CN113687201A - 电缆绝缘同步与脉冲整合***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电缆绝缘同步与脉冲整合***及方法，该方法包括：从所述电缆A端沿所述电缆向所述电缆B端发送第一脉冲信号，在所述电缆B端捕获所述第一脉冲信号；根据所述第一脉冲信号从所述电缆B端沿所述电缆向所述电缆A端发送第二脉冲信号，在所述电缆A端捕获所述第一脉冲信号；从所述第一脉冲信号中提取第一脉冲数据，从所述第二脉冲信号中提取第二脉冲数据，将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果。解决现有的电缆局部放电检测方法中放电信号在反射之后会严重衰减，并且会受到噪声和其他信号干扰，造成检测成功率低。
Description
技术领域
本发明涉及电缆局部放电检测领域，尤其涉及电缆绝缘同步与脉冲整合***及方法。
背景技术
电缆绝缘的预防性诊断试验通常采用局部放电试验，可分为离线检测与带电检测两大类。离线检测通常在敷设安装、验收试验以及例行检修中采用。但离线检测费时费力、效率很低，带电检测手段不需要停电，操作方便高效。传统的电缆绝缘带电局放检测方法是时域反射法，主要原理为在电缆一端安装传感器采集放电信号，放电点会产生高压脉冲，脉冲信号分别向电缆两端传播，向传感器侧传播的信号首先被捕捉到，向另一侧传播的信号在到达电缆末端后被反射，最终也会到达安装传感器的一侧，被传感器捕捉到，根据捕捉这两个信号的时间差、电缆长度、信号在电缆中传播的速度来确定放电位置。但是这种方法存在一个问题，就是放电信号在反射之后会严重衰减，并且会受到噪声和其他信号干扰，所以检测的成功率比较低。
发明内容
本发明提供了电缆绝缘同步与脉冲整合***及方法，用于解决现有的电缆局部放电检测方法中放电信号在反射之后会严重衰减，并且会受到噪声和其他信号干扰，造成检测成功率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种电缆绝缘同步与脉冲整合***，包括用于与所述电缆的A端连接的第一检测组件、用于与所述电缆的B端连接的第二检测组件以及数据处理组件，所述数据处理组件分别与所述第一检测组件和第二检测组件连接；
所述第一检测组件用于从沿所述电缆向第二检测组件发送第一脉冲信号；捕获所述第二检测组件沿所述电缆发送来的第二脉冲信号，还用于从所述第二脉冲信号中提取第二脉冲数据给所述数据处理组件；
所述第二检测组件用于捕获并根据所述第一脉冲信号沿所述电缆发送第二脉冲信号给所述第一检测组件，还用于从所述第一脉冲信号中提取第二脉冲数据给所述数据处理组件；
所述数据处理组件用于接收并将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果。
优选的，所述整合具体为分别计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的最大值，进而根据第一脉冲数据和第二脉冲数据的最大值分别计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的起始点，根据所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的起始点计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的时间差，并根据所述第一脉冲数据的起始点计算第二脉冲的起始点，称之为maxtimelen，进而根据所述时间差和所述maxtimelen计算出所述电缆绝缘异常位置。
优选的，所述第一检测组件包括第一主机、第一同步磁环以及第一HFCT(HighFrequency CommunicationsTerminal，高频脉冲电流传感器)，所述第一主机分别与所述第一同步磁环以及第一HFCT连接，所述第一主机用于控制所述第一同步磁环沿所述电缆向所述第二检测组件发送第一脉冲信号，所述第一HFCT用于捕获所述第二检测组件沿所述电缆发送来的第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号发送给所述第一主机，所述第一主机用于接收所述第二脉冲信号，并从所述第二脉冲信号中提取并保存第二脉冲数据。
优选的，第二检测组件包括第二主机、第二同步磁环以及第二HFCT，所述第二主机分别与所述第二同步磁环以及第二HFCT连接，所述第二HFCT用于捕获所述第一检测组件沿所述电缆发送来的第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号发送给所述第二主机，所述第二主机用于接收所述第一脉冲信号，并从所述第一脉冲信号中提取并保存第一脉冲数据，所述第二主机还用于在接收到所述第一脉冲信号时，并经过预设时延后，控制所述第二同步磁环沿所述电缆向所述第一检测组件发送第二脉冲信号。
