CN107402408A - 一种低压供电网络暗埋式线路走向识别系统 - Google Patents

一种低压供电网络暗埋式线路走向识别系统 Download PDF

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冯德伦
李科
王铮
黄耀
张弛
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Abstract

本发明公开了一种低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，包括信号加载单元和信号识别单元；信号加载单元包括信号产生模块、信号注入模块和信号扰变模块；信号产生模块包括信号发生装置和人机交互设备；通过人机交互模块向信号发生装置发送指令，使信号发生装置产生具有特征值的调制信号；通过信号注入模块将信号发生装置产生的信号注入到低压网络中。本发明通过一工作人员在待测线路一端注入含有特征值的调制信号，信号经由作为天线的输电线路进行传播，一人手持信号识别单元沿信号进行线路识别，从而识别出线路的走向，达到不入户和不断电的情况下进行识别的同时提高了识别准确性。

Description

一种低压供电网络暗埋式线路走向识别系统
技术领域
本发明涉及一种配电网节能技术领域，特别是一种低压供电网络暗埋式线路走向识别系统。
背景技术
低压供电网络是指从配电变压器低压侧起，直至低压(0.4kV)用电设备进线端的整个电路系统，为所有城市居民小区、办公大楼和工厂等供电。
随着我国城市化进程不断加快，新建小区如雨后春笋般出现在城市里。新上小区的低压供电网的主要走线方式采用了暗埋线路，虽然保证了用电安全性，但是暗埋线路不便于定位，目前表后线核对方法为断开电能表后的空气开关，通过观察客户家里是否停电来判断户表关系是否正确。这种方法实施时所有相关的客户必须同时约时在家，且客户家还需要进行断电。导致现场检测效率低、准确性差和难易实现批量识别，并且需要大量的人力和物力。
发明内容
本发明的目的就是提供一种在不断电的同时提高检测效率的低压供电网络暗埋式线路走向识别系统。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，包括信号加载单元和信号识别单元；
信号加载单元包括信号产生模块、信号注入模块和信号扰变模块；
信号产生模块包括信号发生装置和人机交互设备；
通过人机交互模块向信号发生装置发送指令，使信号发生装置产生具有特征值的调制信号；通过信号注入模块将型发生装置产生的信号注入到低压网络中，信号扰变模块用于对反向信号的抑制；
信号识别单元包括信号接收模块、采集处理模块、显示模块和用于安装接收模块和采集处理模块的骨架模块；通过信号接收模块接收待测线路中具有特征值的无线信号，采集处理模块用于对信号接收模块中的信号进行采集；显示模块用于接收采集的信号。
进一步，信号发生装置为DDS信号发生器。
进一步，调制信号频率范围为500MHz-1GHz。
进一步，信号注入模块包括电路部分和信号传输部分，电路部分为可调电阻的信号耦合器，信号传输部分为SMA线缆。
进一步，信号接收模块为全向天线。
进一步，采集处理装置为数字信号处理器DSP。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：本发明通过一工作人员在待测线路一端注入含有特征值的调制信号，信号经由作为天线的输电线路进行传播，一人手持信号识别单元沿信号进行线路识别，从而识别出线路的走向，达到不入户和不断电的情况下进行识别的同时提高了识别准确性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明的系工作原理示意图。
图2为本发明各模块分解示意图。
图3为软件程序测试流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，一种低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，包括信号加载单元和信号识别单元；
