一种验证双端测距定位公式可靠性的方法和模拟设备与流程

本申请涉及电气设备监测技术领域，尤其涉及一种验证双端测距定位公式可靠性的方法和模拟设备。

背景技术：

气体绝缘输电线路(gasinsulatedmetalenclosedtransmissionline，gil)具有适用于恶劣环境的特点，在海拔落差大或者气象条件恶劣的场合得到了广泛应用。一旦gil发生故障，会危及电力系统安全。

gil内部发生放电故障时将出现快速暂态过程，故障电压行波向gil两端传播。可以利用双端测距定位公式确定gil中发生故障的位置。为了验证双端测距定位公式的可靠性，确定故障定位精度，需要反复进行试验。

现有技术中，是通过建设试验基地的方式进行验证双端测距定位公式的可靠性的试验。然而此种方式需要投入大量资金以及大量时间，导致耗费较多的经济成本和时间成本。

技术实现要素：

本申请提供了一种验证双端测距定位公式可靠性的方法和模拟设备，以解决现有技术中，通过建设试验基地的方式进行验证双端测距定位公式的可靠性的试验。此种方式需要投入大量资金以及大量时间，导致耗费较多的经济成本和时间成本的问题。

第一方面，本发明提供了一种验证双端测距定位公式可靠性的方法，应用于模拟设备，所述模拟设备包含模拟线路、信号发生器、第一同步时钟设备、第二同步时钟设备和工控机，所述模拟线路包含多段同轴电缆以及多个对地电容器，所述多段同轴电缆中任意两段相邻的同轴电缆之间并联一个所述对地电容器，所述模拟线路的第一端与所述第一同步时钟设备的第一端连接，所述第一同步时钟设备的第二端与所述工控机连接，所述模拟线路的第二端与所述第二同步时钟设备的第一端连接，所述第二同步时钟设备的第二端与所述工控机连接，所述方法包括：

所述信号发生器用于在所述模拟线路的目标位置产生目标模拟故障信号；

所述第一同步时钟设备用于获取接收到的第一模拟故障信号的第一时间戳t1，并向所述工控机发送所述第一时间戳t1，其中，所述第一模拟故障信号为所述目标模拟故障信号中向所述模拟线路的第一端的方向传播的目标模拟故障信号；

所述第二同步时钟设备用于获取接收到的第二模拟故障信号的第二时间戳t2，并向所述工控机发送所述第二时间戳t2，其中，所述第二模拟故障信号为所述目标模拟故障信号中向所述模拟线路的第二端的方向传播的目标模拟故障信号；

所述工控机用于根据所述模拟线路的总长度l、所述目标模拟故障信号在所述模拟线路中的传播速度v、所述第一时间戳t1和所述第二时间戳t2，利用双端测距定位公式计算故障距离x计算；

在计算出的故障距离x计算与实际故障距离x实际相匹配的情况下，确定所述双端测距定位公式适用于气体绝缘输电线路gil的故障位置检测，其中，所述实际故障距离x实际为所述目标位置与所述模拟线路的第一端之间的距离，所述模拟线路为模拟所述gil所获得的线路，所述双端测距定位公式为：

可选的，所述模拟设备还包括第一光纤收发器和第二光纤收发器，所述第一同步时钟设备内包括第一电光转换装置，所述第二同步时钟设备内包括第二电光转换装置，所述第一光纤收发器的第一端与所述第一同步时钟设备的第二端连接，所述第一光纤收发器的第二端与所述工控机连接，所述第二光纤收发器的第一端与所述第二同步时钟设备的第二端连接，所述第二光纤收发器的第二端与所述工控机连接，所述第一时间戳t1为第一电信号，所述第二时间戳t2为第二电信号；

所述第一电光转换装置用于将所述第一电信号转换为第一光信号，并向所述第一光纤收发器发送所述第一光信号；

所述第一光纤收发器用于将所述第一光信号转换为第一目标电信号，并向所述工控机发送所述第一目标电信号；

所述第二电光转换装置用于将所述第二电信号转换为第二光信号，并向所述第二光纤收发器发送所述第二光信号；

所述第二光纤收发器用于将所述第二光信号转换为第二目标电信号，并向所述工控机发送所述第二目标电信号。

可选的，所述模拟设备还包括第一圆盘电极、第一陡波传感器、第二圆盘电极和第二陡波传感器；

所述模拟线路的第一端与所述第一圆盘电极连接，所述第一陡波传感器与所述第一同步时钟设备的第一端连接，所述第一圆盘电极与所述第一陡波传感器的高压臂电极之间形成第一空间电容；

