CN111693820A - 用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法 - Google Patents

用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111693820A
CN111693820A CN202010531037.2A CN202010531037A CN111693820A CN 111693820 A CN111693820 A CN 111693820A CN 202010531037 A CN202010531037 A CN 202010531037A CN 111693820 A CN111693820 A CN 111693820A
Authority
CN
China
Prior art keywords
detection
current
fault
detection node
fault point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010531037.2A
Other languages
English (en)
Inventor
丁亮
佐江宏
杜向阳
赵志武
蒋伟
刘晋锋
郭杨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuyang Coal Mine Of Shanxi Lu'an Environmental Energy Development Co ltd
Original Assignee
Wuyang Coal Mine Of Shanxi Lu'an Environmental Energy Development Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuyang Coal Mine Of Shanxi Lu'an Environmental Energy Development Co ltd filed Critical Wuyang Coal Mine Of Shanxi Lu'an Environmental Energy Development Co ltd
Priority to CN202010531037.2A priority Critical patent/CN111693820A/zh
Publication of CN111693820A publication Critical patent/CN111693820A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/226—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for wires or cables, e.g. heating wires
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/228—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for covered wires or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/265—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured making use of travelling wave theory
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

本发明涉及电缆故障检测技术领域，具体地说，涉及一种用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法。该装置包括设于线缆本体处的多个控制电路，控制电路包括交流接触器、熔断器、电流采集模块、升压控制电路和主控制器；交流接触器和熔断器串联接入线缆本体，所述多个控制电路处的交流接触器和熔断器将线缆本体等间距地分隔为多个单独的检测节点段；电流采集模块设于对应检测节点段的中部，每个检测节点段的两端均设置检测端点M和检测端点N，检测端点M和检测端点N处均设有行波检测电路；所述多个控制电路处的主控制器均通过通信单元与上位机进行通信。该方法基于该装置实现。本发明使得故障点的检测更加简便且能够保障整个电缆的安全传输。