优选的，所述数据处理组件为第一主机或第二主机，当所述数据处理组件为第一主机时，所述第一主机还用于发送数据请求给所述第二主机，所述第二主机还用于将自己保存的第一脉冲数据发送给所述第一主机；当所述数据处理组件为的人主机时，所述第二主机还用于发送数据请求给所述第一主机，所述第一主机还用于将自己保存的第二脉冲数据发送给所述第二主机。
优选的，所述第一主机和第二主机均包括无线收发模块，所述第一脉冲数据或第二脉冲数据通过所述无线收发模块在第一主机和第二主机之间传输。
一种电缆绝缘同步与脉冲整合方法，包括以下步骤，
从所述电缆A端沿所述电缆向所述电缆B端发送第一脉冲信号，在所述电缆B端捕获所述第一脉冲信号；
根据所述第一脉冲信号从所述电缆B端沿所述电缆向所述电缆A端发送第二脉冲信号，在所述电缆A端捕获所述第一脉冲信号；
从所述第一脉冲信号中提取第一脉冲数据，从所述第二脉冲信号中提取第二脉冲数据，将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果。
优选的，将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果，具体包括以下步骤：
分别计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的最大值，进而根据第一脉冲数据和第二脉冲数据的最大值分别计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的起始点，根据所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的起始点计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的时间差，并根据所述第一脉冲数据的起始点计算第二脉冲的起始点，称之为maxtimelen，进而根据所述时间差和所述maxtimelen计算出所述电缆绝缘异常位置。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中的电缆绝缘同步与脉冲整合***及方法，通过使用两端同步脉冲法，在电缆两端发射脉冲以及接收脉冲信号，并根据两端接受到的脉冲进行整合，得到电缆绝缘局放定位结果，从而解决现有的电缆局部放电检测方法中放电信号在反射之后会严重衰减，并且会受到噪声和其他信号干扰，造成检测成功率低。
2、在优选方案中，本发明绝缘同步完成后，使用无线网络传输数据，并立即进行脉冲整合，对电缆绝缘异常定位结果。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明中的整体***原理图；
图2是本发明中的提取脉冲的原理图；
图3是本发明优选实施例中的查找故障点的算法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一：
如图1所示,本发明公开了一种电缆绝缘同步与脉冲整合***，括用于与所述电缆的A端连接的第一检测组件、用于与所述电缆的B端连接的第二检测组件以及数据处理组件，所述数据处理组件分别与所述第一检测组件和第二检测组件连接；
其中，所述第一检测组件和第二检测组件不限于放在电缆两端，可根据实际条件放在电缆任意部位进行测试；
所述第一检测组件用于从沿所述电缆向第二检测组件发送第一脉冲信号；捕获所述第二检测组件沿所述电缆发送来的第二脉冲信号，还用于从所述第二脉冲信号中提取第二脉冲数据给所述数据处理组件；
具体的，所述第一检测组件和第二检测组件不能同时发送脉冲信号，因为如果在两端手动发送信号，无法确保发送信号的时刻保持一致，只能是第一检测组件发送信号之后，该信号被第二检测组件捕捉到，第二检测组件才可发送脉冲信号，在电缆长度和信号在电缆中的传播速度已知的前提下，可以通过公式计算第一检测组件和第二检测组件发送脉冲信号的时间差，这一步骤也是本***中极为关键的一步；
所述第二检测组件用于捕获并根据所述第一脉冲信号沿所述电缆发送第二脉冲信号给所述第一检测组件，还用于从所述第一脉冲信号中提取第二脉冲数据给所述数据处理组件；
所述数据处理组件用于接收并将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果。
另外，在本实施例中，本发明还公开了一种电缆绝缘同步与脉冲整合方法，包括以下步骤，
从所述电缆的A端沿所述电缆向所述电缆的B端发送第一脉冲信号，在所述电缆的B端捕获所述第一脉冲信号；
根据所述第一脉冲信号从所述电缆B端沿所述电缆向所述电缆A端发送第二脉冲信号，在所述电缆A端捕获所述第一脉冲信号；
