具体工作过程如下：

当测试人员需要对培训人员进行测试时，首先打开安装在主机上的电缆故障波形仿真软件，电缆故障波形仿真软件自动进行初始化。然后测试人员通过电缆故障波形仿真软件的信息输入模块输入包括电缆名称、测试时间、波速度、电缆全长在内的基本信息，然后通过故障设定模块进行故障设置，包括电缆A、B、C三相中每一相的故障类型和故障距离。故障设置完成之后，有波形生成模块自动生成相应的故障波形数据，并在主机上进行显示。操作人员判断故障设置是否正确，如果未设置正确，则返回相应步骤继续进行设置。

故障设置正确之后，操作人员通过电缆故障波形仿真软件对故障进行确认，确认完成之后，电缆故障波形仿真软件内的中央处理模块将故障设置命令发送至电缆故障模拟设置柜通讯模块，电缆故障模拟测试柜通讯模块将故障设置命令通过无线路由器发送至电缆故障模拟测试柜内的第一无线通讯单元，并由第一无线通讯单元传送至第一中央控制单元，第一中央处理单元对设置命令进行解析，并控制故障模拟单元的相应继电器动作以产生相应的电缆故障，同时电缆故障模拟设置柜的相线检测单元检测电缆A、B、C三相三个位置开关的状态，把相线状态信息传输给第一中央控制单元，并由第一中央控制单元发送至第一无线通讯单元，并通过无线路由器传送至电缆故障模拟测试柜通讯模块，并由电缆故障模拟测试柜通讯模块传送至中央处理模块。

通过电缆故障波形仿真软件和电缆故障模拟设置柜对故障进行设置完成之后，培训人员使用电缆故障模拟测距仪进行接线，接线完成之后，通过电缆故障模拟测距仪上的键盘输入测试命令，第二中央控制单元接收到键盘输入的测试命令之后，将测试命令发送至第二无线通讯单元，第二无线通讯单元通过无线路由器将测试命令传送至电缆故障波形仿真软件内的电缆故障模拟测距仪通讯模块，电缆故障模拟测距仪通讯模块接收到测试命令之后，将测试命令传送至中央处理模块，中央处理模块接收到测试命令之后，结合电缆故障模拟设置柜发送来的相线状态信息，由波形生成模块生成相应的故障波形数据。然后在中央处理模块的控制下，故障波形数据依次经过电缆故障模拟测距仪通讯模块、无线路由器、第二无线通讯单元传送至电缆故障模拟测距仪，并在电缆故障模拟测距仪的显示屏上进行显示。培训人员通过对故障波形数据的分析，对故障距离进行判断，在需要时，继续发送测试命令以获取相应的故障波形数据，直到完成故障距离的判断。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置，其特征在于：包括电缆故障模拟设置柜、电缆故障模拟测距仪、无线路由器以及主机，其中主机安装有电缆故障波形仿真软件，主机、电缆故障模拟设置柜以及电缆故障模拟测距仪同时与无线路由器相连，通过无线路由器实现信息的传送；

所述的电缆故障模拟设置柜包括相线检测单元、第一中央控制单元、第一无线通讯单元以及故障模拟单元，相线检测单元与第一中央控制单元相连，第一中央控制单元与故障模拟单元相连，第一无线通讯单元与第一中央控制单元双向相连。

2.根据权利要求1所述的通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置，其特征在于：所述的电缆故障波形仿真软件包括用于输入基本信息的信息输入模块、用于对故障类型和故障距离进行设定的故障设定模块、用于生成模拟波形的波形生成模块、用于实现通讯的通讯模块以及中央处理模块，信息输入模块与中央处理模块相连，中央处理模块与故障设定模块相连，波形生成模块与通讯模块双向相连。

3.根据权利要求2所述的通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置，其特征在于：所述的通讯模块包括实现中央处理模块与电缆故障模拟设置柜通讯的电缆故障模拟设置柜通讯模块和实现中央处理模块与电缆故障模拟测距仪通讯的电缆故障模拟测距仪通讯模块。

4.根据权利要求2所述的通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置，其特征在于：所述的故障设定模块设定的故障类型为A、B、C三相电缆的低阻、高阻、闪络性对地故障和断线故障。

5.根据权利要求1所述的通过无线网络实现电缆故障模拟的仿真测试装置，其特征在于：所述的电缆故障模拟测距仪包括第二中央控制单元、第二无线通讯单元、触发电路、显示器以及键盘，键盘和触发电路与第二中央控制单元相连，第二中央控制单元与显示器相连，第二中央控制单元同时与第二无线通讯单元双向相连。

6.一种采用权利要求1~5任一项所述的仿真测试装置实现的电缆故障模拟的仿真测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1001，系统初始化；

步骤1002，输入基本信息，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的信息输入模块输入测试的基本信息；

步骤1003，设置每一相故障类型，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的故障设定模块设置A、B、C三相每一相的故障类型；

步骤1004，设置每一相故障距离，操作人员通过电缆故障波形仿真软件的故障设定模块设置A、B、C三相每一相的故障距离；

步骤1005，浏览波形，电缆故障波形仿真软件的波形生成模块根据故障设置命令模拟生成A、B、C三相电缆在低压脉冲方式、脉冲电流方式、二次脉冲方式下的故障波形；

步骤1006，操作人员判断故障设置的信息是否正确，正确则执行步骤1007，不正确则返回执行步骤1003；

步骤1007，发送故障设置命令，电缆故障波形仿真软件的电缆故障模拟设置柜通讯模块将故障设置命令通过无线wifi将故障设置命令发送至电缆故障模拟设置柜；

步骤1008，接收测试相线信息，电缆故障波形仿真软件接收由电缆故障模拟设置柜发来的相线状态信息；

步骤1009，接收测试命令信息，电缆故障波形仿真软件接收由电缆故障模拟测距仪发来的测试命令信息；

步骤1010，发送模拟故障波形数据，电缆故障波形仿真软件接收到电缆故障模拟测距仪发送的测试命令之后，其内的波形生成模块模拟出相应的故障波形数据，并通过无线通讯模块发送至电缆故障模拟测距仪。