[发明专利]基于暂态扰动的环网电缆早期故障预警和定位系统及方法

权利要求书

1.基于暂态扰动的环网电缆早期故障预警和定位系统，其特征在于：该系统包括监测装置、监测装置传感器、上位机和传感器走线；

所述监测装置传感器安装在电缆屏蔽线的直接接地端上，通过传感器走线用于采集环网的暂态电流信号；

所述监测装置包括电路连接的传感器、信号调理器、高速A/D转换器、高速比较器、卫星授时模块、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array,FPGA)、高端精简指令集机器(Acorn RISC Machine,ARM)和动态存储器，上述设备依次相连；

所述电路连接的传感器用于接收监测装置传感器传来的电流信号；

所述信号调理器用于信号去噪；

所述高速A/D转换器用于信号的模数转换；

所述高速比较器用于判断两个信号是否相等；

所述卫星授时模块用于使监测时标一致；

所述现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array,FPGA)用于完成所需要的逻辑功能；

所述高端精简指令集机器(Acorn RISC Machine,ARM)用于信号的分析和处理；

所述动态存储器用于存储采集和处理的数据；

所述上位机用于访问系统平台。

2.根据权利要求1所述基于暂态扰动的环网电缆早期故障预警和定位系统，其特征在于：所述ARM的通讯端通过4G路由器连接上位机。

3.根据权利要求1所述基于暂态扰动的环网电缆早期故障预警和定位系统，其特征在于：所述上位机根据用户需要安装在变电站监控室内或调度室内，展示监测线路的拓扑图以及故障监测的定位信息。

4.根据权利要求1所述基于暂态扰动的环网电缆早期故障预警和定位系统，其特征在于：所述监测装置的采样频率为100MHz，传感器通频带为125MHz。

5.基于权利要求1-4中任一项所述系统的环网电缆早期故障预警和定位方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：利用监测装置传感器进行电流信号的实时采集，并通过监测装置进行记录，再通过监测装置将信号传至上位机；

S2：上位机将接收到的监测信号上传至系统平台；

S3：系统平台根据每个监测装置数据的时间标签进行同步并且显示，得到两个监测装置检测到的时间差，根据双端测距原理计算故障点位置；

设故障初始行波浪涌以相同的传播速度v到达M端和N端母线的绝对时间分别为T_M和T_N，形成各端第1个反向行波浪涌，则存在关系：

式中：D_MF和D_NF分别为M端和N端母线到故障点的距离；L为线路MN的长度；

求解获得M端和N端母线到故障点的距离：

S4：上位机展示监测线路的拓扑图以及故障监测的定位信息。