CN113567809A - 一种电缆接头的故障定位设备、系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电缆接头的故障定位设备、系统和方法，涉及电力监测的技术领域，故障定位设备包括金属丝和监测设备，所述金属丝的两端与所述监测设备相连；所述金属丝用于贴合围设在所述电缆接头侧面，且在所述电缆接头故障时断线；所述金属丝在所述电缆接头故障后断线，所述监测设备检测到所述金属丝处于断线状态时，输出设定的故障信息，所述故障信息包括故障结果、当前监测设备对应的信息，即直接定位发生故障的电缆接头位置。本申请实施例通过监控包覆在电缆接头侧面的金属丝是否断线来确定电缆接头是否发生故障，并能够快速可靠地确定故障位置，实现对电缆接头的有效监测。
Description
技术领域
本申请涉及电力监测的技术领域，特别涉及一种电缆接头的故障定位设备、系统和方法。
背景技术
在输电、配电的技术领域，电缆埋藏在低下而不占用地面空间而被大量广泛地应用，其中，电缆故障多发生在电缆接头，这是由于目前的电缆接头多为人工现场制作完成，其电缆芯的接触不良率、绝缘性能均低于工厂制作的电缆，且电缆接头中的结构复杂，电场畸变严重，故而更易发生绝缘击穿故障。
随着铺设的电缆数量的增多，电缆故障的情形也在不断递增，在电缆接头发生爆炸时，故障点的查找极其不便，往往需要耗费大量的人力物力，且停电时间过长影响供电也易造成一定程度的经济损失。
相关技术中，电缆接头的检测有利用温度进行检测的，但是温度变化需要一段时间积累，发生故障至跳闸持续时间数十毫秒，温度往往无明显变化，因此采用该类形式检测电缆接头是否发生故障，可靠性不高。也有利用放电监测的，放电监测一般用于电缆局部放电的预警，当电缆发生故障时，电缆全线所有电缆接头均有行波电流流过，因此无法实现电缆接头故障诊断。
因此，如何快速准确地检测出电缆接头的故障是我们函待解决的。
发明内容
本申请实施例提供一种电缆接头的故障定位设备、系统和方法，以解决相关技术中电缆接头的故障检出可靠性较低的问题。
第一方面，一种电缆接头的故障定位设备，包括金属丝和监测设备，所述金属丝的两端与所述监测设备相连；
所述金属丝用于贴合围设在所述电缆接头侧面，且在所述电缆接头故障时断线；
所述金属丝在所述电缆接头故障后断线，所述监测设备检测到所述金属丝处于断线状态时，输出设定的故障信息，所述故障信息包括故障结果、当前监测设备对应的信息，即直接定位发生故障的电缆接头位置。
一些实施例中，所述监测设备检测到所述金属丝处于正常状态时，所述监测设备不输出故障信息。
一些实施例中，所述金属丝呈蛇形折弯状；和/或
所述金属丝的两端的出线端子通过同轴导线与所述监测设备相连。
一些实施例中，所述监测设备包括检测电路和通信模块；
所述检测电路与所述金属丝的两端相连，还与所述通信模块的使能端相连；
所述检测电路在所述金属丝断线时输出第一电平信号，所述第一电平信号使得所述通信模块上报设定的故障信息，所述故障信息包括故障结果、当前监测设备对应的电缆接头的位置信息；和/或
所述检测电路在所述金属丝正常时输出第二电平信号，所述第二电平信号使得所述监测设备无法上报故障信息。
一些实施例中，所述检测电路包括电阻R1和比较器U，所述比较器U包括两个输入端和一个输出端，
所述电阻R1的一端连接正向电源VCC，另一端与所述比较器U的一输入端、所述金属丝的一出线端子均相连，且所述金属丝的另一出线端子接地；
所述比较器U的另一输入端连接参考信号，输出端被配置为输出电平信号，所述参考信号的电压电位介于所述正向电源VCC和零电位之间。
一些实施例中，所述检测电路包括电阻R2、AD转换器和处理器；
所述电阻R2的一端连接正向电源VCC，另一端与所述AD转换器的输入端、所述金属丝的一出线端子均相连，且所述金属丝的另一出线端子接地；
所述AD转换器的输出端与所述处理器相连，所述处理器根据所述AD转换器输出的数字信号输出相应的电平信号。
一些实施例中，还包括：
两层绝缘膜，两层所述绝缘膜贴设在所述金属丝的两侧。
一些实施例中，所述绝缘膜为柔性绝缘膜。
第二方面，还提供了一种电缆接头的故障定位系统，包括：
线缆，至少包括一个电缆接头；
与所述电缆接头数量相同的如上述的电缆接头的故障定位设备，每个所述电缆接头侧面均贴合围设有所述金属丝，所述金属丝在所述电缆接头故障后断线，所述监测设备检测到所述金属丝处于断线状态时，输出设定的故障信息；