从所述第一脉冲信号中提取第一脉冲数据，从所述第二脉冲信号中提取第二脉冲数据，将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果。
本发明使用两端同步脉冲法，在电缆两端发射脉冲以及接收脉冲信号，缩短脉冲传播距离，解决单端脉冲发的脉冲信号在反射之后会严重衰减，并且会受到噪声和其他信号干扰的问题，提高检测成功率。
实施例二：
实施例二是实施例的拓展实施例，其与实施例一的不同之处在于电缆绝缘同步与脉冲整合***进行了优化，对电缆绝缘同步与脉冲整合方法进行细化。
一种基电缆绝缘同步与脉冲整合方法，包括以下步骤：
步骤1：在电缆的两端(本文中称之为A端和B端)各装一组装置，一组装置由：主机、同步磁环和HFCT组成，主机分为发射端和反射端，设定A端的为发射端，B端为放射端；其中，A端的即为本实施例中数据处理组件；
步骤2：在A端的第一主机执行开始测试，A端的第一同步磁环会发出一个第一脉冲信号，该第一脉冲信号沿电缆向B端传输；
步骤3：B端的第二HFCT在捕捉到第一脉冲信号后，经过短暂的延时，发射同样的脉冲信号，即第二脉冲信号，第二脉冲信号沿电缆传播向A端；
步骤4：A端的第一HFCT捕捉到B端发出的第二脉冲信号，一次测试完成，同时AB两端主机会将HFCT采集到的数据存储在各自主机中；
步骤5：A端的第一主机通过无线网络向B端第二主机数据请求，B端的第二主机接收到该数据请求后读取保存的数据文件，计算并提取第二脉冲数据，将第二脉冲数据发送给A端，A端在接收到第二脉冲数据后，和本机的第一脉冲数据进行合并，得到电缆绝缘局放定位结果。
步骤1中，整套装置主要组成为：主机两台(分为发射端的第一主机和反射端的第二主机)，HFCT两个(分为与第一主机连接的第一HFCT和与第二主机连接的第二HFCT)，同步磁环两个(分为与第一主机连接的第一同步磁环和与第二主机连接的第二同步磁环)。每一台主机、一个HFCT和一个同步磁环为一组，测试前需要将两组装置分别布置在被测电缆两端，安装在被测电缆接地线上。在本实施例中，第一主机和第二主机均设置有无线收发组件，装置连接如图1所示；
步骤2中，每次开始测试均由发射端触发，发射端在开始测试后，会发射一个脉冲信号，发射端的HFCT会立刻采集到该信号，并开始保存数据；反射端处于等待被触发的状态，无法自行触发测试。如图2所示，电缆A端注入同步信号s11(t)，经过长度为L的电缆传播到达B端为信号s21(t)；
步骤3中，反射端捕捉到发射端发射的脉冲信号后，开始保存数据，并经过短暂的延迟，发射一个和发射端相同的脉冲信号，信号沿电缆传播。如图2所示，B端装置延时Δt后注入与信号s11(t)完全相同的信号s22(t)，再传输到A端，为信号s12(t)，完成同步；
步骤4中，发射端的第一主机和反射端的第二主机将绝缘同步脉冲数据采集完成后，对数据进行脉冲提取，将脉冲数据保存在各自主机中。
步骤5中，发射端的第一主机通过无线网络发送数据请求的命令给反射端，反射端的第二主机收到该命令后，将脉冲数据通过无线网络发送给发射端的第二主机。发射端的第一主机收到数据后，将A端和B端的脉冲进行整合，并展示定位结果。
脉冲整合的过程为：第一主机在得到第二主机的数据后，分别查找第一主机保存的数据(后文成为发射端数据)和第二主机保存的数据(后文成为反射端数据)的最大值和最大值位置，查找最大值和最大值位置的方法为：通过相互比较数据中所有的值，每次比较相邻的两个数据，得到其中比较大的值，再和后面一个数据比较，在比较所有数据结束后，便可得到数据的最大值，并记录最大值所在位置；发射端数据找到的最大值为步骤2中所捕捉到的信号s11(t)，反射端数据找到的最大值为步骤3中的s22(t)；分别将发射端和反射端的数据从最大值处向后偏移62500的数据量(记为数据A)；发射端的最大点需要在原始数据中向后偏移7000个点，以此为新的数据起点，在新的数据中前7000个点里寻找最大值的位置，该最大值的位置为步骤3中的s12(t)的数据的最大值的位置，记为maxtimelen；以偏移后的数据(数据A)进行脉冲提取，记录脉冲起始点；计算发射端与反射端时间差，得到时间差Δt1；计算最终的Δt，Δt＝Δt1-maxtimelen；已知信号在电缆中的传播速度为v，抛弃Δt>2*L/v的数据，计算S＝Δt*v/2；抛弃S小于0的数据，得到电缆绝缘异常位置，计算流程如图3所示。
综上可知，本发明使用两端同步脉冲法，在电缆两端发射脉冲以及接收脉冲信号，解决了使用原子钟进行同步的高成本为题，解决了使用GPS同步的信号问题，同时缩短脉冲传播距离，解决单端脉冲发的脉冲信号在反射之后会严重衰减，并且会受到噪声和其他信号干扰的问题，提高检测成功率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电缆绝缘同步与脉冲整合***，其特征在于，包括用于与所述电缆的A端连接的第一检测组件、用于与所述电缆的B端连接的第二检测组件以及数据处理组件，所述数据处理组件分别与所述第一检测组件和第二检测组件连接；