Description

用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法
技术领域
本发明涉及电缆故障检测技术领域，具体地说，涉及一种用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法。
背景技术
作为电能传输的介质，电力电缆以其受环境影响小、可靠性高、占地少和美化城市等优点而得到了越来越广泛的应用。在电缆运行过程中，由于绝缘老化变质、过热、过电压、机械损伤、腐蚀、绝缘受潮等原因，会产生各种故障。电缆直埋于地下或电缆沟内，故障后很难直接看到故障点，为了快速地查找故障点的位置、缩短故障修复时间，必须使用专用的电缆故障查找仪器和正确的方法。
电缆常见故障主要包括因过载和短路导致的故障，现有对电缆故障点进行检测的设备和方法均较为繁琐。
发明内容
本发明提供了一种用于矿井输电线缆的故障点检测装置，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
根据本发明的用于矿井输电线缆的故障点检测装置，其包括设于线缆本体处的多个控制电路，控制电路包括交流接触器、熔断器、电流采集模块、升压控制电路和主控制器；交流接触器和熔断器串联接入线缆本体，所述多个控制电路处的交流接触器和熔断器将线缆本体等间距地分隔为多个单独的检测节点段；电流采集模块设于对应检测节点段的中部，每个检测节点段的两端均设置检测端点M和检测端点N，检测端点M和检测端点N处均设有行波检测电路；所述多个控制电路处的主控制器均通过通信单元与上位机进行通信；
熔断器用于在对应检测节点段出现异常大电流时进行主动熔断，电流采集模块用于采集对应检测节点段的电流信号并发送给主控制器；交流接触器用于接收主控制器的控制指令，以实现对对应检测节点段的通、断控制；升压控制电路用于接收主控制器的控制指令，以通过交流接触器向对应检测节点段加载检测电压和电流，进而产生原始行波信号；行波检测电路用于检测原始行波信号和故障点反射波信号，并通过主控制器发送给上位机进行处理；
在某一检测节点段处的熔断器发生熔断时，该检测节点段处的主控制器根据相应电流采集模块所检测的电流信号的突变产生故障信号发送给上位机；上位机接收到故障信号后发送控制指令给该检测节点段前后级处的主控制器，进而通过相应的主控制器发送控制指令给相应的交流接触器，以实现对该检测节点段前后级处的检测节点段的切断；同时，上位机能够向该检测节点段及其前后级的检测节点段处的主控制器发送控制指令，进而通过相应的主控制器对相应升压控制电路的控制，实现向相应检测节点段处加载检测电压和电流以产生原始行波信号；检测端点M和检测端点N处行波检测电路对原始行波信号和故障点反射波信号进行检测并发送给主控制器，主控制器将原始行波信号和故障点反射波信号到达检测端点M和检测端点N的时间发送给上位机进行处理。
本发明中，通过采用控制电路将线缆本体划分为多个检测节点段，从而使得，在线缆本体的任一点出现因过载和短路导致的故障时，设于与该故障点对应的检测节点段处的熔断器能够率先熔断，从而能够较佳地防止大电流故障对整条线缆本体带来的影响。
并且，可以知晓的是，若某一控制电路处的熔断器因大电流发生熔断，则故障点必然在该控制电路的相应路段处，故能够较佳地对故障点进行粗定位。
之后，通过电流采集模块采集电流的突变，能够通过上位机对发生熔断的熔断器的前后级的检测节点段也进行主动断开，之后通过升压控制电路加载检测电压和电流，即可较佳地在与线缆本体主回路断开的检测节点段中产生原始行波信号，之后通过设于检测端点M和检测端点N处的行波检测信号，并通过主控制器处理后发送给上位机，即可较佳地通过行波检测原理实现故障点的定位。相比于现有故障检测电路的设计，本发明中的方案使得，不需要在线缆本体发生故障时对整条线缆进行检测，而只需要对相关的检测节点段进行故障定位即可，从而通过尽可能少地检查整个电路能够较佳地降低故障定位时间，且由于检测线路的距离较短，故使得检测的精度能够大幅提升。
作为优选，控制电路通过一电源单元进行供电。进而能够较佳地实现对控制电路的供电。
作为优选，电流采集模块包括大电流检测传感器，其型号为ACS710。其集成了过流检测功能，能够较佳地在高压应用中实现低输出纹波和低失调漂移。
作为优选，升压控制电路包括升压变压器，升压变压器为DC-AC变压器，型号为GOTE Power。
作为优选，通信单元包括485通信电路。从而使得所有控制电路能够基于485总线与上位机间进行通信。