信号加载单元负责产生具有特征值的调制信号，并将其注入到电能表空开或室内配电箱空开的负载侧。考虑到信号注入后传播没有方向性，为防止反向信号反射后与原信号发生串扰，还需在反向加入扰变模块对反向信号进行抑制。本发明中，信号加载单元包括信号产生模块、信号注入模块和信号扰变模块；
信号产生模块包括信号发生装置和人机交互设备；
信号发生装置：信号发生装置产生的信号必须满足所需信号的频率、强度的要求。
通过选取了10处小区(其中新建小区、老小区各5处)，利用信号强度检测仪进行了现场干扰频段及对于强度测试，其统计结果如表1所示。
表1
信号强度越小，信号越弱，因此500M-1GHz频段内干扰信号最弱。
通过人机交互模块向信号发生装置发送指令，使信号发生装置产生具有特征值的调制信号频率范围为500MHz-1GHz；通过信号注入模块将型发生装置产生的信号注入到低压网络中，信号扰变模块用于对反向信号的抑制；
信号识别单元包括信号接收模块、采集处理模块、显示模块和用于安装接收模块和采集处理模块的骨架模块；通过信号接收模块接收待测线路中具有特征值的无线信号，采集处理模块用于对信号接收模块中的信号进行采集；显示模块用于接收采集的信号。
本发明中，信号发生装置为DDS信号发生器。信号注入模块包括电路部分和信号传输部分，电路部分为可调电阻的信号耦合器，信号传输部分为SMA线缆。信号接收模块为全向天线。采集处理装置为数字信号处理器DSP。
人机交互模块：人机交互设备负责运行控制程序软件，向信号发生装置发送指令，使信号发生装置产生具有特征值的调制信号。本发明中的人机交互模块能够稳定运行信号发生器的控制程序软件。
信号注入模块：信号注入模块负责将信号产生模块中发出的信号高质量注入到低压网络中。在注入过程中，该模块需要确保供电网络的高压交流侧与信号产生模块的低压直流侧在物理意义上保持隔离状态。该信号注入模块分为电路部分和信号传输部分，其中电路部分负责对来自供电网络的低频信号进行隔离，信号传输部分保证高频信号传输中衰减度低。
电路部分(基于可调电阻的信号耦合加载)：根据《通信原理》，干扰信号强度应比原信号小40dB，强度差越大越好。本仪器注入信号强度在[0-15]dBm内，该信号的衰减程度达到35dB及以上。本发明中的电路部分对[500M,1G]Hz内的信号实现微衰减(≤0.1dB)信号耦合，对50Hz低频信号衰减程度≥35dB。
本发明中的信号传输部分采用SMA/SMA-JJ传输线缆。长度为30cm，对[500M,1G]Hz内的高频宽带信号衰减度＜0.3dB。
本发明中，信号扰变模块采用ZCAT2035-0930后，对[500M,1G]Hz内的信号衰减程度≥52dB。对[500M,1G]Hz内的信号衰减程度≥40dB(根据《通信原理》制定)。
信号识别单元：
信号识别单元负责对伴随线路走向的信号进行接收，再对信号进行采集、解调、判断，最后将结果显示出来。
信号接收模块：
信号接收模块需要接收待测线路中具有特征值的无线信号，本发明中采用电线装置(摩托罗拉PMAE4002/3GP系列全向天线)来实现信号的接收。能够接收[500M,1G]Hz内的高频宽带信号，天线增益≥3dBi(参考《无线信号原理》)。
采集处理模块：
采集处理模块需要对高频信号完成实时信号处理，因此运行速度要求比较高，需≥500MHz。本发明要解决的技术问题为不入户率和不停电率达到百分之99，从而对采集效率较高，本发明中，采用DSP数字信号电路，该DSP数字信号电路分解为硬件系统板和软件程序两大板块。从而使处理速度达到500MHz，信号采集处理准确率达到99.7％。
采用FMC6416P/PA硬件系统板，处理速度≥500MHz(中断响应时间≤1μs)。
软件程序(Java语言)：
运用Java语言编写的程序进行调试、仿真，检验其信号采集和处理仿真准确率。测试时，将不同频率下有特征值的信号和无特征值的信号都输入程序中，检验程序是否能成功输出结果(如图3所示)。使信号采集和处理准确率≥99.7％。
本发明中的显示模块采用液晶显示加全触摸操作形式，该显示模块反应时间≤42ms，具备反应灵敏的特点。
支撑组件：
本发明中，支撑组件为铝合金可伸缩自拍杆，调节范围为0.3-1.2m，该铝合金可伸缩自拍杆的下端采用绝缘材料，该铝合金可伸缩自拍杆一端用于夹持显示模块，另一端用于夹持采集处理模块和信号接收模块。可使各模块安放稳定。