所述模拟线路的第二端与所述第二圆盘电极连接，所述第二陡波传感器与所述第二同步时钟设备的第一端连接，所述第二圆盘电极与所述第二陡波传感器的高压臂电极之间形成第二空间电容。

可选的，所述模拟设备还包括路由器；

所述路由器的第一端与所述第一光纤收发器的第二端连接，所述路由器的第二端与所述第二光纤收发器的第二端连接，所述路由器的第三端与所述工控机连接；

所述路由器用于接收所述第一光纤收发器发送的所述第一目标电信号，并向所述工控机发送所述第一目标电信号；

所述路由器用于接收所述第二光纤收发器发送的所述第二目标电信号，并向所述工控机发送所述第二目标电信号。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种验证双端测距定位公式可靠性的方法和模拟设备，所述模拟设备包含模拟线路、信号发生器、第一同步时钟设备、第二同步时钟设备和工控机，所述模拟线路包含多段同轴电缆以及多个对地电容器，所述多段同轴电缆中任意两段相邻的同轴电缆之间并联一个所述对地电容器，所述模拟线路的第一端与所述第一同步时钟设备的第一端连接，所述第一同步时钟设备的第二端与所述工控机连接，所述模拟线路的第二端与所述第二同步时钟设备的第一端连接，所述第二同步时钟设备的第二端与所述工控机连接，所述方法包括：所述信号发生器用于在所述模拟线路的目标位置产生目标模拟故障信号；所述第一同步时钟设备用于获取接收到的第一模拟故障信号的第一时间戳t1，并向所述工控机发送所述第一时间戳t1，其中，所述第一模拟故障信号为所述目标模拟故障信号中向所述模拟线路的第一端的方向传播的目标模拟故障信号；所述第二同步时钟设备用于获取接收到的第二模拟故障信号的第二时间戳t2，并向所述工控机发送所述第二时间戳t2，其中，所述第二模拟故障信号为所述目标模拟故障信号中向所述模拟线路的第二端的方向传播的目标模拟故障信号；所述工控机用于根据所述模拟线路的总长度l、所述目标模拟故障信号在所述模拟线路中的传播速度v、所述第一时间戳t1和所述第二时间戳t2，利用双端测距定位公式计算故障距离x计算；在计算出的故障距离x计算与实际故障距离x实际相匹配的情况下，确定所述双端测距定位公式适用于气体绝缘输电线路gil的故障位置检测，其中，所述实际故障距离x实际为所述目标位置与所述模拟线路的第一端之间的距离，所述模拟线路为模拟所述gil所获得的线路，所述双端测距定位公式为：

这样，利用模拟设备进行双端测距定位公式的可靠性验证。在计算出的故障距离x计算与实际故障距离x实际相匹配的情况下，可以确定双端测距定位公式适用于gil的故障位置检测。无需建设试验基地，降低了经济成本和时间成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明提供的一种验证双端测距定位公式可靠性的方法的流程图；

图2为本发明提供的一种模拟设备的示意图；

图3为本发明提供的另一种模拟设备的示意图；

图4为本发明提供的另一种模拟设备的示意图；

图5为本发明提供的另一种模拟设备的示意图；

图6为本发明提供的一种对地电容器的电路板的示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，图1是本发明提供的一种验证双端测距定位公式可靠性的方法的流程图，应用于模拟设备。如图2所示，为本发明提供的一种模拟设备的示意图。模拟设备包含模拟线路、信号发生器1、第一同步时钟设备2、第二同步时钟设备3和工控机4。模拟线路包含多段同轴电缆5以及多个对地电容器6，多段同轴电缆5中任意两段相邻的同轴电缆5之间并联一个对地电容器6。模拟线路的第一端与第一同步时钟设备2的第一端连接，第一同步时钟设备2的第二端与工控机4连接，模拟线路的第二端与第二同步时钟设备3的第一端连接，第二同步时钟设备3的第二端与工控机4连接。如图1所示，包括以下步骤：