作为优选，熔断器采用无填料封闭管式熔断器，其型号为RM10 350A250V。其作为一种可拆卸的熔断器，具有分断能力强、保护特性好、更换熔体方便及运行安全可靠等优点，进而能够较佳地作为电网和成套配电装置的短路及过载保护设备。
基于任一上述的检测装置，本发明还提供了一种用于矿井输电线缆的故障点检测方法，其包括如下步骤：
步骤S1、在线缆本体处设置多个控制电路，控制电路包括用于串联接入线缆本体的交流接触器和熔断器，所述多个控制电路处的交流接触器和熔断器将线缆本体等间距地分隔为多个单独的检测节点段，并使得线缆本体处发生短路或过载故障时，与该故障点位置对应的检测节点段处的熔断器能够熔断；
步骤S2、控制电路还包括设于对应检测节点段中部处的电流采集模块，采用电流采集模块对对应的检测节点段处的电流进行检测；
步骤S3、控制电路还包括主控制器，主控制器通过通信单元与上位机进行通信；采用主控制器对电流采集模块处所采集的电流数据是否异常进行实时监测，若无异常则继续监测，若出现异常则发送故障信号给上位机；
步骤S4、上位机接收到故障信号后，发送控制指令给与故障点对应及其前后级检测节点段处的控制电路中的主控制器，主控制器通过相应的交流接触器将相关的检测节点段与线缆本体的主回路断开、同时通过控制电路中的升压控制电路向相关的检测节点段加载检测电压和电流以产生原始行波信号；
步骤S5、通过相关控制电路中的行波检测电路，在相关的检测节点段两端处的检测端点M和检测端点N处，检测原始行波信号抵达M端的时刻t1、故障点反射波信号到达M的时刻t3、原始行波信号抵达N端的时刻为t2以及故障点反射波信号到达N的时刻t4，并通过相应的主控制器发送给上位机；
步骤S6、上位机基于D型行波检测原理对主控制器发送的相关行波检测数据进行处理，进而对故障点进行定位。
通过本发明中的方法，不仅使得故障点的检测更加简便，而且性能可靠，且能够在电缆发生故障时自行的断开前后级回路，从而保障整个电缆的安全传输。
作为优选，故障点与检测端点M间的距离DMF，在故障点接近检测端点M时，
Figure BDA0002535417800000041
故障点与检测端点M间的距离DMF，在故障点接近检测端点N时，
Figure BDA0002535417800000042
其中，L为检测端点M与检测端点N之间的长度。
附图说明
图1为实施例1中的故障点检测装置的系统框图；
图2为实施例1中的设于U相处的电流采集模块的电路图；
图3为实施例1中的设于V相处的电流采集模块的电路图；
图4为实施例1中的设于W相处的电流采集模块的电路图；
图5为实施例1中的交流接触器的控制电路；
图6为实施例1中的升压控制电路的驱动电路；
图7为实施例1中的485通信电路的电路图；
图8为实施例1中的故障点检测方法的流程示意图；
图9为实施例1中的行波信号的传播路径示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种用于矿井输电线缆的故障点检测装置。其包括设于线缆本体处的多个控制电路，控制电路包括交流接触器、熔断器、电流采集模块、升压控制电路和主控制器；交流接触器和熔断器串联接入线缆本体，所述多个控制电路处的交流接触器和熔断器将线缆本体等间距地分隔为多个单独的检测节点段；电流采集模块设于对应检测节点段的中部，每个检测节点段的两端均设置检测端点M和检测端点N，检测端点M和检测端点N处均设有行波检测电路；所述多个控制电路处的主控制器均通过通信单元与上位机进行通信；
熔断器用于在对应检测节点段出现异常大电流时进行主动熔断，电流采集模块用于采集对应检测节点段的电流信号并发送给主控制器；交流接触器用于接收主控制器的控制指令，以实现对对应检测节点段的通、断控制；升压控制电路用于接收主控制器的控制指令，以通过交流接触器向对应检测节点段加载检测电压和电流，进而产生原始行波信号；行波检测电路用于检测原始行波信号和故障点反射波信号，并通过主控制器发送给上位机进行处理；
在某一检测节点段处的熔断器发生熔断时，该检测节点段处的主控制器根据相应电流采集模块所检测的电流信号的突变产生故障信号发送给上位机；上位机接收到故障信号后发送控制指令给该检测节点段前后级处的主控制器，进而通过相应的主控制器发送控制指令给相应的交流接触器，以实现对该检测节点段前后级处的检测节点段的切断；同时，上位机能够向该检测节点段及其前后级的检测节点段处的主控制器发送控制指令，进而通过相应的主控制器对相应升压控制电路的控制，实现向相应检测节点段处加载检测电压和电流以产生原始行波信号；检测端点M和检测端点N处行波检测电路对原始行波信号和故障点反射波信号进行检测并发送给主控制器，主控制器将原始行波信号和故障点反射波信号到达检测端点M和检测端点N的时间发送给上位机进行处理。
