一种电力电缆故障的监控和寻址系统的制作方法

1.本发明涉及的是电力领域，特别涉及一种电力电缆故障的监控和寻址系统。


背景技术：

2.新时代交通强国铁路发展纲要提出要大力发展智能检测监测、运营维护等技术。一条铁路线路电缆线路，电缆使用越来越多,单根电缆也越来越长，20-40km电缆均有之。电缆的外部环境恶劣，通常是敷设与土壤、杂石碓及杂草丛林下，日积月累的实用,电力电缆外部的绝缘层可能会由于湿气的侵入而出现漏电现象,导致电缆线路出现故障；或者本身电力电缆在敷设过程中绝缘层有损伤，造成电缆线路的故障。电缆线路中存在诸多类型故障,一旦出现便直接终止电缆的正常供电,因此需要对故障类别予以识别,并能精准定位。特别是给铁路重要负荷供电的贯通线和自闭线，需要在第一时间抢修并开通，减少对行车造成的损失。而铁路运行环境多样，沿线环境复杂，进而需要一种电力电缆故障的监控和寻址系统。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电力电缆故障的监控和寻址系统。
4.为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：
5.一种电力电缆故障的监控和寻址系统，包括:电流互感器、波形检测装置和工作主站；其中：
6.电流互感器，安装于配电站上，用于对配电站电流进行采集，并发送给波形检测装置；
7.波形检测装置，对电流互感器采集的电流进行分析，获取故障波形图，并发送给工作主站；
8.工作主站，接收波形检测装置发送的故障波形图，提取各电流信号和故障特征量；通过提取的电流信号和故障特征量，检测故障特征量是否超过预设阈值；当故障特征量超过预设阈值时，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别；还用于对故障线路电缆两端的故障电流进行连续采样，根据电流到达线路电缆两端时间和电缆两端长度，判断该故障地址。
9.进一步地，在每个配电站上安装4个电流互感器，分别安装于配电站两个进出电缆的首尾两端。
10.进一步地，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别，故障类型至少包括单向接地短路、两向短路和三相短路。
11.进一步地，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别，判断单向接地短路的方法为：当三相电路中的a相接地后，a相接地后与地等电位，即对地电压为零，中性点漂移到ua点，b相与c相对地电压升高倍，a相对地电容电流为零，b相与c相对地电容电流ibc与
icc因为电压升高倍也升高倍，而且分别超前uab与uac 90
°
,ibc与icc之间的夹角为60
°
，ibc与二者向量和ic之间的夹角为30
°
，负序电流和正序电流的相位差判断就能准确判断故障电流为单相接地故障。
12.进一步地，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别，判断两向短路的方法为：当三相电路中的b相和c相短路后，b相与c相电压相等，相位相差180
°
，b相与c相电流ibc与icc因为电压变化也相应变化，ibc与icc之间的夹角为180
°
，且绝对值相等，通过对故障分量选相进行分析，利用负序电流和正序电流的相位差判断就能准确判断故障电流为两相短路故障。
13.进一步地，波形检测装置可通过4g，gprs,电力载波、以太网方式将故障信号类型及发生时间发送给工作主站。
14.进一步地，根据电流到达线路电缆两端时间和电缆两端长度，判断该故障地址的方法为：假设相邻配电站为第一配电站和第二配电站,故障发生地在第一配电站和第二配电站之间，故障传递至第一配电站端时间为t1，第二配电站端时间为t2，波速v固定，第一配电站和第二配电站之间电缆长度l已知，则故障点距离第一配电站距离为l1＝(l (t1-t2)*v)/2,距离第二配电站端距离为l2＝(l (t2-t1)*v)/2。
15.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
16.本发明公开了一种电力电缆故障的监控和寻址系统，包括:电流互感器、波形检测装置和工作主站；其中：电流互感器，安装于配电站上，用于对配电站电流进行采集，并发送给波形检测装置；波形检测装置，对电流互感器采集的电流进行分析，获取故障波形图，并发送给工作主站；工作主站，接收波形检测装置发送的故障波形图，提取各电流信号和故障特征量；通过提取的电流信号和故障特征量，检测故障特征量是否超过预设阈值；当故障特征量超过预设阈值时，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别；还用于对故障线路电缆两端的故障电流进行连续采样，根据电流到达线路电缆两端时间和电缆两端长度，判断该故障地址。本发明能快速并准确的找到故障发生点和故障发生原因，能适应铁路运行环境多样，沿线环境复杂情况，减少电路故障对行车造成的损失。
17.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