绝缘组件：
本发明中，绝缘组件采用再生棉纱材料制成的绝缘套，长度为1.2m。该绝缘套覆盖整个信号识别单元的金属部分，耐测压试验≥1000V。
本发明中的各个部件通过承载箱体来装载，该箱体的内尺寸应大于30*20*8cm；此外，由于识别仪的使用场景环境复杂，箱体应该坚固耐用；而且，箱体不能过于笨重。本发明中的承载箱体本身不超过15kg，采用铝合金材质制成。
输电线是金属导体，内含电子，具有作为天线的特性，能够进行信号传播。该方案利用这一特性，通过一工作人员在待测线路一端(强电井中)注入含有特征值的调制信号，信号经由作为天线的输电线路进行传播，一人手持信号识别单元沿信号进行线路识别，从而识别出线路的走向(参见图1)。注入信号的强度随线路长度逐步增强，以保证识别的精度和准度。测试结果表明识别单元在距离墙面附近5cm内有明显确认信号，距离测试墙面10cm外显示频上没有识别出信号的标志。
测试时，测试信号频率为1GHz，强度为15dBm，线缆长度150m，隔离材料密度为2500kg/m3，测试结果如表2所示。
表2 最大探测深度测试
序号 1 2 3 - 10 最差值 目标值
最大探测深度mm 255.8 256.4 256.1 - 256.3 255.4 ≥240
表2
最大探测距离测试
测试信号频率为1GHz，强度为15dBm，暗埋线缆与探测仪之间间隔240mm，隔离材料选用密度为2500kg/m3的混凝土，进行了10次测试，结果如表3所示。
表3 最大探测距离测试
表3
为减少表后线接错带来的电费风险和优质服务风险，2016年南岸公司已制定表后线排查任务，到第四季度还剩6800户。装表接电班共有6个小组，每组2人。根据以往的统计，采用传统的方法每组一天能完成约23户表后线的排查工作，完成本季度任务需6个组工作50个工作日。
自2016年9月本仪器正式投入试用以来，一个小组平均每天能完成约74户核对工作。6个工作小组完成全部工作只需16个工作日。节省工时：6组×2人/组×(50-14)日＝432日。
依靠系统无需停电或是入户的特点，将传统方法处理投诉所需48.8小时，降为平均耗时0.78小时，大幅提高了表后线识别的工作效率，提升了客户的体验，对维护了供电企业的优质服务形象有重大意义。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，其特征在于：包括信号加载单元和信号识别单元；
所述信号加载单元包括信号产生模块、信号注入模块和信号扰变模块；
信号产生模块包括信号发生装置和人机交互设备；
通过人机交互模块向信号发生装置发送指令，使信号发生装置产生具有特征值的调制信号；通过信号注入模块将型发生装置产生的信号注入到低压网络中，所述信号扰变模块用于对反向信号的抑制；
所述信号识别单元包括信号接收模块、采集处理模块、显示模块和用于安装接收模块和采集处理模块的骨架模块；通过信号接收模块接收待测线路中具有特征值的无线信号，采集处理模块用于对信号接收模块中的信号进行采集；显示模块用于接收采集的信号。
2.如权利要求1所述的低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，其特征在于：所述信号发生装置为DDS信号发生器。
3.如权利要求1所述的低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，其特征在于：所述调制信号频率范围为500MHz-1GHz。
4.如权利要求2所述的低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，其特征在于：所述信号注入模块包括电路部分和信号传输部分，所述电路部分为可调电阻的信号耦合器，所述信号传输部分为SMA线缆。
5.如权利要求1所述的低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，其特征在于：所述信号接收模块为全向天线。
6.如权利要求1所述的低压供电网络暗埋式线路走向识别系统，其特征在于：所述采集处理装置为数字信号处理器DSP。
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