本实施例中，通过采用控制电路将线缆本体划分为多个检测节点段，从而使得，在线缆本体的任一点出现因过载和短路导致的故障时，设于与该故障点对应的检测节点段处的熔断器能够率先熔断，从而能够较佳地防止大电流故障对整条线缆本体带来的影响。
并且，可以知晓的是，若某一控制电路处的熔断器因大电流发生熔断，则故障点必然在该控制电路的相应路段处，故能够较佳地对故障点进行粗定位。
之后，通过电流采集模块采集电流的突变，能够通过上位机对发生熔断的熔断器的前后级的检测节点段也进行主动断开，之后通过升压控制电路加载检测电压和电流，即可较佳地在与线缆本体主回路断开的检测节点段中产生原始行波信号，之后通过设于检测端点M和检测端点N处的行波检测信号，并通过主控制器处理后发送给上位机，即可较佳地通过行波检测原理实现故障点的定位。相比于现有故障检测电路的设计，本实施例中的方案使得，不需要在线缆本体发生故障时对整条线缆进行检测，而只需要对相关的检测节点段进行故障定位即可，从而通过尽可能少地检查整个电路能够较佳地降低故障定位时间，且由于检测线路的距离较短，故使得检测的精度能够大幅提升。
其中，检测节点段的长度能够根据电缆本体的实际长度而定，本实施例中检测节点段的长度为4米。
本实施例中，控制电路中的各个模块/单元均通过一电源单元进行供电。进而能够较佳地实现对控制电路的供电。其中，电源单元能够以220V的市电作为输入，通过现有的电源电路的设计，即可较佳地将220V的市电转换成控制电路中其他元器件所需要的各种电压，如单片机的3.3v供电电压。
结合图1所示，本实施例中的故障点检测装置是对三相电线路进行故障检测。其中，线缆本体的三相线路分别记为U相、V相和W相。对于每个检测节点段而言，设于其处的控制电路均包括3组交流接触器、熔断器、电流采集模块和升压控制电路，分别设于U相、V相和W相处。进而能够较佳地实现对每相线路的检测。
本实施例中，熔断器采用无填料封闭管式熔断器，其型号为RM10350A250V。其作为一种可拆卸的熔断器，具有分断能力强、保护特性好、更换熔体方便及运行安全可靠等优点，进而能够较佳地作为电网和成套配电装置的短路及过载保护设备。
本实施例中，电流采集模块包括大电流检测传感器，其型号为ACS710。其集成了过流检测功能，能够较佳地在高压应用中实现低输出纹波和低失调漂移。
如图2-4所示，每个检测节点段的U相、V相和W相中部处均设有电流采集模块，其能够实时地对对应检测节点段的U相、V相和W相处的电流进行采集，且采集的信号能够发送给主控制器进行处理。
其中，图2为本实施例中设于U相处的电流采集模块的电路图，图3为本实施例中设于V相处的电流采集模块的电路图，图4为本实施例中设于W相处的电流采集模块的电路图。
结合图2，本实施例中以设于U相处的电流采集模块的电路图为例进行说明。对应检测节点段的U相处的电流经设于其处的交流接触器和熔断器F2后，经引脚IP+接入电流采集模块芯片U4并自引脚IP-流出；其引脚VIOUT作为采用信号输出端接入主控制器，其引脚EN作为使能信号输入端接入主控制器；主控制器通过周期性地发送采样信号给引脚EN，实现电流采集模块的周期性采样；其中，当相应检测节点段处的熔断器熔断时，对应电流采集模块的输出为VCC/2的电压大小。故根据电流采集模块芯片的引脚VIOUT的输出值，主控制器能够较佳地对整个检测节点段回路中的电流进行判断，进而能够较佳地知晓对应检测节点段处的熔断器是否熔断。
结合图5所示，为本实施例中的交流接触器的控制电路。本实施例中，交流接触器通过一对常闭触点接入对应的检测节点段。交流接触器的控制回路通过一光耦构成的接触器驱动电路接入主控制器，当接触器驱动电路处无信号输入时，相应的一对常闭触点保持导通，进而使得对应的检测节点段能够正常工作；当接触器驱动电路处有信号输入时，交流接触器的控制回路中的继电器吸合，进而使得相应的一对常闭触点断开，从而能够较佳地实现对对应的检测节点段的切断。
结合图6所示，为本实施例中的升压控制电路的驱动电路。本实施例中，升压控制电路通过交流接触器的一对常开触点接入至对应的检测节点段处；从而使得，在某点出现故障时，对应的熔断器能够熔断，而后上位机能够发送指令控制该故障点对应的检测节点段及其前后级的检测节点段处的交流接触器动作，进而使得相应交流接触器的常闭触点断开、常开触点接通，此时相关的检测节点段均与线缆本体中的主回路断开，且相关的升压控制电路能够接入对应的检测节点段中，进而能够较佳地实现检测电压和电流的加载，从而能够较佳地在相应的检测节点段处产生原始行波信号。
