CN113109646B - 一种基于语音的电力电缆识别方法和电缆识别仪 - Google Patents

一种基于语音的电力电缆识别方法和电缆识别仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于语音的电力电缆识别方法和电缆识别仪，该方法包括：将目标停电电力电缆的远端三相导体线芯互相短路，通过直接耦合，操作者将自行录制的一段语音信号随小电流信号注入一组电缆中的目标电缆，并通过检测所述各耦合输出的磁场信号，根据磁场信号强度和频率选出目标电缆，同时确定对应的相位。本发明还公开了一种电力电缆识别仪。通过本发明方案，在不改变接线的条件下既能识别出目标电缆，同时能核对相位；解决了目标电力电缆两端接地电阻偏大对电缆识别造成的负面影响问题，简化了电缆识别的现场操作，不需要发射装置人员、接收装置人员之间互相打电话确认相位，为电力电缆锯割作业提供目标停电电缆的识别依据。

Description

一种基于语音的电力电缆识别方法和电缆识别仪
技术领域
本发明涉及电力设备检测技术领域，尤其涉及一种基于语音的电力电缆识别方法和电缆识别仪。
背景技术
从一束电力电缆中选出目标停电电力电缆是电力设备运行、维护、检修、施工、设计等部门经常遇到的现场问题。无论操作者声称记忆多么可靠，都存在人为记错的可能。在电力电缆故障抢修、施工中，识别出目标停电电力电缆是安装电缆接头等检修工作的前置工序，能否识别出目标停电电力电缆决定电力设备故障抢修或电力施工的进度、电力工作票完结时效，因此需要采用有效方法及电力电缆识别装置进行停电电力电缆识别。
现有常见的电力电缆识别方法包括：音频感应法、直流脉冲电流法、相位角法、卫星定位授时法。
音频感应法俗称信号最大法，用信号发生器产生音频信号的发射电流，并通过直接连接法或非接触式夹钳耦合的方法注入到目标电力电缆金属护套铠装层中，音频信号流向电力电缆远端，并在该电力电缆周围产生与源信号相同频率的交变磁场。由于电力电缆金属护套铠装层的螺旋型结构，该交变磁场又将在相邻的其它电力电缆铠装层中产生相同频率的感应电流，但其数值较发射电流在目标电力电缆中相比要小得多，通过固定频率的信号耦合感应，检测不同电缆的信号电流值并进行强弱比较，根据该电流的强度可以将目标电缆与非目标电缆区分开来。但该方法需要找到独立的接地。如果多回电力电缆的接地是共同接地(目前国内外普遍采用的电力设备运行方式)，则因为远端接地电阻的差别或缺失有效接地，导致每一回电力电缆的信号改变甚至无信号，产生误判或难以辨别。这种方法的弊端是，相邻的两条或多条的电力电缆存在相近的幅度值，很难一次性完成对目标电力电缆的识别工作。
公开号CN107037263A的中国专利公开了一种相位角电缆识别方法，一次测量同时提取幅度和相位信息，电缆识别装置包括电源、功率信号发生器、相位检测器和多个钳式电流互感器。该方法的优点是测试信号具有方向性，测量过程无需等待同步信号稳定。但是该方法的适用范围是目标带电电力电缆，不适合目标停电电力电缆的情况。
公开号CN100489545C的中国专利公开了一种电缆识别的方法，该方法包括：通过间接耦合，将外部交流信号输入一组电缆中目标电缆，在该组电缆的另一端分别耦合输出各电缆的交流电流，并通过检测所述各耦合输出的电流的相位，根据所述相位选择目标电缆。该发明还公开了一种电缆识别仪。通过该发明方案，在电缆识别之前，不需要断开各电缆两端与变配电设备间的连接即电缆处于带电状态。该发明方案直接通过目标端的电流信号相位检测确定目标电缆，忽略了目标端电流信号强度较弱时对检测精度的影响。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于语音的电力电缆识别方法和电缆识别仪，能够进行目标停电电力电缆准确识别，提高电缆识别的效率，为电力电缆锯割作业提供目标停电电缆的识别依据。
根据本发明说明书的一方面，提供了一种基于语音的电力电缆识别方法，包括：
向目标停电电力电缆近端的ABC三相导体线芯注入小电流信号，将预设的语音信号随同小电流信号一起发送；
在目标停电电力电缆远端检测小电流信号和语音信号，根据检测到的磁场信号强度和频率选择目标电缆，并确定目标电缆相位。
