一种LEU的C接口线缆故障检测的装置的制作方法

本发明涉及铁路信号系统中应答器传输系统的leu设备，属于线缆检测技术领域，尤其是涉及一种leu的c接口线缆故障检测的装置。

背景技术：

《tb/t3485-2017应答器传输系统技术条件》要求leu具有以下电缆开短路检测功能，即“应具备检测与有源应答器间电缆的开路和短路状态，并能通过串行通信接口向其他外部设备提供电缆故障信息。允许在leu外部设备模块或部件，与leu相配合完成长距离电缆状态检测功能。”该功能确保leu可以及时的发现leu与应答器相连的应答器电缆是否发生故障，一旦检测到线缆发生故障，如开路或短路，该装置可以及时发现线缆故障并判断故障类型和故障点离leu的距离。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对leu设备具有电缆开短路检测功能设计要求，提供一种leu的c接口线缆故障检测的装置。不仅能检测出应答器电缆的正常、开路和短路状态，还可以检测出故障时的故障点离leu的距离。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种leu的c接口线缆故障检测的装置包括：三变压器定向耦合电路模块、滤波电路模块、电压采样电路模块、相位差采集电路模块、信号处理模块、串口通信模块、显示模块。

所述三变压器定向耦合电路模块用于采集leu的c接口输出信号c6信号(8.82khz正弦波)的入射波和反射波。

所述滤波电路模块用于滤除入射波和反射波的高频干扰波(c接口中输出信号c1信号，564.48khzdbpl编码信号)，得到leu的c接口的c6信号的入射波和反射波。

所述电压采样电路模块用于采集c6信号的入射波和反射波的电压信号。

所述相位差采集电路模块用于采集c6信号的入射波和反射波的过零点，得到c6信号的入射波和反射波的相位时间差。

所述信号处理模块用于处理采集的c6信号的入射波和反射波的电压信号和相位差信息，判断出leu的c接口电缆的连接状态，判断开路、短路故障，并推算故障点位置。

所述串口通信模块用于上报c接口电缆的状态信息。

所述显示模块用于显示显示c接口电缆的状态信息。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图

图2为本发明的方法流程示意图

图3为l＝0，开路状态时入射波和反射波波形

图4为l≠0，开路状态时入射波和反射波波形

图5为l＝0，短路状态时入射波和反射波波形

图6为l≠0，短路状态时入射波和反射波波形

具体实施方式

本发明的核心思想就是通过三变压器定向耦合电路采集leu的c接口输出信号c6信号(8.82khz正弦波)的入射波和反射波，利用传输线缆的反射原理，分析c6信号入射波和反射波的峰值电压关系判断线缆是否处于故障状态，若处于故障状态，在分析c6信号入射波和反射波的相位关系判断线缆是处于开路故障还是短路故障以及故障点距离leu的距离。一种leu的c接口线缆故障检测的装置的实现方法，包括：

步骤1：采集leu的c接口输出信号c6信号(8.82khz正弦波)的入射波和反射波。

步骤2：滤除c6信号的入射波和反射波的干扰信号(c1信号)。

步骤3：处理c6信号的入射波和反射波，得到峰值电压和过零点的时间差。

步骤4：分析应答器线缆的状态，若判断为正常状态，不进行以下步骤，若判断为故障状态，则执行后续步骤。

步骤5：分析线缆的故障状态(开路或短路)，分析故障点离leu的距离。

进一步的，所述步骤4中的分析应答器线缆的状态，具体为：判断所述步骤3得到的c6信号的入射波和反射波的峰值电压关系，若所述的发射波峰值电压小于相对于入射波峰值的阈值，判断为leu的c接口电缆状态正常(负载为接应答器或者等效负载时)；若所述的发射波峰值电压小于相对于入射波峰值电压的阈值，判断为leu的c接口电缆状态故障(开路或者短路)。

进一步的，在判断为电缆状态故障时，所述步骤5的分析故障状态和故障点距离，具体包括：

步骤5.1，根据步骤3所述的c6信号反射波过零点相对于入射波过零点的时间差，若所述时间差δt满足：0≤δt≤t/2时，(t表示c6信号周期，t＝113.4μs)，则判定线缆故障为开路故障；若所述时间差δt满足：t/2≤δt≤t时，则判定线缆故障为短路故障。

步骤5.2，计算故障点距离leu的距离，若线缆故障为开路故障时，所述时间差δt的一半与信号在电缆的传播速度v相乘得到开路故障点距离；若线缆故障为短路时，所述时间差δt减去t/2后的一半再与传播速度v相乘得到短路故障点距离。

本实施例提供的检测方法的原理包括以下三个方面，第一方面是线缆状态的判断，第二方面是线缆故障状态开路短路的判断，第三方面是故障点距离的判断。

一、《tb/t3100.6-2017应答器数据传输电缆》5.9.1中规定应答器系统传输线缆的线对衰减≤0.8db/km。《tb/t3485-2017应答器传输系统技术条件》定义接口c的最大电缆长度为2500m。当线缆在2.5km处发生短路或者开路故障时，监测到的反射波vd相对于入射波vc的衰减最大，此时，衰减值为0.8db/km×2.5km×2＝4db。即反射波能量p2等于入射波能量p1的0.4倍，所以vd＝0.63vc，其中vc表示入射波电压，vd表示反射波电压。在0～2.5km范围内，线缆发生短路或者开路故障时，vd≥0.63vc。leu的c接口电缆状态正常(负载为接应答器或者等效负载时)；vd明显小于0.63vc。通过反射波与入射波电平关系，判断电缆是否发生开短路状态。

二、如图3和图4所示，当线缆开路时，线缆发生反射，反射系数为1，即在故障点，反射电平与入射电平的幅度相等，相位相同。如图5和图6所示，而当线缆开路时，线缆发生反射，反射系数为1，即在故障点，反射电平与入射电平的幅度相等，相位相同。开路状态：

δt＝2l/v

0≤δt≤(2×2.5km)/(0.14km/μs)＝35.7μs

式中，l表示开路点距离，单位km；v表示波速，此处取0.14km/μs。δt表示eci监测到的反射波与入射波相位时间差。

所以，0≤δt≤35.7μs。

短路状态：

δt＝t/2+2l/v

113.4μs/2≤δt≤113.4μs/2+(2×2.5km)/(0.14km/μs)

式中，t表示c6(8.82k正弦波)周期，取113.4μs。

δt表示eci监测到的反射波与入射波相位时间差。

所以，56.7μs≤δt≤92.4μs。

综上所述，通过eci监测到的反射波与入射波相位时间差可以判断出应答器系统传输线缆在2.5km内故障状态是开路还是短路。

三、判断故障点离leu的距离，若线缆故障为开路故障时，根据反射波与入射波的时间差分析故障点距离。

开路状态：

l＝1/2×v×δt；

短路状态：

l＝1/2×v×(δt-t/2)。