一个终端，所述终端用于显示输出的故障信息。
第三方面，还提供了一种如上述的电缆接头的故障定位设备的故障定位方法，包括以下步骤：
所述金属丝在所述电缆接头故障后断线，所述监测设备检测到所述金属丝处于断线状态时，输出设定的故障信息，以直接定位发生故障的电缆接头位置。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：监控电缆接头是否发生故障，并快速可靠地确定故障位置，实现对电缆接头的有效监测。
本申请实施例提供了一种电缆接头的故障定位设备、系统和方法，当金属丝包覆在电缆接头侧面时，若电缆接头故障导致电缆接头表层破损，会进一步导致金属丝发生断线现象，而在金属丝断线后，监测设备检测到金属丝由正常状态转变为断线状态后上报设定的故障信息，无需其他的分析处理，响应快速直接。可见，本申请实施例基于电缆接头发生故障时伴随有伤痕、穿孔等外部损伤的特点，通过监控包覆在电缆接头侧面的金属丝是否断线来确定电缆接头是否发生故障，还能够快速可靠地确定故障位置，实现对电缆接头的有效监测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电缆接头的故障定位系统的结构示意图；
图2为金属丝在绝缘膜中的分布示意图；
图3为金属丝与检测电路的第一种结构图；
图4为金属丝与检测电路的第二种结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本申请实施例提供了一种电缆接头的故障定位设备，基于电缆接头发生故障时伴随有伤痕、穿孔等外部损伤的特点，通过监控包覆在电缆接头侧面的金属丝是否断线来确定电缆接头是否发生故障，还能够快速可靠地确定故障位置，实现对电缆接头的有效监测。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本申请实施例提供了一种电缆接头的故障定位设备，包括金属丝1和监测设备2，所述金属丝1的两端与所述监测设备2相连；
所述金属丝1用于贴合围设在所述电缆接头31侧面，且在所述电缆接头31故障时断线；
所述金属丝1在所述电缆接头31故障后断线，所述监测设备2检测到所述金属丝1处于断线状态时，输出设定的故障信息，所述故障信息包括故障结果、当前监测设备2对应的信息，即直接定位发生故障的电缆接头位置。
本申请实施例提供的一种电缆接头的故障定位设备的工作原理为：
当金属丝1包覆在电缆接头31侧面时，若电缆接头31故障导致电缆接头31表层破损，贴设在电缆接头31表层的金属丝1也会发现断线现象，金属丝1这是由于电缆接头31发生故障时伴随有伤痕、穿孔等外部损伤产生，因此，在电缆接头故障导致电缆接头表层破损，进一步导致金属丝发生断线现象后，监测设备2被触发并上报设定的故障信息，无需其他的分析处理，响应快速直接。
进一步地，所述监测设备2检测到所述金属丝1处于正常状态时，所述监测设备2不输出故障信息。
在本申请实施例中，当电缆接头31处于正常状态时，金属丝并未发生断线现象，即监测设备2未检测到金属丝1的断线状态，即检测到的金属丝1的状态为正常状态时，均不向外输出故障信息，由于电缆接头31发生故障的部分是小概率事件，一般情况下不进行数据输出，当监测设备2检测到金属丝1断线后才进行故障信息输出，能够有效降低数据运算量和数据发送量，更为快速可靠地得到故障信息，并基于得到的故障信息直接确定发生故障的电缆接头31的位置信息。
如图2所示，优选地，所述金属丝1呈蛇形折弯状。在本申请实施例中，所述金属丝1呈蛇形折弯状布设在电缆接头31的周侧，当该电缆接头31的任一方向发生外部损伤，均能够影响到金属丝1，且在金属丝1在某处发生断线后，整条金属丝1即发生断线。
如图1、3～4所示，更进一步地，所述金属丝1的两端的出线端子通过同轴导线4与所述监测设备2相连。在本申请实施例中，当所述金属丝1大致处于一个水平面时，整条金属丝1所有的部分均在同一个平面上，且该金属丝1两端的出线端子一同通过同轴导线4与所述监测设备2连接。
如图3所示，进一步地，所述监测设备2包括检测电路和通信模块；
所述检测电路与所述金属丝1的两端相连，还与所述通信模块的使能端相连；
所述检测电路在所述金属丝1断线时输出第一电平信号，所述第一电平信号使得所述通信模块上报设定的故障信息，所述故障信息包括故障结果、当前监测设备对应的电缆接头的位置信息；和/或