19.图1为本发明实施例1中，一种电力电缆故障的监控和寻址方法的流程图；
20.图2为本发明实施例1中，电流互感器安装位置示意图；
21.图3为本发明实施例1中，判断该故障地址的方法的示意图。
具体实施方式
22.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
23.为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种电力电缆故障的监控和寻址系统。
24.实施例1
25.一种电力电缆故障的监控和寻址系统，如图1，包括:电流互感器、波形检测装置和工作主站；其中：
26.电流互感器，安装于配电站上，用于对配电站电流进行采集，并发送给波形检测装置；
27.波形检测装置，对电流互感器采集的电流进行分析，获取故障波形图，并发送给工作主站；
28.工作主站，接收波形检测装置发送的故障波形图，提取各电流信号和故障特征量；通过提取的电流信号和故障特征量，检测故障特征量是否超过预设阈值；当故障特征量超过预设阈值时，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别；还用于对故障线路电缆两端的故障电流进行连续采样，根据电流到达线路电缆两端时间和电缆两端长度，判断该故障地址。
29.具体的，在本实施例中，在每个配电站上安装4个电流互感器，分别安装于配电站两个进出电缆的首尾两端。
30.在本实施例中，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别，故障类型至少包括单向接地短路、两向短路和三相短路。
31.在本实施例中，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别，判断单向接地短路的方法为：当三相电路中的a相接地后，a相接地后与地等电位，即对地电压为零，中性点漂移到ua点，b相与c相对地电压升高倍，a相对地电容电流为零，b相与c相对地电容电流ibc与icc因为电压升高倍也升高倍，而且分别超前uab与uac 90
°
,ibc与icc之间的夹角为60
°
，ibc与二者向量和ic之间的夹角为30
°
，负序电流和正序电流的相位差判断就能准确判断故障电流为单相接地故障。
32.在本实施例中，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别，判断两向短路的方法为：当三相电路中的b相和c相短路后，b相与c相电压相等，相位相差180
°
，b相与c相电流ibc与icc因为电压变化也相应变化，ibc与icc之间的夹角为180
°
，且绝对值相等，通过对故障分量选相进行分析，利用负序电流和正序电流的相位差判断就能准确判断故障电流为两相短路故障。
33.在本实施例中，波形检测装置可通过4g，gprs,电力载波、以太网方式将故障信号类型及发生时间发送给工作主站。
34.在本实施例中，如图3，根据电流到达线路电缆两端时间和电缆两端长度，判断该故障地址的方法为：假设相邻配电站为第一配电站和第二配电站,故障发生地在第一配电站和第二配电站之间，故障传递至第一配电站端时间为t1，第二配电站端时间为t2，波速v固定，第一配电站和第二配电站之间电缆长度l已知，则故障点距离第一配电站距离为l1＝(l (t1-t2)*v)/2,距离第二配电站端距离为l2＝(l (t2-t1)*v)/2。
35.本实施例公开了一种电力电缆故障的监控和寻址系统，包括:电流互感器、波形检测装置和工作主站；其中：电流互感器，安装于配电站上，用于对配电站电流进行采集，并发送给波形检测装置；波形检测装置，对电流互感器采集的电流进行分析，获取故障波形图，
并发送给工作主站；工作主站，接收波形检测装置发送的故障波形图，提取各电流信号和故障特征量；通过提取的电流信号和故障特征量，检测故障特征量是否超过预设阈值；当故障特征量超过预设阈值时，根据故障特征量确定故障线路并判断故障类别；还用于对故障线路电缆两端的故障电流进行连续采样，根据电流到达线路电缆两端时间和电缆两端长度，判断该故障地址。本发明能快速并准确的找到故障发生点和故障发生原因，能适应铁路运行环境多样，沿线环境复杂情况，减少电路故障对行车造成的损失。
36.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
37.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
38.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
39.结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该asic可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
40.对于软件实现，本技术中描述的技术可用执行本技术所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
41.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。