CN116754890A - 一种电缆故障在线定位系统及其定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆故障在线定位系统及其定位方法，包括：传感器，用以采集电缆的电性参数；所述传感器连接监测终端，将所述电性参数传输给所述监测终端；所述监测终端根据所述电性参数判断所述电缆是否故障并计算出故障距离；所述监测终端还包括有报警单元，用以发出报警信息；通过通讯组网连接后台服务器，将所述电性参数、所述故障距离和所述报警信息发送给所述后台服务器；所述后台服务器包括监控软件，所述监控软件实时显示并存储所述电性参数、所述故障距离和所述报警信息。
Description
技术领域
本发明涉及电缆故障检测技术领域，具体涉及一种电缆故障在线定位系统及其定位方法。
背景技术
电缆通常是由几根或几组导线(每组至少两根)绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆具有内通电，外绝缘的特征；随着城市现代化建设对电力输送提出了更高的要求，高压电缆的使用量急剧上升，确保高压电缆的安全运行就变得尤为重要；电缆线路一旦发生故障，造成的经济损失和影响较大。
目前对于电缆故障的定位，离线检测法需要停电后拆解电缆接头,针对不同的故障类型需要不同的仪器设备，操作繁琐，费时费力，故障排查时间长，效率较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种电缆故障在线定位系统，包括：传感器，用以采集电缆的电性参数；所述传感器连接监测终端，将所述电性参数传输给所述监测终端；所述监测终端根据所述电性参数判断所述电缆是否故障并计算出故障距离；所述监测终端还包括有报警单元，用以发出报警信息；通过通讯组网连接后台服务器，将所述电性参数、所述故障距离和所述报警信息发送给所述后台服务器；所述后台服务器包括监控软件，所述监控软件实时显示并存储所述电性参数、所述故障距离和所述报警信息。
优选的：所述电性参数为电缆护层接地电流和高频故障电流，所述传感器包括故障电流传感器和接地电流传感器，所述故障电流传感器用以采集所述高频故障电流，所述接地电流传感器用以采集所述电缆护层接地电流，在所述电缆护层接地电流异常的情况下，所述报警单元发出报警。
优选的：所述监测终端包括系统供电单元，用以给系统供电。
优选的：所述监测终端还包括数据采集和处理单元，用以接收所述传感器发送的所述电性参数，并对所述电性参数做出相应的计算和处理。
优选的：所述通讯组网包括光纤通讯、无线4G和RS485。
优选的：所述监控软件采用Browser/Server结构。
优选的：所述传感器和所述监测终端外壳的防护等级为IP66。
还提供一种电缆故障在线定位方法，其特征在于，所述定位方法适用于上述权利要求1-7中所述的任一系统，所述方法包括：
S1、传感器采集电缆的电流脉冲；
S2、监测终端根据所述电流脉冲判断所述电缆是否故障并获取所述电流脉冲在测量点与故障点往返一次的时间△t和脉冲在线路中传播的速度V；
S3、所述监测终端根据所述时间△t和所述速度V计算故障点距离L。
优选的：所述故障点距离L的计算公式为：L＝V△t/2。
优选的：所述方法还包括：S4、报警单元在所述电缆故障的情况下发出报警信息。
本发明的技术效果和优点：
通过传感器采集电缆的电性参数，监测终端根据电性参数判断电缆是否故障并计算出故障距离,报警单元在电缆防护层出现异常的情况下，能够及时报警,后台服务器的监控软件实时显示并存储电性参数、故障距离和报警信息；可实时连续监测电缆金属护层接地电流值，电缆发生故障时高频故障行波电流信号,利用电缆故障暂态行波在故障点与电缆两端之间的传播时间，来在线计算故障点到电缆安装采集终端那一端的距离，实现电缆故障的快速准确定位。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种电缆故障在线定位系统结构示意图；
图2是本申请实施例提供的定位方法示意图；
图3是本申请实施例提供的脉冲反射示意图。
图中：
1、传感器；2、监测终端；3、通讯组网；4、后台服务器；201、系统供电单元；202、数据采集及处理单元；203、报警单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
请参阅图1，在本实施例中提供一种电缆故障在线定位系统，包括：传感器1，用以采集电缆的电性参数；传感器1连接监测终端2，将电性参数传输给监测终端2；监测终端2根据电性参数判断电缆是否故障并计算出故障距离；监测终端2还包括有报警单元203，用以发出报警信息，在电缆防护层出现异常的情况下，能够及时报警；通过通讯组网3连接后台服务器4，将电性参数、故障距离和报警信息发送给后台服务器4；后台服务器4包括监控软件，监控软件实时显示并存储电性参数、故障距离和报警信息，同时还实时展示故障波形图，运行电缆发生故障的情况下，在监控软件上能够实时展现报警信息，另外监控软件还显示有历史值和历史曲线，便于查看历史数据。
电性参数为电缆护层接地电流和高频故障电流，传感器1包括故障电流传感器和接地电流传感器，在本实施例中，故障电流传感器的采样范围为AC0-20KA，频率范围为1MHZ-100MHZ，用以采集高频故障电流，接地电流传感器采样范围为0A-200A，频率范围为小于20KHZ，用以采集电缆护层接地电流，在电缆护层接地电流异常的情况下，报警单元203发出报警，在电缆发生高阻、低阻故障的情况下，故障电流传感器实时高速采样，后台服务器4高速存储故障电流波形，存储深度高达32K字节/通道。
监测终端2包括系统供电单元201和数据采集和处理单元202，系统供电单元201用以给系统供电，在本实施例中，监测终端2需要外部提供AC220电源，也可以通过感应取电来提供电源，数据采集和处理单元201用以接收传感器1发送的电性参数，并对电性参数做出相应的计算和处理。
通讯组网3包括光纤通讯、无线4G和RS485，监控软件采用Browser/Server结构，用户可以使用浏览器查看监控数数据，传感器1和监测终端2外壳的防护等级为IP66。
请参阅图2-图3，在本实施例中，提供一种电缆故障在线定位方法，包括：