其中，本实施例中的升压控制电路的驱动电路包括一光耦和一继电器，在线缆本体的某点发生故障时，与该故障点对应的检测节点段处的熔断器能够率先熔断，之后相应的电流采集模块能够检测到电流的突变，之后相应的主控制器能够发送故障信号给上位机，上位机接收到故障信号后，首先发送控制信号给与该故障点处对应及其前后级检测节点段处的主控制器，进而控制交流接触器动作实现相关检测节点段与线缆本体主回路的切断和与升压控制电路的导通；其中，升压控制电路的驱动电路中，光耦在接受到控制信号时，继电器的输出回路的输出能够接入+24V电源，从而使得升压控制电路能够接入至+24V电源，进而使得升压控制电路能够产生检测电压和电流并加载至相关的检测节点段中。
本实施例中，升压控制电路包括升压变压器，升压变压器为DC-AC变压器，型号为GOTE Power。其输出电压为220V、电流为10A的交流电，也即升压控制电路处所加载的检测电压和电流的值分别为220V和10A。
结合图7所示，本实施例中的通信单元包括485通信电路。从而使得所有控制电路能够基于485总线与上位机间进行通信。
本实施例中，485通信电路采用半双工的工作方式，能够较佳地实现多节点、远距离和高灵敏度的通信。
本实施例中，上位机包括tm32f407zgt6。stm32f407zgt6作为一款低功耗单片机，其集成了ARM Cortex-M4 32位MCU+FPU，210DMIPS，高达1MB Flash/192+4KB RAM，USB OTGHS/FS，以太网，17个TIM，3个ADC，15个通信接口、摄像头，多达140个具有中断功能的I/O端口，故能够较佳地运用于本实施例中。
基于本实施例的装置，本实施例还提供了一种用于矿井输电线缆的故障点检测方法，其包括如下步骤：
步骤S1、在线缆本体处设置多个控制电路，控制电路包括用于串联接入线缆本体的交流接触器和熔断器，所述多个控制电路处的交流接触器和熔断器将线缆本体等间距地分隔为多个单独的检测节点段，并使得线缆本体处发生短路或过载故障时，与该故障点位置对应的检测节点段处的熔断器能够熔断；
步骤S2、控制电路还包括设于对应检测节点段中部处的电流采集模块，采用电流采集模块对对应的检测节点段处的电流进行检测；
步骤S3、控制电路还包括主控制器，主控制器通过通信单元与上位机进行通信；采用主控制器对电流采集模块处所采集的电流数据是否异常进行实时监测，若无异常则继续监测，若出现异常则发送故障信号给上位机；
步骤S4、上位机接收到故障信号后，发送控制指令给与故障点对应及其前后级检测节点段处的控制电路中的主控制器，主控制器通过相应的交流接触器将相关的检测节点段与线缆本体的主回路断开、同时通过控制电路中的升压控制电路向相关的检测节点段加载检测电压和电流以产生原始行波信号；
步骤S5、通过相关控制电路中的行波检测电路，在相关的检测节点段两端处的检测端点M和检测端点N处，检测原始行波信号抵达M端的时刻t1、故障点反射波信号到达M的时刻t3、原始行波信号抵达N端的时刻为t2以及故障点反射波信号到达N的时刻t4，并通过相应的主控制器发送给上位机；
步骤S6、上位机基于D型行波检测原理对主控制器发送的相关行波检测数据进行处理，进而对故障点进行定位。
通过本实施例中的方法，不仅使得故障点的检测更加简便，而且性能可靠，且能够在电缆发生故障时自行的断开前后级回路，从而保障整个电缆的安全传输。
本实施例中，故障点与检测端点M间的距离DMF在故障点接近检测端点M时
Figure BDA0002535417800000101
故障点与检测端点M间的距离DMF在故障点接近检测端点N时
Figure BDA0002535417800000102
其中，L为检测端点M与检测端点N之间的长度。
结合图9所示，为本实施例中的行波信号的传播路径示意图。
本实施例中，通过升压控制电路向相关的检测节点段加载检测电压和电流故能够较佳地产生原始行波信号。设检测节点段为均匀无损线路，当在F发生了金属性短路故障时，检测端点M与N间的线路上等效存在一个附加电压源，故障点的暂态电压电流行波(包括原始行波信号和故障点反射波信号)会分别向两侧M端和N端运动。
其中，设原始行波信号抵达传输线路(检测节点段)两端检测点(检测端点M与N)的时间为TM和TN，则可以建立如下方程：
Figure BDA0002535417800000103
其中，v为行波传播速度，L为检测节点段总长度。
在F点发生故障时，能够在检测端点M和N处检测到两个行波信号。
当故障点靠近检测端点M时，可以得出：
Figure BDA0002535417800000111
故，故障点与检测端点M的距离为：
