一种基于脉冲传播特性的电缆防盗与定位装置及方法与流程

本发明属于电缆防盗，具体涉及一种基于脉冲传播特性的电缆防盗与定位装置及方法。

背景技术：

1、目前，电缆敷设逐渐成为线路建设的主要方式，电缆网络供电取代原有的架空线路供电已成为城市电网发展的必然趋势，由于电缆中金属含量高，经济价值大，受利益的驱使，电缆被盗现象日益严重，而导致供(用)电部门经济损失惨重并严重威胁电力系统的安全运行，因此，研究电力电缆防盗与定位方法对电力系统安全生产具有重大的意义；因此，提供一种结构简单、使用方便、电缆被盗判别和定位精确、减小经济损失、保障电力系统安全运行的一种基于脉冲传播特性的电缆防盗与定位装置及方法是非常有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结构简单、使用方便、电缆被盗判别和定位精确、减小经济损失、保障电力系统安全运行的一种基于脉冲传播特性的电缆防盗与定位装置及方法。

2、本发明的目的是这样实现的：一种基于脉冲传播特性的电缆防盗与定位装置，它包括外框架和电缆，所述的外框架内部设置有电缆，所述的外框架上方设置有调节机构，所述的调节机构左侧设置有无线数据收发器，所述的调节机构右侧设置有连接线，所述的连接线右侧设置有接头，所述的接头右侧设置有脉冲发射接收装置的。

3、所述的外框架包括基板，所述的基板下方设置有弧形板，所述的弧形板下端设置有开口，所述的弧形板前面左右两侧均设置有定位板。

4、所述的定位板均通过相应的旋转轴销与弧形板活动连接，其中一个所述的定位板下方设置有锁紧弹簧，另一个所述的定位板下方对应锁紧弹簧处设置有挂杆，所述的定位板内侧均设置有弧形结构的保护软垫。

5、所述的基板内部设置有伸缩杆，所述的伸缩杆下方设置有脉冲发射接收器，所述的脉冲发射接收器上方设置有静触槽，所述的伸缩杆前面设置有开槽。

6、所述的调节机构包括基座，所述的基座上方设置有驱动器，所述的驱动器左侧设置有滑槽盘，所述的滑槽盘左侧设置有与滑槽盘上下滑动连接的调节盘，所述的调节盘上方设置有调节螺钉，所述的调节盘左侧设置有环形槽盘。

7、所述的环形槽盘前面设置有移动杆，所述的移动杆通过连杆与环形槽盘连接，所述的移动杆外部设置有槽座，所述的移动杆下方端部设置有与连接线连接的动触头。

8、一种基于脉冲传播特性的电缆防盗与定位装置的方法，所述的方法包括以下步骤：

9、步骤1：首先通过脉冲发射接收装置从停电电缆首端向电缆中注入宽度合适的脉冲并在首端接收反射脉冲；

10、步骤2：通过对比分析脉冲是否越过限值来辨识别电缆是否发生故障以及故障类型；

11、步骤3：检测到电缆被盗信息和低阻故障后，再进行测距；

12、步骤4：无线数据收发器通过gsm网络向监控中心报警，将电缆故障类型和故障定位信息传输发送到监控中心，由监控中心做出及时处理。

13、所述的步骤1具体为：电缆防盗与定位方法基于低压脉冲在电缆中的传播特性即低压脉冲法，是通过脉冲发射接收装置在电缆首端导体中注入低压脉冲信号，遇到阻抗不匹配点时，该脉冲信号就会发生反射，通过测量反射信号和发射信号的时间差δt，实现测距。

14、所述的步骤2具体包括以下步骤：

15、步骤2.1：信号源为正弦波的电压波在传输线中的传播方程为：u(z)＝|a1|e-kz+|a2|ekz(1)，式中，k为传播常数；a1、a2为积分常数；z为输电线的位置，即输电线上的点距信号源的距离；k＝α+jβ(2)，式中，α、β分别为传输线的衰减常数和相位常数，它们是与频率有关的系数，频率越大，α、β越大，造成波形的衰减和畸变；

16、步骤2.2：由傅里叶分解知，脉冲信号可以分解为一系列频率不同的正弦波信号，其中包含大量的高频分量，它们的传播过程都遵循公式(1)的传播规律，这些不同衰减常数的和相位常数的信号的叠加会造成脉冲信号的衰减和畸变且传播距离越长，波的衰减和畸变越严重；由于矩形脉冲的上升沿陡峭，高频分量大，传播引起的衰减和畸变越大，因此，采用正弦半波脉冲作为发射脉冲，另外，脉冲信号在电缆中传播，遇到阻抗不匹配点时会发生反射，反射程度可由反射系数表示，能够检测电缆的低阻和断线故障；