上述技术方案中，预先从一组电缆中选定目标停电电力电缆，在近端将小电流信号和预设的语音信号输入到ABC三相导体线芯中，然后在远端检测小电流信号和语音信号，在检测到磁场信号强度达到预设强度时，检测并记录磁场信号频率，依据磁场信号频率选择目标电缆并确定其相位，能够准确识别目标停电电力电缆且识别效率高。该技术方案中，语音信号为目标停电电力电缆近端的操作者自行录制的一段语音，通过在远端对语音信号进行检测、识别和播放，不需要近端发射装置人员、远端接收装置人员之间互相打电话确认相位，为电力电缆锯割作业提供目标停电电缆的识别依据。
进一步地，语音信号的检测、识别通过载波调制解调技术实现。
上述技术方案中，目标停电电力电缆近端发送的信号经过电缆的传输，到了远端会分散到各个电缆的铠装或屏蔽层上，造成信号强度减弱，影响信号识别准确度，因此，在远端对信号强度进行检测，只有信号强度达到预设强度时，才对信号频率进行检测识别，并基于此时识别信号频率选择目标电缆，进而确定目标电缆相位。
作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：使用连接线将目标停电电力电缆近端的ABC三相直接耦合，该连接线由ABC三相连接线组成，且该连接线的ABC各相位与目标停电电力电缆的ABC各相位保持一一对应。
作为进一步的技术方案，目标停电电力电缆远端的ABC三相导体线芯互相短路；短路后的ABC三相导体线芯保持悬空或接地。
作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在近端，A相导体线芯注入的信号频率是f1，返回的信号频率是f2；B相导体线芯注入的信号频率是f2，返回的信号频率是f3；C相导体线芯注入的信号频率是f3，返回的信号频率是f1，其中f1、f2、f3互不相等，且均小于1kHz；在远端，当接收到的磁场信号频率是f1、f2、f3三者中任意两个时，则对应的被测电缆是目标电缆。
作为进一步的技术方案，所述方法中，确定目标电缆相位的步骤进一步包括：若接收到的磁场信号频率是f1与f2，则目标电缆相位为A相；若接收到的磁场信号频率是f2与f3，则目标电缆相位为B相；若接收到的磁场信号频率是f1与f3，则目标电缆相位为C相。
作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在目标停电电力电缆的远端对语音信号进行检测、识别和播报。
根据本发明说明书的一方面，提供了一种电缆识别仪，包括：发射装置，用于给目标停电电力电缆的ABC三相导体线芯注入小电流信号及语音信号；磁场信号传感器，用于在目标停电电力电缆远端检测信号强度及信号频率；接收装置，用于依据检测到的信号强度及信号频率选择目标电缆，并确定目标电缆相位。
作为进一步的技术方案，所述电缆识别仪还包括耦合传感器，用于在目标停电电力电缆近端将小电流信号及语音信号耦合至ABC三相导体线芯内。
作为进一步的技术方案，磁场信号传感器是长方体磁场信号传感器，紧贴在电缆外表皮且磁场信号传感器上标注的直线方向与被测电缆中心轴线方向平行。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明在近端将小电流信号和预设的语音信号输入到ABC三相导体线芯中，然后在远端检测小电流信号和语音信号，在检测到磁场信号强度达到预设强度时，检测并记录磁场信号频率，依据磁场信号频率选择目标电缆并确定其相位，能够准确识别目标停电电力电缆且识别效率高。该技术方案中，语音信号为目标停电电力电缆近端的操作者自行录制的一段语音，通过在远端对语音信号进行检测、识别和播放，不需要近端发射装置人员、远端接收装置人员之间互相打电话确认相位，为电力电缆锯割作业提供目标停电电缆的识别依据。
2)本发明为解决目标停电电力电缆近端发送的信号经过电缆的传输，到了远端会分散到各个电缆的铠装或屏蔽层上，造成信号强度减弱，影响信号识别准确度的问题，在远端对信号强度进行检测，只有信号强度达到预设强度时，才对信号频率进行检测识别，并基于此时识别信号频率选择目标电缆，进而确定目标电缆相位，有效保证了电缆识别的准确率。
附图说明
图1为根据本发明实施例的基于语音的电力电缆识别方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的基于语音的电力电缆识别原理图；
图3为根据本发明实施例的电缆识别的远端接口示意图；
图中：1、发射装置；2、磁场信号传感器；3、接收装置；4、目标停电电力电缆；5、耦合传感器。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
