一种高压电缆短路故障精确定位装置的制作方法

本实用新型涉及电路故障定位设备技术领域，具体为一种高压电缆短路故障精确定位装置。

背景技术：

随着社会的高速发展,土地资源日趋紧张,输电电力线路逐渐由以往占地多的架空线方式改为电缆地埋方式。特别是最近几年,随着我国城乡及国防现代化建设的发展和科技的不断进步,使电力电缆的应用更加广泛,其数量成倍增长。

交联聚乙烯(xlpe)电缆具有绝缘性能好、易于制造和安装方便、供电安全可靠、有利于美化城市和厂矿等优点，在中低压领域几乎替代了油浸纸绝缘电缆，并已在110kv、220kv高压等级中获得广泛应用。我国城市电网中大量采用xlpe电力电缆输配电。

电缆线路的安全运行与人们的生产、生活息息相关,电缆线路的故障隐患严重地威胁着人民生命财产的安全,电缆故障对社会造成的影响也越来越大。突发的断电事故不仅会给人们的正常生产和生活造成严重混乱，也会给电力公司造成巨大的损失。人们己经不能接受因电缆线路故障造成工矿生产事故，或银行系统、铁路运输系统、机场调度系统和生活供电的中断。另方面，当电缆发生故障时，人工寻找故障点难度较大，电缆线路的故障检测比架空输电线路故障检测任务要艰巨很多。

现有的电缆短路故障定位装置存在一个严重的问题就是在使用时对电缆发生故障点的位置检测精度较差，使得不能精准的显示出故障点的地理位置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高压电缆短路故障精确定位装置，以解决上述背景技术中提出的电缆短路故障定位装置在使用时对电缆发生故障点的位置检测精度较差，使得不能精准的显示出故障点的地理位置的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高压电缆短路故障精确定位装置，包括罗氏线圈传感器、电源管理模块、模块组和数据处理模块，所述罗氏线圈传感器电性输出连接瞬时电压保护器，所述瞬时电压保护器电性输出连接前级阻抗变换器，所述前级阻抗变换器均电性输出连接主缆电流信号调理模块和行波电流信号调理模块，所述主缆电流信号调理模块电性输出连接主缆电流信号数模转换器，所述行波电流信号调理模块电性输出连接行波电流信号数模转化器，所述主缆电流信号数模转换器和所述行波电流信号数模转化器均电性输出连接所述数据处理模块，所述电源管理模块电性双向连接所述数据处理模块，所述模块组电性双向连接所述数据处理模块。

优选的，所述电源管理模块电性输入连接ct取电模块、蓄电池和超级电容。

优选的，所述模块组包括通讯模块、蓝牙模块、gps授时模块和温补压控晶振模块，所述通讯模块、所述蓝牙模块、所述gps授时模块和所述温补压控晶振模块均电性输出连接所述数据处理模块。

优选的，所述数据处理模块包括fpga和单片机，所述fpga电性双向连接所述单片机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该高压电缆短路故障精确定位装置的设置，结构设计合理，在设备中安装gps授时模块，将该设备安装在电缆两侧的终端塔或者变电站内电缆终端接头处，利用gps提供的精确时钟来测量行波信号到达高压电缆两端的时间差，即可确定故障点距离，并显示出故障点的地理位置信息，以便于及时进行检维修。

附图说明

图1为本实用新型系统框图；

图2为本实用新型工作原理框图。

图中：罗氏线圈传感器100，瞬时电压保护器110，前级阻抗变换器120，主缆电流信号调理模块130，主缆电流信号数模转换器140，行波电流信号调理模块150，行波电流信号数模转化器160，电源管理模块200，ct取电模块210，蓄电池220，超级电容230，模块组300，通讯模块310，蓝牙模块320，gps授时模块330，温补压控晶振模块340，数据处理模块400。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种高压电缆短路故障精确定位装置，用于及时的将故障数据上传至服务器中，在设备使用前使用蓝牙进行无线调试，请参阅图1，包括罗氏线圈传感器100、电源管理模块200、模块组300和数据处理模块400。