所述检测电路在所述金属丝1正常时输出第二电平信号，所述第二电平信号使得所述监测设备2无法上报故障信息。
在本申请实施例中，所述金属丝1断线与否均对应输出一个电平信号，且断线对应的电平信号直接触发通信模块上报设定的故障信息，该故障信息包括故障结果、当前监测设备2对应的电缆接头31的位置信息等，所述故障结果如“发生故障”，每一个监测设备2的位置都是已知的，且每个监测设备2均连接一个金属丝1，所以当能够确定监测设备2的设备位置，即可映射得到相应的电缆接头31的位置。
作为本申请实施例的一种优选方案，所述检测电路包括电阻R1和比较器U，所述比较器U包括两个输入端和一个输出端，
所述电阻R1的一端连接正向电源VCC，另一端与所述比较器U的一输入端、所述金属丝1的一出线端子均相连，且所述金属丝1的另一出线端子接地；
所述比较器U的另一输入端连接参考信号，输出端被配置为输出电平信号，所述参考信号的电压电位介于所述正向电源VCC和零电位之间。
在本申请实施例中，所述第一电平信号为高电平信号，所述第二电平信号为低电平信号，当金属丝1未断线时，所述比较器U的正向输出端的电压电位为零，且零电位小于参考信号的电压电位，所述比较器U输出低电平信号(第二电平信号)；当金属丝1断线，所述比较器U的正向输出端的电压电位为正向电源VCC的电压电位，且该正向电源VCC的电压电位大于参考信号的电压电位，所述比较器U输出高电平信号(第一电平信号)。
如图4所示，作为本申请实施例的另一种优选方案，所述检测电路包括电阻R2、AD转换器和处理器；
所述电阻R2的一端连接正向电源VCC，另一端与所述AD转换器的输入端、所述金属丝1的一出线端子均相连，且所述金属丝1的另一出线端子接地；
所述AD转换器的输出端与所述处理器相连，所述处理器根据所述AD转换器输出的数字信号输出相应的电平信号。
在本申请实施例中，所述第一电平信号为高电平信号，所述第二电平信号为低电平信号，当金属丝1未断线时，所述电阻R2靠近AD转换器的一端接地，电压电位为零；当金属丝1断线时，所述电阻R2靠近AD转换器的一端的电压电位等于正向电源VCC的电压电位。所述AD转换器将模拟信号转化为数字信号，再由为单片机的处理器根据由数字信号计算的电压数值是否超过设定的阈值，输出高电平信号或低电平信号。
而在其他实施方式中，也可以使得所述第一电平信号为低电平信号，所述第二电平信号为高电平信号，对应的检测电路适应改动即可。
优选地，还包括：
两层绝缘膜5，两层所述绝缘膜5贴设在所述金属丝1的两侧。
在本申请实施例中，金属丝1需要满足在电缆接头31表层发生破损时也会出现断线的前提下，金属丝1的直径是很小的，且蛇形折弯的金属丝1在没有外物的帮助下，其形态在转移的过程中是难以固定的，因此，在金属丝1的上下侧面上均铺设一绝缘膜5，将金属丝1设置在两个绝缘膜5之间，使得金属丝1的运动跟随绝缘膜5，且绝缘膜还能够保护金属丝1与其他的导电设备误接触而导致故障定位的精度降低。
进一步地，所述绝缘膜5为柔性绝缘膜。
在本申请实施例中，所述电缆接头31一般是圆柱形的，那么金属丝1需要从一个平面的物体转变为一个曲面的，绝缘膜5为柔性时，方便贴合所述电缆接头31设置。
如图1所示，本申请实施例还提供了一种电缆接头的故障定位系统，包括：
线缆3，至少包括一个电缆接头31；
与所述电缆接头31数量相同的如上述的电缆接头的故障定位设备，每个所述电缆接头31侧面均贴合围设有所述金属丝1，所述金属丝1在所述电缆接头31故障后断线，所述监测设备2检测到所述金属丝1处于断线状态时，输出设定的故障信息；
一个终端，所述终端用于显示输出的故障信息。
具体地，所述线缆3包括多个电缆接头31和多个电缆本体32，相邻的两个电缆本体32之间为一个电缆接头31，相邻的两个电缆接头31之间为一个电缆本体32。
在本申请实施例中，当监测设备2的数量为多个时，每个监测设备2均独立向终端上报故障信息，终端可以为手机APP、PC端等，用以将故障信息显示给用户知晓。
本申请实施例提供的故障定位系统中的具体实施例在上述的故障定位设备中的具体实施例中已进行了详细的说明，在此不再详细赘述。
本申请实施例还提供了一种如上述的电缆接头的故障定位设备的故障定位方法，包括以下步骤：
所述金属丝1在所述电缆接31故障后断线，所述监测设备2检测到所述金属丝1处于断线状态时，输出设定的故障信息，以直接定位发生故障的电缆接头位置。