本发明公开一种基于语音的电力电缆识别方法和电缆识别仪，该方法包括：将目标停电电力电缆的远端三相导体线芯互相短路，通过直接耦合，操作者将自行录制的一段语音信号随小电流信号注入一组电缆中的目标电缆，并通过检测所述各耦合输出的磁场信号，根据磁场信号强度和频率选出目标电缆，同时确定对应的相位。本发明还公开了一种电力电缆识别仪。通过本发明方案，在不改变接线的条件下既能识别出目标电缆，同时能核对相位；解决了目标电力电缆两端接地电阻偏大对电缆识别造成的负面影响问题，简化了电缆识别的现场操作，不需要发射装置人员、接收装置人员之间互相打电话确认相位，为电力电缆锯割作业提供目标停电电缆的识别依据。
实施例1
如图1，本实施例提供了一种基于语音的电力电缆识别方法，根据磁场信号强度从一组电缆中选定目标停电电缆，同时确定目标停电电缆的相位。
所述方法包括：
步骤A，用发射装置给目标停电电力电缆的ABC三相导体线芯注入一个小电流信号，操作者自行录制一条语音随该小电流信号一起发送。
其中，使用连接线将目标停电电力电缆近端的ABC三相直接耦合，该连接线由ABC三相连接线组成，且该连接线的ABC各相位与目标停电电力电缆的ABC各相位保持一一对应。
向目标停电电力电缆近端的ABC三相导体线芯注入小电流信号，将预设的语音信号随同小电流信号一起发送。
步骤B，在目标停电电力电缆远端检测小电流信号和语音信号，根据检测到的磁场信号强度和频率选择目标电缆，并确定目标电缆相位。
其中，因为目标停电电力电缆近端发送的信号经过电缆的传输，到了远端会分散到各个电缆的铠装或屏蔽层上，造成信号强度减弱，影响信号识别准确度，因此，本实施例在远端对信号强度进行检测，只有信号强度达到预设强度时，才对信号频率进行检测识别，并基于此时识别信号频率选择目标电缆，进而确定目标电缆相位。此外，在远端对多根电缆进行磁场信号强度及频率的检测，对达到预设强度的电缆进行频率检测，还可以解决电缆较长，无法在远端判别具体被测电缆的问题。
在远端，目标停电电力电缆的ABC三相导体线芯互相短路；短路后的ABC三相导体线芯可保持悬空或接地。
本实施例中，语音信号为目标停电电力电缆近端的操作者自行录制的一段语音，该语音信号通过电缆进行传输，并在远端对其进行检测、识别和播放，语音信号的内容可以包括被测电缆的相位等信息，这样设置的好处是：为电力电缆锯割作业提供目标停电电缆的识别依据，在远端识别出目标电缆后，不需要近端发射装置人员、远端接收装置人员之间互相打电话确认相位，即可直接确定目标电缆的相位。
进一步地，语音信号的检测、识别通过载波调制解调技术实现，该技术为本领域常规技术手段，在此不做赘述。
本实施例中，根据信号频率确定目标电缆的规则是：在近端，A相导体线芯注入的信号频率是f1，返回的信号频率是f2；B相导体线芯注入的信号频率是f2，返回的信号频率是f3；C相导体线芯注入的信号频率是f3，返回的信号频率是f1，其中f1、f2、f3互不相等，且均小于1kHz；在远端，当接收到的磁场信号频率是f1、f2、f3三者中任意两个时，则对应的被测电缆是目标电缆。
其中，确定目标电缆相位的步骤进一步包括：若接收到的磁场信号频率是f1与f2，则目标电缆相位为A相；若接收到的磁场信号频率是f2与f3，则目标电缆相位为B相；若接收到的磁场信号频率是f1与f3，则目标电缆相位为C相。
例如，在近端，A相导体线芯注入的信号频率是f1＝700Hz，返回的信号频率是f2＝800Hz；B相导体线芯注入的信号频率是f2＝800Hz，返回的信号频率是f3＝900Hz；C相导体线芯注入的信号频率是f3＝900Hz，返回的信号频率是f1＝700Hz；则在远端，当接收到的磁场信号频率是700Hz、800Hz、900Hz三者之中任意两个时，则对应的被测电缆是目标电缆。进一步地，接收到的磁场信号频率是700Hz与800Hz的被测电缆是目标电缆A相；接收到的磁场信号频率是800Hz与900Hz的被测电缆是目标电缆B相；接收到的磁场信号频率是700Hz与900Hz的被测电缆是目标电缆C相。
实施例2
如图2-3，本实施例提供了一种电缆识别仪，包括：发射装置1，用于给目标停电电力电缆4的ABC三相导体线芯注入小电流信号及语音信号；磁场信号传感器2，用于在目标停电电力电缆4远端检测信号强度及信号频率；接收装置3，用于依据检测到的信号强度及信号频率选择目标电缆，并确定目标电缆相位。