步骤101、所述信号发生器用于在所述模拟线路的目标位置产生目标模拟故障信号。

在步骤101中，需要说明的是，gil的电容和电感参数分别为50～60pf/m和0.2～0.5μh/m。而同轴电缆的电容和电感参数分别为57pf/m和0.46μh/m，与gil的电容和电感的参数大小接近。因此同轴电缆能够较好的模拟gil；gil上沿线路装设的盆式绝缘子的电容参数一般为30～50pf，可以在每段同轴电缆之间并联一个大小为30pf的电容，用以模拟gil上沿线路装设的盆式绝缘子。

在本发明中，由于单个单元gil的长度为6m，因此，可以将20段6m长的同轴电缆相连，以模拟120m长的gil。在每段同轴电缆之间并联一个对地电容器，用以模拟gil上沿线路装设的盆式绝缘子。

信号发生器1可以通过尼尔-康塞曼卡口(bayonetnutconnect，bnc)三通接头与同轴电缆5进行连接，用于在模拟线路的目标位置产生目标模拟故障信号，使得目标模拟故障信号向模拟线路两端传播。优选的，信号发生器1输出的脉冲信号的幅值可以为3v，周期可以为20hz，脉宽可以为5μs，上升、下降沿时间可以皆为20ns，信号发生器1的输出阻抗可以设置为50ω。信号发生器1每秒可以产生20次目标模拟故障信号，可以统计共120s合计2400组数据用于定位误差结果分析。

步骤102、所述第一同步时钟设备用于获取接收到的第一模拟故障信号的第一时间戳t1，并向所述工控机发送所述第一时间戳t1，其中，所述第一模拟故障信号为所述目标模拟故障信号中向所述模拟线路的第一端的方向传播的目标模拟故障信号。

在步骤102中，第一同步时钟设备2的触发电压可以设置为1v，偏差可以设置为0ns。第一同步时钟设备2用于获取接收到的第一模拟故障信号的第一时间戳t1，并向工控机4发送第一时间戳t1。其中，第一模拟故障信号为目标模拟故障信号中向模拟线路的第一端的方向传播的目标模拟故障信号。

步骤103、所述第二同步时钟设备用于获取接收到的第二模拟故障信号的第二时间戳t2，并向所述工控机发送所述第二时间戳t2，其中，所述第二模拟故障信号为所述目标模拟故障信号中向所述模拟线路的第二端的方向传播的目标模拟故障信号。

在步骤103中，第二同步时钟设备3的触发电压可以设置为1v，偏差可以设置为0ns。第二同步时钟设备3用于获取接收到的第二模拟故障信号的第二时间戳t2，并向工控机4发送第二时间戳t2。其中，第二模拟故障信号为目标模拟故障信号中向模拟线路的第二端的方向传播的目标模拟故障信号。

步骤104、所述工控机用于根据所述模拟线路的总长度l、所述目标模拟故障信号在所述模拟线路中的传播速度v、所述第一时间戳t1和所述第二时间戳t2，利用双端测距定位公式计算故障距离x计算。

在步骤104中，工控机4用于根据模拟线路的总长度l、目标模拟故障信号在模拟线路中的传播速度v、第一时间戳t1和第二时间戳t2，利用双端测距定位公式计算故障距离x计算。

步骤105、在计算出的故障距离x计算与实际故障距离x实际相匹配的情况下，确定所述双端测距定位公式适用于气体绝缘输电线路gil的故障位置检测，其中，所述实际故障距离x实际为所述目标位置与所述模拟线路的第一端之间的距离，所述模拟线路为模拟所述gil所获得的线路，所述双端测距定位公式为：

在步骤105中，在计算出的故障距离x计算与实际故障距离x实际相匹配的情况下，可以确定双端测距定位公式适用于气体绝缘输电线路gil的故障位置检测。其中，实际故障距离x实际为目标位置与模拟线路的第一端之间的距离，模拟线路为模拟gil所获得的线路，双端测距定位公式为：

需要说明的是，现有技术中，是通过建设试验基地的方式进行验证双端测距定位公式的可靠性的试验。然而此种方式需要投入大量资金以及大量时间，导致耗费较多的经济成本和时间成本。

