CN105911425B - 一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置及其定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置及其定位方法，故障监测模块分别置于电缆中间接头处，MCU单元通过控制采集单元对电缆中间接头处的电磁信号和声波信号进行实时采集，并将数据每隔1分钟进行循环存储。工控机置于站内值班室或调度室，且与图像采集仪相连。图像采集仪对所监测电缆的保护装置是否动作进行，并将信息传输至工控机。工控机对接收到的图像进行识别处理，当发现电缆保护装置发生动作，立即对故障监测模块下发指令，故障监测模块停止对信号的采集并逐一上传爆炸前1分钟所存储的数据信息，工控机通过信号处理技术对接收到的电磁信号和声波信号进行运算处理，实现对爆炸点的快速、准确定位。本发明成本低、操作简单、可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于电力监测设备，尤其是一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置。
技术背景
随着国民经济的快速发展，我国电力工业得到了迅猛发展。由于电力电缆多铺设于地下，不占用地空面积，利于市容美观。电缆隐蔽于地下的敷设大大降低了对人身安全造成的威胁。此外，电力电缆供电可靠性高和其无法比拟的优越性，使得越来越多的高低压输电线路逐步实现电缆化。然而随着电缆投入量不断增多和长期运行，电缆故障的情况不断发生，据统计约70%的电缆故障发生在电缆接头处。因为出厂合格的电缆其绝缘性能是良好的，而在实际铺设过程中由于电缆中间接头必须通过工作人员手工制作导致电缆芯接触不良或中间接头绝缘层制作不好导致绝缘性能下降。处于薄弱环节的电缆中间接头在长期运行过程中，可由局部缺陷最终导致中间接头爆炸。由于电力电缆多敷设于电缆隧道内或埋藏于地下，一旦发生电缆中间接头爆炸，寻找起来十分困难，往往要花费数小时，甚至几天时间。不仅造成了大量的人力物力，而且还会造成难以估量的停电损失。
目前，针对电缆故障定位多为离线定位，其一般采用预定位和精确定位相结合的方式。预定位主要包括阻抗法和行波法，精确定位一般采用声测法和声磁同步法。阻抗法是在电缆发生故障后，对故障电缆的测量端和故障点阻抗进行测量和计算，得出故障点的位置。同样阻抗法也是在电缆发生故障后，对故障电缆注入脉冲信号，通过记录反射波传回脉冲注入点的时间可计算出故障点位置。在预定位确定电缆故障区域内后，通过设备使电缆故障点再次放电，依靠探听放电声波信号或电磁信号，实现电缆故障点的精确定位。离线式定位方法均为电缆故障后再对电缆进行定位处理，故其定位过程耗时较长。而且采用预定位和精确定位相结合的方式，需要大量人力物力的投入。
因此，急需提出一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置，以便快速、准确地确定电力电缆中间接头爆炸的位置，减少停电时间，提高供电可靠性，降低故障维修费用和停电损失。
发明内容
本发明的目的在于针对现有电缆中间接头爆炸后难于快速、准确寻找爆炸点位置的问题，而提出一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置，该装置可用于对电缆中间接头爆炸的快速、精准定位。
本发明的解决上述问题的技术方案是：一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置，用于实现对爆炸的电缆中间接头快速准确定位，其特征在于，包括n个故障监测模块、工控机（2），图像采集仪（3）；所述故障监测模块由MCU单元、采集单元、存储单元、通信单元组成；
其具体构成为：n个故障监测模块分别置于电缆的中间接头处；故障监测模块中MCU单元分别与采集单元、存储单元、通信单元相连；工控机（2）置于站内值班室或调度室，与图像采集仪（3）相连；用于对所监测电缆的保护装置是否动作进行实时采集图像的采集仪置于站内电缆继电保护装置显示屏旁，并对工控机传输信号。
进一步地，采集单元设有两路采集端口，用于同时对电缆接头处电磁信号和声波信号的采集。
本发明的另一目的是为上述硬件平台提供一种电缆中间接头爆炸的在线定位方法，包含如下的处理步骤：
1）、MCU单元通过控制采集单元对电缆中间接头处的电磁信号和声波信号的进行实时采集，并将数据每隔1分钟进行循环存储；
2）、置于站内电缆继电保护装置显示屏旁的图像采集仪3对所监测电缆的保护装置是否动作进行实时图像采集并传输至工控机；
3）、工控机（2）对接收到的图像进行识别处理，当识别结果表明电缆保护装置发生动作，工控机（2）立即对故障监测模块1-1、1-2、···、1-n下发指令，故障监测模块1-1、1-2、···、1-n停止对信号的采集并逐一上传爆炸前1分钟所存储的数据信息，工控机2通过信号处理技术对接收到的电磁信号和声波信号进行处理，实现对爆炸点的快速、准确定位。
本发明一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置，如图1所示，故障监测模块1-1、1-2、···、1-n分别置于电缆中间接头处，根据现场实际情况对其进行安装，MCU单元分别与采集单元、存储单元、通信单元相连。