其中，磁场信号传感器2是长方体磁场信号传感器，紧贴在电缆外表皮且磁场信号传感器上标注的直线方向与被测电缆中心轴线方向平行。磁场信号传感器2将感应到的磁场信号传输至接收装置3，接收装置3对磁场信号强度进行监控，在当前的磁场信号强度达到预设强度时，获取当前被测电缆的磁场信号频率，并依据磁场信号频率确定目标电缆，进而确定目标电缆的相位。
所述电缆识别仪还包括耦合传感器5，用于在目标停电电力电缆4近端将小电流信号及语音信号耦合至ABC三相导体线芯内。所述耦合传感器可选用线夹式传感器。
本实施例的电缆识别仪在使用时，操作人员在目标停电电力电缆4近端通过发射装置对其ABC三相导体线芯注入小电流信号及语音信号，语音信号为操作人员录制的一段语音，该语音可包含目标电缆4的相位等信息，所述的小电流信号和语音信号经过电缆传输至远端；在远端，通过磁场信号传感器获取电缆的磁场信号强度，在当前的磁场信号强度达到预设强度时，获取当前被测电缆的磁场信号频率，并依据磁场信号频率确定目标电缆，进而确定目标电缆的相位。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (7)

1.一种基于语音的电力电缆识别方法，其特征在于，包括：
向目标停电电力电缆近端的ABC三相导体线芯注入小电流信号，将预设的语音信号随同小电流信号一起发送；
在目标停电电力电缆远端检测多根电缆的磁场信号强度，在磁场信号强度达到预设强度时，获取当前电缆的磁场信号频率，依据磁场信号频率确定目标电缆，并确定目标电缆相位；所述方法进一步包括：使用连接线将目标停电电力电缆近端的ABC三相直接耦合，该连接线由ABC三相连接线组成，且该连接线的ABC各相位与目标停电电力电缆的ABC各相位保持一一对应；
在近端，A相导体线芯注入的信号频率是f1，返回的信号频率是f2；B相导体线芯注入的信号频率是f2，返回的信号频率是f3；C相导体线芯注入的信号频率是f3，返回的信号频率是f1，其中f1、f2、f3互不相等，且均小于1kHz；在远端，当接收到的磁场信号频率是f1、f2、f3三者中任意两个时，则对应的被测电缆是目标电缆。
2.根据权利要求1所述基于语音的电力电缆识别方法，其特征在于，目标停电电力电缆远端的ABC三相导体线芯互相短路；短路后的ABC三相导体线芯保持悬空或接地。
3.根据权利要求1所述基于语音的电力电缆识别方法，其特征在于，所述方法中，确定目标电缆相位的步骤进一步包括：若接收到的磁场信号频率是f1与f2，则目标电缆相位为A相；若接收到的磁场信号频率是f2与f3，则目标电缆相位为B相；若接收到的磁场信号频率是f1与f3，则目标电缆相位为C相。
4.根据权利要求1所述基于语音的电力电缆识别方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在目标停电电力电缆的远端对语音信号进行检测、识别和播报。
5.一种电缆识别仪，其特征在于，包括：发射装置，用于给目标停电电力电缆的ABC三相导体线芯注入小电流信号及语音信号；磁场信号传感器，用于在目标停电电力电缆远端检测多根线缆的磁场信号强度及信号频率；接收装置，用于在磁场信号强度达到预设强度时，获取当前电缆的磁场信号频率，依据磁场信号频率确定目标电缆，并确定目标电缆相位；
所述电缆识别仪还配置为：使用连接线将目标停电电力电缆近端的ABC三相直接耦合，该连接线由ABC三相连接线组成，且该连接线的ABC各相位与目标停电电力电缆的ABC各相位保持一一对应；在近端，A相导体线芯注入的信号频率是f1，返回的信号频率是f2；B相导体线芯注入的信号频率是f2，返回的信号频率是f3；C相导体线芯注入的信号频率是f3，返回的信号频率是f1，其中f1、f2、f3互不相等，且均小于1kHz；在远端，当接收到的磁场信号频率是f1、f2、f3三者中任意两个时，则对应的被测电缆是目标电缆。
6.根据权利要求5所述电缆识别仪，其特征在于，所述电缆识别仪还包括耦合传感器，用于在目标停电电力电缆近端将小电流信号及语音信号耦合至ABC三相导体线芯内。
7.根据权利要求5所述电缆识别仪，其特征在于，磁场信号传感器是长方体磁场信号传感器，紧贴在电缆外表皮且磁场信号传感器上标注的直线方向与被测电缆中心轴线方向平行。
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