线缆快速插接GPSL测控装置及回路故障分段排查定位方法与流程

本发明属于电力配电测控，涉及线缆快速插接gpsl测控装置及回路故障分段排查定位方法。

背景技术：

1、gpsl柜作为变电站二次系统专用测控保护柜体，集成遥测、遥信、遥控、故障录波及二次回路在线监测等核心功能，柜内电流、电压、信号、控制线缆数量庞大且布局复杂。传统施工采用螺钉压接端子排固定式接线模式，存在以下固有技术缺陷：一是接线施工效率极低；二是接线一致性差，易产生隐性故障；三是故障排查效率低下；四是无分段自检能力。传统端子排未内置检测回路，无法区分故障位于装置本体、插接接头、中间转接线缆还是现场终端负载区间，必须通过破坏性拆线才能实现分段隔离验证，且拆线过程中易误碰正常运行回路，引发保护误动等安全风险。

2、专利号cn222884136u公开一种模块化二次屏柜，取消了屏柜内部端子排，通过连接器实现即插即用接口，但其连接器仅具备基础电气导通功能，未集成任何分段电气参数检测单元，不具备回路状态在线感知能力，更无沿回路布置的分段隔离节点用于故障区间切割。

3、专利号cn122362211a公开一种继电保护装置二次回路虚接故障在线诊断方法，采用多频微扰信号注入并提取阻抗指纹进行虚接识别，但该方法依赖对整条回路注入信号并分析总体响应，缺乏物理分段隔离硬件支撑，无法在不停运条件下逐级缩小故障区间。

4、现有二次回路故障定位方案多基于通信拓扑分析或人工智能模型，无法锁定具体物理故障点位。

5、综上，现有gpsl柜二次接线模式存在施工低效、运维排查滞后、隐性故障多发等问题；亟需一种将模块化快速插接硬件架构与专属分段故障定位算法深度耦合的一体化方案，兼顾安装效率、运行可靠性与故障快速抢修能力，填补现有技术在二次低压回路分段检测领域的空白。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种线缆快速插接gpsl测控装置，实现不停业务条件下把故障收敛到具体线缆段或者接头位置，分辨不同故障类型，同时适配现场模组拆装更换的使用场景，降低误判概率，方便现场运维检修。本发明用于电力二次电压回路。

2、为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：包括gpsl测控主控单元、一级母端插接基座、多级中间插接转接模组、末端负载插接公头、分段检测供电支路以及总线通讯链路；

3、所述gpsl测控主控单元内置主处理器、多频激励信号发生器、ad采样模块与存储模块，可向二次电压回路注入多频叠加激励信号；

4、所述一级母端插接基座固定于柜体背板，集成快插母座、多传感检测子单元与电子隔离开关；

5、多级所述中间插接转接模组沿回路串联布设，将整条回路分隔为若干独立线缆分段，各模组集成双向快插对接头、四线制开尔文采样单元、双旁路拓扑电子分段隔离开关及唯一硬件id；