而在本发明中，利用模拟设备进行双端测距定位公式的可靠性验证。在计算出的故障距离x计算与实际故障距离x实际相匹配的情况下，可以确定双端测距定位公式适用于gil的故障位置检测。无需建设试验基地，降低了经济成本和时间成本。

可选的，所述模拟设备还包括第一光纤收发器和第二光纤收发器，所述第一同步时钟设备内包括第一电光转换装置，所述第二同步时钟设备内包括第二电光转换装置，所述第一光纤收发器的第一端与所述第一同步时钟设备的第二端连接，所述第一光纤收发器的第二端与所述工控机连接，所述第二光纤收发器的第一端与所述第二同步时钟设备的第二端连接，所述第二光纤收发器的第二端与所述工控机连接，所述第一时间戳t1为第一电信号，所述第二时间戳t2为第二电信号；

所述第一电光转换装置用于将所述第一电信号转换为第一光信号，并向所述第一光纤收发器发送所述第一光信号；

所述第一光纤收发器用于将所述第一光信号转换为第一目标电信号，并向所述工控机发送所述第一目标电信号；

所述第二电光转换装置用于将所述第二电信号转换为第二光信号，并向所述第二光纤收发器发送所述第二光信号；

所述第二光纤收发器用于将所述第二光信号转换为第二目标电信号，并向所述工控机发送所述第二目标电信号。

如图3所示，为本发明提供的另一种模拟设备的示意图。模拟设备还可以包括第一光纤收发器7和第二光纤收发器8，第一同步时钟设备2内可以包括第一电光转换装置，第二同步时钟设备3内可以包括第二电光转换装置，第一光纤收发器7的第一端与第一同步时钟设备2的第二端连接，第一光纤收发器7的第二端与工控机4连接，第二光纤收发器8的第一端与第二同步时钟设备3的第二端连接，第二光纤收发器8的第二端与工控机4连接。第一时间戳t1可以为第一电信号，第二时间戳t2可以为第二电信号。

第一电光转换装置用于将第一电信号转换为第一光信号，并通过光纤向第一光纤收发器7发送第一光信号。第一光纤收发器7用于将接收到的第一光信号转换为第一目标电信号，并向工控机4发送第一目标电信号。

第二电光转换装置用于将第二电信号转换为第二光信号，并向第二光纤收发器8发送第二光信号。第二光纤收发器8用于将接收到的第二光信号转换为第二目标电信号，并向工控机4发送第二目标电信号。这样，将电信号转换为光信号，并在光纤中传输光信号。抗干扰性强，信号衰减少。

可选的，所述模拟设备还包括第一圆盘电极、第一陡波传感器、第二圆盘电极和第二陡波传感器；

所述模拟线路的第一端与所述第一圆盘电极连接，所述第一陡波传感器与所述第一同步时钟设备的第一端连接，所述第一圆盘电极与所述第一陡波传感器的高压臂电极之间形成第一空间电容；

所述模拟线路的第二端与所述第二圆盘电极连接，所述第二陡波传感器与所述第二同步时钟设备的第一端连接，所述第二圆盘电极与所述第二陡波传感器的高压臂电极之间形成第二空间电容。

如图4所示，为本发明提供的另一种模拟设备的示意图。模拟设备还可以包括第一圆盘电极9、第一陡波传感器10、第二圆盘电极11和第二陡波传感器12。

模拟线路的第一端与第一圆盘电极9连接，第一陡波传感器10与第一同步时钟设备2的第一端连接，第一圆盘电极9与第一陡波传感器10的高压臂电极之间形成第一空间电容。即第一圆盘电极9与第一陡波传感器10的高压臂电极之间以空气为绝缘介质，两平行板之间的空间杂散电容为第一陡波传感器10的高压臂电容。第一圆盘电极9与第一陡波传感器10的高压臂电极之间形成第一空间电容，使得第一模拟故障信号能够传递到第一陡波传感器10这一侧。

模拟线路的第二端与第二圆盘电极11连接，第二陡波传感器12与第二同步时钟设备3的第一端连接，第二圆盘电极11与第二陡波传感器12的高压臂电极之间形成第二空间电容。即第二圆盘电极11与第二陡波传感器12的高压臂电极之间以空气为绝缘介质，两平行板之间的空间杂散电容为第二陡波传感器12的高压臂电容。第二圆盘电极11与第二陡波传感器12的高压臂电极之间形成第二空间电容，使得第二模拟故障信号能够传递到第二陡波传感器12这一侧。