为了实现对电缆炸中间接头爆的快速定位，工控机置于站内值班室或调度室，并与图像采集仪3相连。图像采集仪置于站内电缆继电保护装置显示屏旁，用于对所监测电缆的保护装置是否动作进行实时图像采集并传输至工控机2。工控机对接收到的图像进行识别处理，当识别结果表明电缆保护装置发生动作，工控机2立即对故障监测模块1-1、1-2、···、1-n下发指令，故障监测模块停止对信号的采集并逐一上传爆炸前1分钟所存储的数据信息。工控机2通过信号处理技术对接收到的电磁信号和声波信号进行处理，实现对爆炸点的快速、准确定位。同时通信单元之间采用光纤进行数据传输。
电缆处于正常运行时，中间接头处电磁信号主要是由流经电缆芯的工作电流产生并主要处于电缆铠甲层内部的工频信号，而声波信号主要来源是电缆正常运行产生和环境中的噪声。而中间接头发生爆炸时，缆芯电流流经铠甲层入地，瞬间产生强烈工频电磁信号并伴随巨大能量的声波信号。因此为了实现对电缆炸中间接头爆的精准定位，故障监测模块的采集单元设有两路采集端口。MCU单元通过控制采集单元对电缆中间接头处的电磁信号和声波信号的波形、能量值进行实时采集，并将数据每隔1分钟进行循环存储。
本发明具有如下优点：
1）由于电缆中间接头爆炸瞬间产生强烈的电磁信号和声波信号，因此通过同时采集电磁信号和声波信号对爆炸的中间接头定位具有较高的准确度；
2）采用在线式的定位方式，解决了离线式定位方式需要预定位和精确定位相结合所带来对人力物力大量占用的问题；
3）该电缆中间接头爆炸的快速定位装置具有操作简单、模块化强、集成度高等特点，适合智能电网的发展趋势。
附图说明
图1 为一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置主要构成部分包括：多个故障监测模块1-1、1-2、···、1-n，工控机2，图像采集仪3；所述故障监测模块1-1、1-2、···、1-n均是相同的，由MCU单元、采集单元、存储单元、通信单元组成。
本发明在使用时，预先对故障监测模块1-1、1-2、···、1-n进行编号处理，根据电缆中间接头处现场的实际情况对其进行安装，并记录不同编号的障监测模块所对应电缆中间接头位置，n个故障监测模块一般采用均布（等距离）的形式置于电缆的不同中间接头处。MCU单元分别与采集单元、存储单元、通信单元相连，而采集单元设有两路采集端口，分别连接电磁传感器和声波传感器。MCU单元通过控制采集单元对电缆中间接头处的工频电磁信号和声波信号的波形和能量值进行实时采集，并将数据每隔1分钟进行循环存储。
为了便于站内值班人员及时发现电缆接头爆炸点的位置，将工控机2置于站内值班室或调度室，且与图像采集仪3相连。此外，将图像采集仪3置于站内电缆继电保护装置显示屏旁，用于对所监测电缆的保护装置是否动作进行实时图像采集并将采集结果经串口RS-232传输至工控机2。工控机2通过MATLAB算法对接收到的图像进行识别处理，当运算结果表明电缆保护装置发生动作，工控机2立即通过通信单元对故障监测模块1-1、1-2、···、1-n下发指令，各个故障监测模块停止对信号的采集并逐一上传爆炸前1分钟所存储的数据信息。工控机2通过信号处理技术对接收到的电磁信号和声波信号进行处理，实现对爆炸点的快速、准确定位，并将定位结果通过工控机2显示。
Claims (3)
1.一种电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置，用于实现对爆炸的电缆中间接头快速准确定位，其特征在于，包括n个故障监测模块、工控机(2)和图像采集仪(3)；所述故障监测模块由MCU单元、采集单元、存储单元、通信单元组成，具体构成为：n个故障监测模块分别置于电缆的中间接头处；故障监测模块中MCU单元分别与采集单元、存储单元、通信单元相连；工控机(2)置于站内值班室或调度室，与图像采集仪(3)相连；用于对所监测电缆的保护装置是否动作进行实时采集图像的图像采集仪(3)置于站内电缆继电保护装置显示屏旁，并对工控机(2)传输信号；所述采集单元设有两路采集端口，用于同时对电缆接头处电磁信号和声波信号的采集。
2.根据权利要求1所述的电缆中间接头爆炸的在线式快速定位装置，其特征在于，所述通信单元之间采用光纤进行数据传输。
3.一种采用权利要求1或2装置的电缆中间接头爆炸的在线式快速定位方法，用于实现对爆炸的电缆中间接头快速准确定位，包含如下的处理步骤：
1)、MCU单元通过控制采集单元对电缆中间接头处的电磁信号和声波信号的进行实时采集，并将数据每隔1分钟进行循环存储；
2)、置于站内电缆继电保护装置显示屏旁的图像采集仪(3)对所监测电缆的保护装置是否动作进行实时图像采集并传输至工控机(2)；
3)、工控机(2)对接收到的图像进行识别处理，当识别结果表明电缆保护装置发生动作，工控机(2)立即对故障监测模块(1-1)、(1-2)、···、(1-n)下发指令，故障监测模块(1-1)、(1-2)、···、(1-n)停止对信号的采集并逐一上传爆炸前1分钟所存储的数据信息，工控机(2)通过信号处理技术对接收到的电磁信号和声波信号进行处理，实现对爆炸点的快速、准确定位。
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