6、所述双旁路拓扑电子分段隔离开关常态导通业务通路，检测时将对应线缆分段切入测试通路，并通过旁路跨接维持回路业务不间断；

7、所述末端负载插接公头对接现场负载并配置末端采样电路；

8、所述gpsl测控主控单元采集各级模组采样数据，通过二分法分段隔离定位故障区间，依托多频阻抗指纹特征比对识别故障类型。

9、进一步地，所述快插母座设自锁卡扣与双侧解锁结构，不同回路采用差异化键槽实现物理防呆；所述快插对接头内置弹性导电触片，可自检线芯压接状态。

10、进一步地，各插接节点集成光电插接检测、开尔文电阻采样、温度检测、霍尔锁扣检测四类传感单元，通过多信号交叉校验判定插接状态。

11、进一步地，所述快插对接头采用镀镍铜合金外壳，模组插接后外壳咬合拼接形成连续屏蔽层。

12、进一步地，所述双旁路拓扑电子分段隔离开关由两组固态继电器构成，采用下游先切换、上游后切换的时序，切换瞬态通过旁路电容续流，保障回路稳定。

13、进一步地，所述中间插接转接模组内置隔离电源模块，从二次电压回路取电，无需外接供电，隔离耐压不低于2500v。

14、进一步地，所述多频叠加激励信号峰值不大于12v，包含100hz、10khz、100khz三个固定检测频段。

15、进一步地，所述二分法定位方式为：逐级选取回路中点模组进行电气隔离，分段采样比对阻抗数据，迭代收敛将故障锁定至单一线缆分段或插接接头。

16、本发明还提供一种回路故障分段排查定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

17、s1、设备上电自检无故障后，采集多温度工况下的线缆分段阻抗数据，建立温度补偿阻抗基准函数与多频阻抗指纹基准库；

18、s2、实时监测回路阻抗、绝缘电阻、接头参数，参数异常时触发故障定位流程，电压超标时待电压过零点注入激励信号；

19、s3、通过电子隔离开关逐级拆分回路，隔离待测分段并维持整体业务运行，迭代缩小故障区间；

20、s4、采集最小故障区间的多频阻抗特征，与基准库差分比对，依托多维判定条件识别具体故障类型。

21、进一步地，步骤s4所述多维判定条件包括：

22、若各个频段阻抗趋向无穷大，对地绝缘电阻满足正常条件，则判定故障为线缆断线或者接头完全脱接；

23、若低频段接触电阻相对基准持续升高，同步接头温度呈上升趋势，则判定故障为接头虚接或者线芯压接不良；

24、若低频段接触电阻多次采样波动幅度超过预设波动阈值，则判定故障为插接松动；

25、若高频段阻抗显著降低，对地绝缘电阻低于预设绝缘阈值，则判定故障为线缆绝缘破损对地短路或者受潮漏电；

26、若各频段阻抗趋近于零，则判定故障为线间短路；

27、若接触电阻随运行时间持续上升，且上升速率超过预设劣化速率阈值，则判定故障为接头氧化劣化。

28、本发明的有益效果为：

29、1.本发明采用串联式可隔离插接模组架构，依托双旁路拓扑结构实现检测分段电气隔离，同时维持整体二次电压回路不间断运行，彻底解决传统检测需停电、无法在线分段定位的问题，可精准定位单段线缆或接头故障。

30、2.采用多传感交叉校验机制，规避单一传感器失效导致的检测误判；搭配自锁防呆快插结构与压接自检功能，兼顾接线便捷性与接线质量检测能力。

31、3.设备上电自动校准模组id与物理分段映射关系，适配现场模组拆装、更换场景，避免设备改造后定位逻辑失效；基准库建模前置故障自检，杜绝故障数据固化为正常基准的问题。

32、4.融合多频段阻抗检测与温度补偿算法，形成专属线缆阻抗指纹，可精准区分断线、虚接、松动、绝缘破损、氧化劣化、短路等多类故障，检测精度高、适配性强。

33、5.整体硬件结构可量产加工、软件逻辑可落地编程，专用于电力二次电压回路，规避ct电流回路安全风险，完全适配变电站gpsl测控设备的现场运维场景。

1.一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：包括gpsl测控主控单元、一级母端插接基座、多级中间插接转接模组、末端负载插接公头、分段检测供电支路以及总线通讯链路；

2.根据权利要求1所述的一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：所述快插母座设自锁卡扣与双侧解锁结构，不同回路采用差异化键槽实现物理防呆；所述快插对接头内置弹性导电触片，可自检线芯压接状态。

3.根据权利要求1所述的一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：各插接节点集成光电插接检测、开尔文电阻采样、温度检测、霍尔锁扣检测四类传感单元，通过多信号交叉校验判定插接状态。

4.根据权利要求1所述的一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：所述快插对接头采用镀镍铜合金外壳，模组插接后外壳咬合拼接形成连续屏蔽层。

5.根据权利要求1所述的一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：所述双旁路拓扑电子分段隔离开关由两组固态继电器构成，采用下游先切换、上游后切换的时序，切换瞬态通过旁路电容续流，保障回路稳定。

6.根据权利要求1所述的一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：所述中间插接转接模组内置隔离电源模块，从二次电压回路取电，无需外接供电，隔离耐压不低于2500v。

7.根据权利要求1所述的一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：所述多频叠加激励信号峰值不大于12v，包含100hz、10khz、100khz三个固定检测频段。

8.根据权利要求1所述的一种线缆快速插接gpsl测控装置，其特征在于：所述二分法定位方式为：逐级选取回路中点模组进行电气隔离，分段采样比对阻抗数据，迭代收敛将故障锁定至单一线缆分段或插接接头。

9.一种基于权利要求1-7任一项所述装置的回路故障分段排查定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.根据权利要求8所述的回路故障分段排查定位方法，其特征在于：步骤s4所述多维判定条件包括：