Figure BDA0002535417800000112
当故障点靠近检测端N时，可以得出：
Figure BDA0002535417800000113
故，故障点与检测端点M的距离为：
Figure BDA0002535417800000114
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.用于矿井输电线缆的故障点检测装置，其特征在于：包括设于线缆本体处的多个控制电路，控制电路包括交流接触器、熔断器、电流采集模块、升压控制电路和主控制器；交流接触器和熔断器串联接入线缆本体，所述多个控制电路处的交流接触器和熔断器将线缆本体等间距地分隔为多个单独的检测节点段；电流采集模块设于对应检测节点段的中部，每个检测节点段的两端均设置检测端点M和检测端点N，检测端点M和检测端点N处均设有行波检测电路；所述多个控制电路处的主控制器均通过通信单元与上位机进行通信；
熔断器用于在对应检测节点段出现异常大电流时进行主动熔断，电流采集模块用于采集对应检测节点段的电流信号并发送给主控制器；交流接触器用于接收主控制器的控制指令，以实现对对应检测节点段的通、断控制；升压控制电路用于接收主控制器的控制指令，以通过交流接触器向对应检测节点段加载检测电压和电流，进而产生原始行波信号；行波检测电路用于检测原始行波信号和故障点反射波信号，并通过主控制器发送给上位机进行处理；
在某一检测节点段处的熔断器发生熔断时，该检测节点段处的主控制器根据相应电流采集模块所检测的电流信号的突变产生故障信号发送给上位机；上位机接收到故障信号后发送控制指令给该检测节点段前后级处的主控制器，进而通过相应的主控制器发送控制指令给相应的交流接触器，以实现对该检测节点段前后级处的检测节点段的切断；同时，上位机能够向该检测节点段及其前后级的检测节点段处的主控制器发送控制指令，进而通过相应的主控制器对相应升压控制电路的控制，实现向相应检测节点段处加载检测电压和电流以产生原始行波信号；检测端点M和检测端点N处行波检测电路对原始行波信号和故障点反射波信号进行检测并发送给主控制器，主控制器将原始行波信号和故障点反射波信号到达检测端点M和检测端点N的时间发送给上位机进行处理。
2.根据要求1所述的用于矿井输电线缆的故障点检测装置，其特征在于：控制电路通过一电源单元进行供电。
3.根据要求2所述的用于矿井输电线缆的故障点检测装置，其特征在于：电流采集模块包括大电流检测传感器，其型号为ACS710。
4.根据要求3所述的用于矿井输电线缆的故障点检测装置，其特征在于：升压控制电路包括升压变压器，升压变压器为DC-AC变压器，型号为GOTE Power。
5.根据要求4所述的用于矿井输电线缆的故障点检测装置，其特征在于：通信单元包括485通信电路。
6.根据要求5所述的用于矿井输电线缆的故障点检测装置，其特征在于：熔断器采用无填料封闭管式熔断器，其型号为RM10 350A250V。
7.用于矿井输电线缆的故障点检测方法，其包括如下步骤：
步骤S1、在线缆本体处设置多个控制电路，控制电路包括用于串联接入线缆本体的交流接触器和熔断器，所述多个控制电路处的交流接触器和熔断器将线缆本体等间距地分隔为多个单独的检测节点段，并使得线缆本体处发生短路或过载故障时，与该故障点位置对应的检测节点段处的熔断器能够熔断；
步骤S2、控制电路还包括设于对应检测节点段中部处的电流采集模块，采用电流采集模块对对应的检测节点段处的电流进行检测；
步骤S3、控制电路还包括主控制器，主控制器通过通信单元与上位机进行通信；采用主控制器对电流采集模块处所采集的电流数据是否异常进行实时监测，若无异常则继续监测，若出现异常则发送故障信号给上位机；
步骤S4、上位机接收到故障信号后，发送控制指令给与故障点对应及其前后级检测节点段处的控制电路中的主控制器，主控制器通过相应的交流接触器将相关的检测节点段与线缆本体的主回路断开、同时通过控制电路中的升压控制电路向相关的检测节点段加载检测电压和电流以产生原始行波信号；
步骤S5、通过相关控制电路中的行波检测电路，在相关的检测节点段两端处的检测端点M和检测端点N处，检测原始行波信号抵达M端的时刻t1、故障点反射波信号到达M的时刻t3、原始行波信号抵达N端的时刻为t2以及故障点反射波信号到达N的时刻t4，并通过相应的主控制器发送给上位机；
步骤S6、上位机基于D型行波检测原理对主控制器发送的相关行波检测数据进行处理，进而对故障点进行定位。
8.根据权利要求7所述的用于矿井输电线缆的故障点检测方法，其特征在于：
故障点与检测端点M间的距离DMF，在故障点接近检测端点M时，