在本申请实施例中，金属丝1在断线后即可触发监测设备上报设定的故障信息，在这一过程中，无需复杂的信号采集或数据处理，能够更为简单可靠地确定上报故障信息的监测设备2是哪一个，进而得到该监测设备2对应的金属丝1，且该金属丝1包覆在一个电缆接头31上，进而也就确定了发生故障的电缆接头31的具体位置。相较于常规的定位方案，本申请实施例运算简单，检测更为快速，能够有效可靠地实现电缆接头31的故障定位。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种电缆接头的故障定位设备，其特征在于，包括金属丝(1)和监测设备(2)，所述金属丝(1)的两端与所述监测设备(2)相连；
所述金属丝(1)用于贴合围设在所述电缆接头(31)侧面，且在所述电缆接头(31)故障时断线；
所述金属丝(1)在所述电缆接头(31)故障后断线，所述监测设备(2)检测到所述金属丝(1)处于断线状态时，输出设定的故障信息，所述故障信息包括故障结果、当前监测设备(2)对应的信息，即直接定位发生故障的电缆接头位置。
2.如权利要求1所述的电缆接头的故障定位设备，其特征在于，所述监测设备(2)检测到所述金属丝(1)处于正常状态时，所述监测设备(2)不输出故障信息。
3.如权利要求1或2所述的电缆接头的故障定位设备，其特征在于，所述金属丝(1)呈蛇形折弯状；和/或
所述金属丝(1)的两端的出线端子通过同轴导线(4)与所述监测设备(2)相连。
4.如权利要求1或2所述的电缆接头的故障定位设备，其特征在于，所述监测设备(2)包括检测电路和通信模块；
所述检测电路与所述金属丝(1)的两端相连，还与所述通信模块的使能端相连；
所述检测电路在所述金属丝(1)断线时输出第一电平信号，所述第一电平信号使得所述通信模块上报设定的故障信息，所述故障信息包括故障结果、当前监测设备对应的电缆接头的位置信息；和/或
所述检测电路在所述金属丝(1)正常时输出第二电平信号，所述第二电平信号使得所述监测设备(2)无法上报故障信息。
5.如权利要求4所述的电缆接头的故障定位设备，其特征在于，所述检测电路包括电阻R1和比较器U，所述比较器U包括两个输入端和一个输出端，
所述电阻R1的一端连接正向电源VCC，另一端与所述比较器U的一输入端、所述金属丝(1)的一出线端子均相连，且所述金属丝(1)的另一出线端子接地；
所述比较器U的另一输入端连接参考信号，输出端被配置为输出电平信号，所述参考信号的电压电位介于所述正向电源VCC和零电位之间。
6.如权利要求4所述的电缆接头的故障定位设备，其特征在于，所述检测电路包括电阻R2、AD转换器和处理器；
所述电阻R2的一端连接正向电源VCC，另一端与所述AD转换器的输入端、所述金属丝(1)的一出线端子均相连，且所述金属丝(1)的另一出线端子接地；
所述AD转换器的输出端与所述处理器相连，所述处理器根据所述AD转换器输出的数字信号输出相应的电平信号。
7.如权利要求1或2所述的电缆接头的故障定位设备，其特征在于，还包括：
两层绝缘膜(5)，两层所述绝缘膜(5)贴设在所述金属丝(1)的两侧。
8.如权利要求7所述的电缆接头的故障定位设备，其特征在于，所述绝缘膜(5)为柔性绝缘膜。
9.一种电缆接头的故障定位系统，其特征在于，包括：
线缆(3)，至少包括一个电缆接头(31)；
与所述电缆接头(31)数量相同的如权利要求1～8任意一项所述的电缆接头的故障定位设备，每个所述电缆接头(31)侧面均贴合围设有所述金属丝(1)，所述金属丝(1)在所述电缆接头(31)故障后断线，所述监测设备(2)检测到所述金属丝(1)处于断线状态时，输出设定的故障信息；
一个终端，所述终端用于显示输出的故障信息。
10.一种如权利要求1～8任意一项所述的电缆接头的故障定位设备的故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述金属丝(1)在所述电缆接头(31)故障后断线，所述监测设备(2)检测到所述金属丝(1)处于断线状态时，输出设定的故障信息，以直接定位发生故障的电缆接头位置。
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2021
- 2021-07-29 CN CN202110864365.9A patent/CN113567809A/zh active Pending
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