CN113589107A - 一种高压电缆故障定位方法、系统及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压电缆故障定位方法、系统及其装置，涉及电缆故障定位技术领域。本发明包故障定位方法括接收行波波头突变信号，并对行波波头突变信号进行分频，获取对应的时钟数据，由处理器对时钟数据进行修正获得时钟修正值；其中，时钟修正值触发锁存器，锁存器锁存卫星上行波波头突变信号到达的时间值，时钟修正值是经过处理器进行误差修正后的；确定时钟修正值和基站时钟信号值的相位差，获得时钟修正值和基站时钟信号值的偏差序列，计算出授时值，确定电缆故障位置，还包括运行上述方法的系统以及执行该方法的装置。本发明通过两种监测时钟确定最终授时值，解决了输电网时钟不同步，导致输电网故障定位不精确的问题。
Description
技术领域
本发明属于电缆故障定位技术领域，特别是涉及一种高压电缆故障定位方法、系统及其装置。
背景技术
电力系统中输电线路某一点发生故障时，其故障点出会发出故障行波，利用故障行波我们可以确定故障点的精确位置，通常分为两种行波故障定位法，一种是单端行波故障定位法，利用故障点传向输电线路一端的第一个行波与故障点反射行波之间的时间差值来计算故障点的位置，此方法的好处是计算简单，单端接收行波，缺点明显，由于行波在几个一次设备中会发生不同程度的反射和折射，行波在传输过程中的衰减很大，对故障点的反射行波的辨别就很难做到精准。所以我们采用双端行波故障定位法，只需要故障点到双电检测装置的第一个行波波头即可，不用考虑行波的反射和折射，且第一次检测到的行波幅值大，容易利用。
我国目前输电网中对故障点定位的置通常采用GPS行波故障定位装置，但同样也存在一些问题：1采样频率较高：1MHz～5MHz，故障信息存贮量太大；2受采样频率的限制，无法辨别近距离行波。即故障靠近某一段时，另一端接收不到行波波头；3无法检测发生在电压过零附近时刻接地的故障；4由于GPS短时失步、卫星信号调整、天线干扰等导致时钟信号失真，可导致定位失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压电缆故障定位方法、系统及其装置，通过，根据两种监测时钟确定最终授时值，解决了输电网时钟不同步，导致输电网故障定位不精确的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种高压电缆故障定位方法，包括如下步骤：接收行波波头突变信号，并对行波波头突变信号进行分频，获取对应的时钟数据，由处理器对时钟数据进行修正获得时钟修正值；
其中，时钟修正值触发锁存器，锁存器锁存卫星上行波波头突变信号到达的时间值，时钟修正值是经过处理器进行误差修正后的；
确定时钟修正值和基站时钟信号值的相位差，获得时钟修正值和基站时钟信号值的偏差序列，计算出授时值，确定电缆故障位置。
进一步地，卫星和基站实时交互。
进一步地，基站和卫星接收电压行波前，对行波进行故障判定：
通过全波整流电路将负行波转换为正行波，若正形波中具有幅值大于1V的行波波头，判定为故障行波，故障行波通过电平比较器输出波头突变信号；
其中，电平比较器和正行波进行比较，若正形波幅值大于1V，输出检测行波极性信号。
进一步地，行波传感器接在电压互感器的接地线上提取故障电压行波波头。
进一步地，卫星为北斗卫星，北斗卫星上具有时钟模块。
一种高压电缆故障定位系统，包括：
第一时钟系统和第二时钟系统：均用于获取故障行波的故障时间：
第一时钟系统和第二时钟系统包括：时钟模块、通讯模块和锁存模块时钟模块，用于获取时间值；
通讯模块：用于第一时钟系统和第二时钟系统之间的交互；
锁存模块：用于锁存对应信息的时间值
处理单元：根据第一时钟系统和第二时钟系统的时钟值确定最终授时值。
进一步地，还包括电压行波采集单元，电压行波采集单元包括电压互感器和行波传感器，行波传感器于电压互感器的接地线上获取故障电压行波波头。
进一步地，电压行波采集单元还包括整流模块和电平比较模块，电平比较模块具有行波极信号输出端和行波波头突变信号输出端。
