[发明专利]一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统

说明书

本发明涉及一种基于双端行波法的高压电缆故障系统，该系统由终端系统、通信网络和主站系统三部分组成。终端系统包括行波数据采集模块、处理模块、北斗对时模块和供电模块。行波数据采集模块同时采集高压电缆三相的暂态电流、电压信号，微处理器通过卷积神经网络去除采集的两端数据中的噪声，提取滤波后的故障行波信息，高精度的时钟采用北斗对时模块来实现。通信网络将故障行波信息传送到主站系统，主站系统通过对故障信息的分析和计算，得到高压电缆线路的精确故障位置。

技术领域

本发明属于电缆故障定位技术领域，具体是一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统。

背景技术

现如今高压电力电缆已普遍被各企业用于输电线路中，但是由于电缆本身缺陷、野蛮施工、中间接头、外部损伤等多种原因，电缆存在被损伤的风险，将会影响整条线路的稳定供电以及人们的正常用电，严重时可能造成火灾和大面积的停电事故，对人们的生命财产安全造成重大隐患，给国家的发展带来巨大的经济损失。在城市高速发展过程中，土地紧缺问题日益加剧，地埋电缆以占地面积小的优点逐步取代架空电缆成为电缆敷设的主要方式。为了减少电缆故障给人们生产生活带来的不便和经济损失，及时准确地找到电缆故障位置并进行处理就显得极为重要。目前电缆所采用的离线故障排查技术操作繁琐，费时费力，工作效率低下，因此，高压电缆故障点准确、迅速定位系统势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双端行波法的高压电缆故障系统，该系统利用FPGA控制高速A/D转换芯片采集电缆暂态三相电流和电压信号，以串口通信方式传送给微处理器，微处理器滤波处理后经过通信网络传送到上位机监测中心或移动设备，主站系统对上传的行波信息进行分析计算，提供分级报警功能并得到电缆故障的准确位置。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统，其特征在于，所述的一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统包括终端系统、通信网络和主站系统三部分，终端系统包括行波数据采集模块、处理模块和北斗对时模块和供电模块。行波数据采集模块同时采集高压电缆三相的暂态电流、电压信息，微处理器通过卷积神经网络去除采集的两端数据中的噪声，提取滤波后的故障行波信息，高精度的时钟采用北斗对时模块来实现。通信网络将故障行波信息传送到主站系统，主站系统通过对故障信息的分析和计算，得到高压电缆线路的精确故障位置。

作为优选，本发明提供的一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统，行波数据采集模块采用现场可编程逻辑门阵(FPGA)控制高速A/D转换芯片进行采样,提高故障测距的精确性；

作为优选，本发明提供的一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统，采用卷积神经网络对采集的两端行波进行滤波；

作为优选，一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统，采样时钟由北斗定位系统的时钟脉冲来同步，授时精度可以达到100ns左右，满足双端行波测距的要求，实现异地同步采集；

作为优选，一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统，主站系统包括上位机监测中心和移动设备，微处理器将数字量信号通过NB-IoT无线通信模块发送到上位机监测中心，并通过Wi-Fi无线网络发送到移动设备，通信网络有利于终端设备和主站设备进行及时快速的信息交互；

作为优选，一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统，主站系统能够接受终端系统传送的故障信息并存储，提供波形分析显示功能，通过分析计算获得故障位置信息并发出报警信号，通信网络将报警信号发送到终端系统，微处理器控制报警器报警；

作为优选，一种基于双端行波法的高压电缆故障定位系统，两端三相电流、电压信号相互耦合，采用Karenbauer(克伦布尔)变换，得到解耦的1模分量和 2模分量，

所述Karenbauer变换采用如下变换矩阵：