请再参阅图1，罗氏线圈传感器100通过导线与瞬时电压保护器110连接，瞬时电压保护器110通过导线与前级阻抗变换器120连接，前级阻抗变换器120通过导线与主缆电流信号调理模块130和行波电流信号调理模块150连接，主缆电流信号调理模块130通过导线与主缆电流信号数模转换器140连接，行波电流信号调理模块150通过导线与行波电流信号数模转化器160连接，主缆电流信号数模转换器140和行波电流信号数模转化器160通过导线与数据处理模块400连接，罗氏线圈传感器100用于套接于电缆外部，主缆电流信号调理模块130用于调理高压电缆中的工频运行电流信号，经过一个45-55hz的带通滤波器后，再经过一个工频积分器，进行工频信号的模数转换，行波电流信号调理模块150用于调理高压电缆发生短路故障时的行波电流信号，经过一个罗氏线圈传感器100khz-20mhz的带通滤波器后，再经过一个积分器，进行行波信号的模数转换，主缆电流信号数模转换器140和行波电流信号数模转化器160用于采样行波信号，工频信号用于判断被测线路当前有无工频电流，即可以判断是否处于运行状态，如果检测到行波信号后的数个工频周期内监测的本回3相工频电流信号消失，则可以配合判断本回高压输电电缆的确发生了短路故障，即本次检测的行波信号为有效信号。

请再参阅图1，电源管理模块200通过导线与数据处理模块400连接，信号双向连通，装置安装在电缆两侧的终端塔或者变电站内电缆终端接头处上，无市电进行供电，需使用ct取电模块210取蓄电池220的电源，辅以超级电容230，用于通讯模块开启时中的瞬时大功率的需求，以及由于输电系统发生短路故障停电后，维持将故障数据及时上传至服务器。超级电容充满电后，能够维持设备满负荷工作10分钟以上。

请再参阅图1，模块组300通过导线与数据处理模块400连接，模块组300包括通讯模块310、蓝牙模块320、gps授时模块330和温补压控晶振模块340，通讯模块310选用3g/4g无线通讯方式，将最终识别的行波原始波形数据以及波头的采样的绝对时标上送至服务器，蓝牙模块320近距离通过无线方式将数据传输到便携终端上，用于人工检修时在杆塔下不用爬塔据就可以查看本装置的运行状态，gps授时模块330结合本地的温补压控晶振模块340，产生稳定的绝对时刻时标。

请再参阅图1，数据处理模块400用于高速采集高压电缆上的行波数据，辨别行波信号，提取信号，标注行波到达的时标，及时上传数据以及存储数据，并根据授时模块的1pps(秒脉冲)信号结合本地的温补晶振进行对时和守时，产生稳定的绝对时刻时标，用于标记行波波头到达时刻的时标。

工作原理：将罗氏线圈传感器100套接于电缆的外部，采集行波信号的主缆电流信号数模转换器140和行波电流信号数模转化器160一直工作，当监测到某一相有突变信号时，记录突变数据的采集时标并同时触发记录3相高频信号同一时间段波形的数据；数据处理模块400实时采集并计算主缆运行电流(工频信号)的有效值，记录行波突变时的主缆运行电流的有效值，与突变3个周波后的有效值进行比较，如果降低到触发时有效值的一半以下，则可以确定本回高压电缆发生了短路故障，高压电缆两侧的断路器已经跳闸，高压电缆从系统切除，高压电缆中无运行电流；故障数据通过gps授时模块330将本次记录的3相行波数据及其触发时刻的时标上传至服务器；服务器再根据行波到达高压电缆两端的时标和本回高压电缆的长度，由时差法来计算故障点的位置。

虽然在上文中已经参考实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。