Figure FDA0002535417790000031
故障点与检测端点M间的距离DMF，在故障点接近检测端点N时，
Figure FDA0002535417790000032
其中，L为检测端点M与检测端点N之间的长度。
CN202010531037.2A 2020-06-11 2020-06-11 用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法 Pending CN111693820A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010531037.2A CN111693820A (zh) 2020-06-11 2020-06-11 用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010531037.2A CN111693820A (zh) 2020-06-11 2020-06-11 用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111693820A true CN111693820A (zh) 2020-09-22

Family

ID=72480406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010531037.2A Pending CN111693820A (zh) 2020-06-11 2020-06-11 用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111693820A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112433126A (zh) * 2020-09-22 2021-03-02 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种基于数字模型的线束安装后故障空间位置快速定位法
CN117007905A (zh) * 2023-07-05 2023-11-07 安徽中邦特种电缆科技有限公司 电缆用故障示位装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590695A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 南京理工大学常熟研究院有限公司 电力线路故障检测与定位装置
CN103364691A (zh) * 2013-07-09 2013-10-23 上海交通大学 一种架空线-电缆混合线路分布式故障测距方法
CN103688434A (zh) * 2011-07-21 2014-03-26 西门子公司 单侧馈电的供电线路中的故障识别和故障定位
CN105137289A (zh) * 2015-09-16 2015-12-09 广东电网有限责任公司电力科学研究院 适用于高压架空线-电缆混合线路的行波故障定位方法
CN105572545A (zh) * 2014-10-29 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种电力线路故障测距装置和测距方法
CN108646142A (zh) * 2018-06-26 2018-10-12 哈尔滨理工大学 基于行波法对电缆故障定位装置及定位方法
CN109901024A (zh) * 2019-04-22 2019-06-18 国网河南省电力公司三门峡供电公司 一种架空-电缆混合线路的故障定位方法
CN110895299A (zh) * 2018-09-12 2020-03-20 中国石油化工股份有限公司 一种电力电缆测距识别方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103688434A (zh) * 2011-07-21 2014-03-26 西门子公司 单侧馈电的供电线路中的故障识别和故障定位
CN102590695A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 南京理工大学常熟研究院有限公司 电力线路故障检测与定位装置
CN103364691A (zh) * 2013-07-09 2013-10-23 上海交通大学 一种架空线-电缆混合线路分布式故障测距方法