一种高压电缆故障定位装置，包括采集器故障定位器，采集器包括电压行波采集单元，故障定位器具有处理单元。
进一步地，还包括分别连接于电压行波采集单元和故障定位器的卫星和基站，卫星和基站实时交互。
本发明具有以下有益效果：
本发明发明的一种利用5G和北斗计时模块的高压电缆故障定位装置，利用国内的高新技术设备，解决了国外GPS时钟技术对技术的覆盖，且对时钟的精确度提升一个台阶，防止国外技术一旦对GPS系统施加干扰或关闭，对我国输电线路快速故障定位和切除留下了重大的隐患。通过5G和北斗计时模块同时，解决了如北斗短时失步、卫星信号调整、天线干扰等信号失真时定位失败的情况，两种监测时钟确定最终授时值，解决了输电网时钟不同步，导致输电网故障定位不精确的问题。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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为一种高压电缆故障定位方法流程图；
图2为全波整流电路电路图；
图3为LM239电平比较器引脚图；
图4为行波处理器的处理框图；
图5为高压电缆故障定位系统框图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，本发明为一种高压电缆故障定位方法，包括：
S001：监测到行波，判定行波是否异常：
利用电压互感器，提取电压分量，由于电压互感器的高频传输特性差，电压行波不能直接由电压互感器提取，由于电压互感器的入地行波波头突变信号比线路电压行波波头突变信号变化明显，为了便于检测，我们采用行波传感器接在电压互感器的接地线上提取故障电压行波波头
具体的，基站和卫星接收电压行波前，对行波进行故障判定：
通过全波整流电路将负行波转换为正行波，若正形波中具有幅值大于1V的行波波头，判定为故障行波，故障行波通过电平比较器输出波头突变信号；
其中利用行波传感器对故障电压行波波头突变信号提取后，通过双屏蔽信号电缆将提取的故障电压行波信号送至行波处理器中，同时电平比较器和正行波进行比较，若正形波幅值大于1V，输出检测行波极性信号，其中，电平比较器采用LM239比较器。
电平比较器具有行波极信号输出端和行波波头突变信号输出端，之后将行波信号分别发送至基站和卫星，其中优选的基站为5G基站，卫星为北斗卫星。
S002：5G基站根据行波信号获得基站时钟信号值：
基站接收行波波头突变信号，并将行波波头突变信号发送至卫星：
其中，基站内的处理器中具有时钟模块，通过时钟模块记录行波波头突变信号的接收时间，并将时间数据锁存在基站中的锁存器中：
S003：卫星根据行波信号获得时钟修正值：
接收行波波头突变信号，并对行波波头突变信号进行分频，获取对应的时钟数据，由处理器对时钟数据进行修正获得时钟修正值；
具体的，在基站内采用计数器和比较器对5G信号进行分频，产生时钟信号，其中，时钟修正值触发锁存器，卫星上的锁存器锁存卫星上行波波头突变信号到达的时间值，时钟修正值是经过处理器进行误差修正后的。
其中，北斗接收器有天线接受时钟信号后经过前置滤波、放大电路进行干扰后再利用，防止了其他信号的干扰，北斗信号到达时信号很小，所引用放大电路来增加它的幅值；
S004，卫星和基站实时交互，计算出授时值，确定电缆故障位置：
其中，5G与北斗计时模块通过RS385转换电路与光隔相连，通过光隔输入至CPU中并接收行波波头到达时间,同时于5G与北斗计时模块对时。
确定时钟修正值和基站时钟信号值的相位差，获得时钟修正值和基站时钟信号值的偏差序列，计算出授时值，确定电缆故障位置。
进一步地，行波传感器接在电压互感器的接地线上提取故障电压行波波头。
另外的，行波处理器是由全波整流电路和LM239电平比较器组成：
其中，全波整流电路图，当行波传感器出入的电压为Uf>0时，图中所示左侧运算放大器开始工作，输出电压UA<0，二极管D2导通，D1截止，输出电压
当Uf<0时，UA>0，二极管D1导通，D2截止，R2中电流为零，所以UB＝0，实现半波整流，通过A2组成反向求和电路，组成全波整流电路；