可选的，所述模拟设备还包括路由器；

所述路由器的第一端与所述第一光纤收发器的第二端连接，所述路由器的第二端与所述第二光纤收发器的第二端连接，所述路由器的第三端与所述工控机连接；

所述路由器用于接收所述第一光纤收发器发送的所述第一目标电信号，并向所述工控机发送所述第一目标电信号；

所述路由器用于接收所述第二光纤收发器发送的所述第二目标电信号，并向所述工控机发送所述第二目标电信号。

如图5所示，为本发明提供的另一种模拟设备的示意图。模拟设备还可以包括路由器13。

路由器13的第一端与第一光纤收发器7的第二端连接，路由器13的第二端与第二光纤收发器8的第二端连接，路由器13的第三端与工控机4连接。路由器13用于接收第一光纤收发器7发送的第一目标电信号，并向工控机4发送第一目标电信号；路由器13还用于接收第二光纤收发器8发送的第二目标电信号，并向工控机4发送第二目标电信号。

如图6所示，为本发明提供的一种对地电容器的电路板的示意图。对地电容器6焊接在印制电路板(printedcircuitboard，pcb)上。pcb上的固定孔14起固定作用。使用时，第一尼尔-康塞曼卡口(bayonetneill-concelman，bnc)接头焊接于第一bnc接口15，第一bnc铜芯焊接于第一bnc铜芯孔17上，第一bnc接地针焊接于第一bnc接地孔19上；第二bnc接头焊接于第二bnc接口16，第二bnc铜芯焊接于第二bnc铜芯孔18上，第二bnc接地针焊接于第二bnc接地孔20上。其中，第一bnc接头和第二bnc接头为同轴电缆5两端的两个bnc接头。电容器焊接于第一焊盘21与第二焊盘22之间，其中第二焊盘22接地。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种验证双端测距定位公式可靠性的方法，应用于模拟设备，所述模拟设备包含模拟线路、信号发生器、第一同步时钟设备、第二同步时钟设备和工控机，所述模拟线路包含多段同轴电缆以及多个对地电容器，所述多段同轴电缆中任意两段相邻的同轴电缆之间并联一个所述对地电容器，所述模拟线路的第一端与所述第一同步时钟设备的第一端连接，所述第一同步时钟设备的第二端与所述工控机连接，所述模拟线路的第二端与所述第二同步时钟设备的第一端连接，所述第二同步时钟设备的第二端与所述工控机连接，所述方法包括：所述信号发生器用于在所述模拟线路的目标位置产生目标模拟故障信号；所述第一同步时钟设备用于获取接收到的第一模拟故障信号的第一时间戳t1，并向所述工控机发送所述第一时间戳t1，其中，所述第一模拟故障信号为所述目标模拟故障信号中向所述模拟线路的第一端的方向传播的目标模拟故障信号；所述第二同步时钟设备用于获取接收到的第二模拟故障信号的第二时间戳t2，并向所述工控机发送所述第二时间戳t2，其中，所述第二模拟故障信号为所述目标模拟故障信号中向所述模拟线路的第二端的方向传播的目标模拟故障信号；所述工控机用于根据所述模拟线路的总长度l、所述目标模拟故障信号在所述模拟线路中的传播速度v、所述第一时间戳t1和所述第二时间戳t2，利用双端测距定位公式计算故障距离x计算；在计算出的故障距离x计算与实际故障距离x实际相匹配的情况下，确定所述双端测距定位公式适用于气体绝缘输电线路gil的故障位置检测，其中，所述实际故障距离x实际为所述目标位置与所述模拟线路的第一端之间的距离，所述模拟线路为模拟所述gil所获得的线路，所述双端测距定位公式为：

这样，利用模拟设备进行双端测距定位公式的可靠性验证。在计算出的故障距离x计算与实际故障距离x实际相匹配的情况下，可以确定双端测距定位公式适用于gil的故障位置检测。无需建设试验基地，降低了经济成本和时间成本。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。