CN105572545A (zh) * 2014-10-29 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种电力线路故障测距装置和测距方法
CN105137289A (zh) * 2015-09-16 2015-12-09 广东电网有限责任公司电力科学研究院 适用于高压架空线-电缆混合线路的行波故障定位方法
CN108646142A (zh) * 2018-06-26 2018-10-12 哈尔滨理工大学 基于行波法对电缆故障定位装置及定位方法
CN110895299A (zh) * 2018-09-12 2020-03-20 中国石油化工股份有限公司 一种电力电缆测距识别方法
CN109901024A (zh) * 2019-04-22 2019-06-18 国网河南省电力公司三门峡供电公司 一种架空-电缆混合线路的故障定位方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国电力出版社: "《电力电缆安装运行技术问答》", 31 August 2002 *
西南交通大学出版社: "《世界轨道交通技术及解决方案系列丛书 铁路供电运行安全与技术研究 2014版》", 30 June 2015 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112433126A (zh) * 2020-09-22 2021-03-02 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种基于数字模型的线束安装后故障空间位置快速定位法
CN112433126B (zh) * 2020-09-22 2022-05-10 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种基于数字模型的线束安装后故障空间位置快速定位法
CN117007905A (zh) * 2023-07-05 2023-11-07 安徽中邦特种电缆科技有限公司 电缆用故障示位装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3656639B1 (en) Alternating current turnout equipment, system, and control method therefor
EP3656640B1 (en) Switch indication apparatus
CN103487678B (zh) 一种便携式功率模块测试系统及试验方法
JP6246062B2 (ja) 直流発電システムおよび直流発電システムの保護方法
CN112636694B (zh) 一种光伏发电系统及方法
CN105372549B (zh) 高压负载短路检测系统及方法
CN111693820A (zh) 用于矿井输电线缆的故障点检测装置及方法
CN113489046B (zh) 一种光伏系统、直流汇流箱及接线错误检测方法
CN103419643A (zh) 一种高压配电控制方法及其装置
CN103308816A (zh) 一种三相交流电错、断相检测电路及其检测方法
CN105676091A (zh) 一种电池组绝缘检测装置及其绝缘检测方法
CN107677930B (zh) 一种ups直流母线熔断器状态检测方法及装置
CN103295852A (zh) 漏电断路器
CN111624444A (zh) 一种配电线路接地故障定位方法及装置
CN203543694U (zh) 一种高压配电控制装置
CN106340954A (zh) 一种电源线路断线识别并切换到备用电源的方法
CN215990853U (zh) 总线网络故障检测装置
CN102707206B (zh) 绝缘检测重合闸装置
CN212183433U (zh) 一种伺服控制系统
CN110971109B (zh) 驱动控制模块、电路检测及控制方法
KR102546826B1 (ko) 배터리 제어 장치 및 이의 단락 검출 방법
CN112924855B (zh) 一种并网继电器电路
CN105518965A (zh) 一种光伏并网控制方法及光伏并网系统
CN102288861A (zh) 高压电力电缆故障报警装置
CN113721181A (zh) 一种自并励pt慢熔故障判断方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200922