17、步骤2.3：设电缆线路的波阻抗为z1，阻抗不匹配点的等效阻抗为z2，则脉冲电压的反射系数γ为：反射系数γ表示反射电压和入射电压之比，γ越大，反射程度越大；由于z1＞0，z2≥0，则-1≤γ≤1，即反射电压不可能大于入射电压；

18、步骤2.4：当电缆断线时，断线点等效阻抗z2→∞，反射系数：即发生了全反射，反射电压和入射电压幅值相等，极性相同；脉冲传播到断线点时会发生反射叠加，脉冲在首端发生全反射，可等效为两个互为镜像的脉冲，以镜像方式传播并在首端叠加，因此，断线点能测到电压为入射脉冲两倍的反射脉冲；

19、步骤2.5：当电缆出线低阻故障时，等效阻抗z2＜z1，反射系数为：此时，反射电压和入射电压极性相反；

20、步骤2.6：当电缆短路时，等效阻抗z2＝0，反射系数为：同样发生了全反射，但入射、反射电压极性相反。

21、所述的步骤3具体包括以下步骤：

22、步骤3.1：电缆被盗即发生断线故障时，由于在被盗点和首端均开路，反射系数都为1，脉冲会在断线处和首端来回反射形成幅值逐渐衰减，极性相同的脉冲波形；

23、步骤3.2：低阻故障时，脉冲在故障处反射系数为负，首端反射系数为1，总的反射系数为负，脉冲在故障处和首端来回反射形成幅值逐渐衰减，极性正负相间的脉冲波；

24、步骤3.3：断线故障首次反射脉冲为正、与发射脉冲极性相同，且幅值大于发射脉冲幅值；而低阻故障首次反射脉冲为负，其幅值随低阻等效阻抗的不同而不同；利用断线故障反射脉冲波形鲜明且固定的特征，对其进行识别；

25、步骤3.4：设定阈值u1和u2,满足u1＝-u2,选择u1的值，使其满足：a0＜u1＜a1(8),式中，a0表示发射脉冲幅值；a1表示断线故障首次反射脉冲幅值；

26、步骤3.5：根据两种故障反射特性的差异性，通过检测首次反射脉冲幅值并与设定阈值对比分析，进行电缆被盗识别：如果检测到首次反射脉冲电压幅值先越过u1，则电缆发生被盗；如果首次反射脉冲电压先越过u2，则电缆发生低阻故障；

27、步骤3.6：当测量到电缆被盗信息时，对被盗位置进行定位，假设发射脉冲的时间是t0，接收到首个反射脉冲的时间是t1，脉冲在电缆中的传播速度为v，则电缆被盗点距离首端测试点的距离s为：s＝v(t1-t0)/2＝vδt/2(9)，式中，δt＝t1-t0，为脉冲在测量点和被盗点来回传播一次的时间。

28、本发明的有益效果：本发明为一种基于脉冲传播特性的电缆防盗与定位装置，在使用中，将电缆从开口处送入外框架内部，并分别转动左右两侧的定位板，定位板绕着旋转轴销向内侧转动，实现对电缆的夹紧固定，然后将锁紧弹簧与挂杆连接，保证定位板对电缆固定牢固可靠，保护软垫起到保护电缆的作用；驱动器带动滑槽盘转动，滑槽盘通过调节盘带动环形槽盘转动，进而实现移动杆在槽座中上下移动，进而实现动触头与静触槽的连接与断开；动触头与静触槽的连接，脉冲发射接收装置通过连接线与动触头连接，脉冲发射接收装置通过动触头、静触槽向电缆中注入宽度合适的脉冲并在首端接收反射脉冲，通过对比分析脉冲是否越过限值来辨识别电缆是否发生故障以及故障类型，检测到电缆被盗信息和低阻故障后，再进行测距，无线数据收发器通过gsm网络向监控中心报警，将电缆故障类型和故障定位信息传输发送到监控中心，由监控中心做出及时处理，操作简单，可靠性和精度高；本发明具有结构简单、使用方便、电缆被盗判别和定位精确、减小经济损失、保障电力系统安全运行的优点。