S1、传感器1采集电缆的电流脉冲；
S2、监测终端2根据电流脉冲判断电缆是否故障并获取电流脉冲在测量点与故障点往返一次的时间△t和脉冲在线路中传播的速度V；
S3、监测终端2根据时间△t和速度V计算故障点距离L；
S4、报警单元203在电缆故障的情况下发出报警信息。
故障点距离L的计算公式为：L＝V△t/2。
根据传输线理论，当电缆绝缘出现放电或故障时，产生高频脉冲电流，会沿电缆传输。电缆有故障时，故障点输入阻抗Zi不再是线路的特性阻抗Zc而引起反射，产生向测量点运动的反射脉冲，其反射系数：ρ＝(Zi-Zc)/(Zi+Zc)；从采集终端接收到入射脉冲开始，到接收到故障点反射脉冲的时间延迟Δt，对应脉冲在测量点与故障点往返一次所需时间。设故障距离为Lx，脉冲在线路中的传播速度为V，则故障点距离为Lx＝VΔt/2。
双端行波测距是通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障位置，其测距精度基本不受线路故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响；双端行波测距法关键是记录下电流或电压行波到达线路两端的时间，误差应在数十个纳秒以内，以保证故障测距误差在数米以内，行波在线路上传输的速度近似为每个微妙上百米，10纳秒的误差约为几米；由于电缆两端都只监测第一个到达的行波，线路的运行方式、分布电容、以及负荷电流等不会对测距造成较大的影响；双端测距通过故障点距电缆两端距离比对，参考电缆全长，可以提高故障定位的可靠性；单端行波测距有时受安装位置、现场使用条件的限制，只能采用单端行波测距。实时录制故障波形，记录入射波、反射波的时间差、波形变化等。通过对故障波的分析可以得出故障距离。
显然，所描述的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。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (10)
1.一种电缆故障在线定位系统，其特征在于，包括：
传感器(1)，用以采集电缆的电性参数；
所述传感器(1)连接监测终端(2)，将所述电性参数传输给所述监测终端(2)；
所述监测终端(2)根据所述电性参数判断所述电缆是否故障并计算出故障距离；
所述监测终端(2)还包括有报警单元(203)，用以发出报警信息；
通过通讯组网(3)连接后台服务器(4)，将所述电性参数、所述故障距离和所述报警信息发送给所述后台服务器(4)；
所述后台服务器(4)包括监控软件，所述监控软件实时显示并存储所述电性参数、所述故障距离和所述报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种电缆故障在线定位系统，其特征在于，所述电性参数为电缆护层接地电流和高频故障电流，所述传感器(1)包括故障电流传感器和接地电流传感器，所述故障电流传感器用以采集所述高频故障电流，所述接地电流传感器用以采集所述电缆护层接地电流，在所述电缆护层接地电流异常的情况下，所述报警单元(203)发出报警。
3.根据权利要求1所述的一种电缆故障在线定位系统，其特征在于，所述监测终端(2)包括系统供电单元(201)，用以给系统供电。
4.根据权利要求1所述的一种电缆故障在线定位系统，其特征在于，所述监测终端(2)还包括数据采集和处理单元(202)，用以接收所述传感器(1)发送的所述电性参数，并对所述电性参数做出相应的计算和处理。
5.根据权利要求1所述的一种电缆故障在线定位系统，其特征在于，所述通讯组网(3)包括光纤通讯、无线4G和RS485。
6.根据权利要求1所述的一种电缆故障在线定位系统，其特征在于，所述监控软件采用Browser/Server结构。
7.根据权利要求1所述的一种电缆故障在线定位系统，其特征在于，所述传感器(1)和所述监测终端(2)外壳的防护等级为IP66。
8.一种电缆故障在线定位方法，其特征在于，所述定位方法适用于上述权利要求1-7中所述的任一系统，所述方法包括：
S1、传感器(1)采集电缆的电流脉冲；
S2、监测终端(2)根据所述电流脉冲判断所述电缆是否故障并获取所述电流脉冲在测量点与故障点往返一次的时间△t和脉冲在线路中传播的速度V；
S3、所述监测终端(2)根据所述时间△t和所述速度V计算故障点距离L。
9.根据权利要求8所述的一种电缆故障在线定位方法，其特征在于，所述故障点距离L的计算公式为：L＝V△t/2。
10.根据权利要求8所述的一种电缆故障在线定位方法，其特征在于，所述方法还包括：S4、报警单元(203)在所述电缆故障的情况下发出报警信息。
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| CN202310611179.3A CN116754890A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种电缆故障在线定位系统及其定位方法 |
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| CN (1) | CN116754890A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117890728A (zh) * | 2024-03-14 | 2024-04-16 | 国网山东省电力公司微山县供电公司 | 一种电缆故障在线监测系统及其定位方法 |
-
2023
- 2023-05-26 CN CN202310611179.3A patent/CN116754890A/zh active Pending
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| CN117890728A (zh) * | 2024-03-14 | 2024-04-16 | 国网山东省电力公司微山县供电公司 | 一种电缆故障在线监测系统及其定位方法 |
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