为LM239电平比较器，当input 1+、input 2+的电压值高于input 1-、input2-的电压值时，输出output1、output2输出12V高电平；反之输出-12V低电平；用于对行波波头突变信号进行检测；
当input2+、input2-用于对行波极性信号进行检测。
一种高压电缆故障定位系统，包括：
第一时钟系统和第二时钟系统：均用于获取故障行波的故障时间：
第一时钟系统和第二时钟系统包括：时钟模块、通讯模块和锁存模块时钟模块，用于获取时间值；
通讯模块：用于第一时钟系统和第二时钟系统之间的交互；
锁存模块：用于锁存对应信息的时间值。
处理单元：根据第一时钟系统和第二时钟系统的时钟值确定最终授时值。
图5所示，第一时钟系统为基站时钟系统，第二时钟系统为卫星时钟系统。
进一步地，还包括电压行波采集单元，电压行波采集单元包括电压互感器和行波传感器，行波传感器于电压互感器的接地线上获取故障电压行波波头。
进一步地，电压行波采集单元还包括整流模块和电平比较模块，电平比较模块具有行波极信号输出端和行波波头突变信号输出端。
一种高压电缆故障定位装置，包括采集器故障定位器，采集器包括电压行波采集单元，故障定位器具有处理单元。
还包括分别连接于电压行波采集单元和故障定位器的卫星和基站，卫星和基站实时交互。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种高压电缆故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收行波波头突变信号，并对行波波头突变信号进行分频，获取对应的时钟数据，由处理器对时钟数据进行修正获得时钟修正值；
其中，时钟修正值触发锁存器，锁存器锁存卫星上行波波头突变信号到达的时间值，时钟修正值是经过处理器进行误差修正后的；
确定时钟修正值和基站时钟信号值的相位差，获得时钟修正值和基站时钟信号值的偏差序列，计算出授时值，确定电缆故障位置。
2.根据权利要求1所述的一种高压电缆故障定位方法，其特征在于，卫星和基站实时交互。
3.根据权利要求1所述的一种高压电缆故障定位方法，其特征在于，基站和卫星接收电压行波前，对行波进行故障判定：
通过全波整流电路将负行波转换为正行波，若正形波中具有幅值大于1V的行波波头，判定为故障行波，故障行波通过电平比较器输出波头突变信号；
其中，电平比较器和正行波进行比较，若正形波幅值大于1V，输出检测行波极性信号。
4.根据权利要求3所述的一种高压电缆故障定位方法、系统及其装置，其特征在于，行波传感器接在电压互感器的接地线上提取故障电压行波波头。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种高压电缆故障定位方法、系统及其装置，其特征在于，卫星为北斗卫星，北斗卫星上具有时钟模块。
6.一种高压电缆故障定位系统，其特征在于，包括：
第一时钟系统和第二时钟系统：均用于获取故障行波的故障时间：
第一时钟系统和第二时钟系统包括：时钟模块、通讯模块和锁存模块时钟模块，用于获取时间值；
通讯模块：用于第一时钟系统和第二时钟系统之间的交互；
锁存模块：用于锁存对应信息的时间值
处理单元：根据第一时钟系统和第二时钟系统的时钟值确定最终授时值。
7.根据权利要求6所述的一种高压电缆故障定位系统，其特征在于，还包括电压行波采集单元，电压行波采集单元包括电压互感器和行波传感器，行波传感器于电压互感器的接地线上获取故障电压行波波头。
8.根据权利要求7所述的一种高压电缆故障定位系统，电压行波采集单元还包括整流模块和电平比较模块，电平比较模块具有行波极信号输出端和行波波头突变信号输出端。
9.一种高压电缆故障定位装置，其特征在于，包括采集器故障定位器，采集器包括电压行波采集单元，故障定位器具有处理单元。
10.根据权利要求9所述的一种高压电缆故障定位装置，其特征在于，还包括分别连接于电压行波采集单元和故障定位器的卫星和基站，卫星和基站实时交互。
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