所述第一检测组件用于沿所述电缆向第二检测组件发送第一脉冲信号；捕获所述第二检测组件沿所述电缆发送来的第二脉冲信号，还用于从所述第二脉冲信号中提取第二脉冲数据给所述数据处理组件；
所述第二检测组件用于捕获并根据所述第一脉冲信号沿所述电缆发送第二脉冲信号给所述第一检测组件，还用于从所述第一脉冲信号中提取第二脉冲数据给所述数据处理组件；
所述数据处理组件用于接收并将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果。
2.根据权利要求1所述的电缆绝缘同步与脉冲整合***，其特征在于，所述整合具体为分别计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的最大值，进而根据第一脉冲数据和第二脉冲数据的最大值分别计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的起始点，根据所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的起始点计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的时间差，并根据所述第一脉冲数据的起始点计算第二脉冲的起始点，称之为maxtimelen，进而根据所述时间差和所述maxtimelen计算出所述电缆绝缘异常位置。
3.根据权利要求2所述的电缆绝缘同步与脉冲整合***，其特征在于，所述第一检测组件包括第一主机、第一同步磁环以及第一HFCT，所述第一主机分别与所述第一同步磁环以及第一HFCT连接，所述第一主机用于控制所述第一同步磁环沿所述电缆向所述第二检测组件发送第一脉冲信号，所述第一HFCT用于捕获所述第二检测组件沿所述电缆发送来的第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号发送给所述第一主机，所述第一主机用于接收所述第二脉冲信号，并从所述第二脉冲信号中提取并保存第二脉冲数据。
4.根据权利要求3所述的电缆绝缘同步与脉冲整合***，其特征在于，第二检测组件包括第二主机、第二同步磁环以及第二HFCT，所述第二主机分别与所述第二同步磁环以及第二HFCT连接，所述第二HFCT用于捕获所述第一检测组件沿所述电缆发送来的第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号发送给所述第二主机，所述第二主机用于接收所述第一脉冲信号，并从所述第一脉冲信号中提取并保存第一脉冲数据，所述第二主机还用于在接收到所述第一脉冲信号时，并经过预设时延后，控制所述第二同步磁环沿所述电缆向所述第一检测组件发送第二脉冲信号。
5.根据权利要求4所述的电缆绝缘同步与脉冲整合***，其特征在于，所述数据处理组件为第一主机或第二主机，当所述数据处理组件为第一主机时，所述第一主机还用于发送数据请求给所述第二主机，所述第二主机还用于将自己保存的第一脉冲数据发送给所述第一主机；当所述数据处理组件为的人主机时，所述第二主机还用于发送数据请求给所述第一主机，所述第一主机还用于将自己保存的第二脉冲数据发送给所述第二主机。
6.根据权利要求5所述的电缆绝缘同步与脉冲整合***，其特征在于，所述第一主机和第二主机均包括无线收发模块，所述第一脉冲数据或第二脉冲数据通过所述无线收发模块在第一主机和第二主机之间传输。
7.一种电缆绝缘同步与脉冲整合方法，其特征在于，包括以下步骤，
从所述电缆A端沿所述电缆向所述电缆B端发送第一脉冲信号，在所述电缆B端捕获所述第一脉冲信号；
根据所述第一脉冲信号从所述电缆B端沿所述电缆向所述电缆A端发送第二脉冲信号，在所述电缆A端捕获所述第一脉冲信号；
从所述第一脉冲信号中提取第一脉冲数据，从所述第二脉冲信号中提取第二脉冲数据，将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果。
8.根据权利要求7所述的电缆绝缘同步与脉冲整合方法，其特征在于，将所述第一脉冲数据和第二脉冲数据整合，得到电缆绝缘局放定位结果，具体包括以下步骤：
分别计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的最大值，进而根据第一脉冲数据和第二脉冲数据的最大值分别计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的起始点，根据所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的起始点计算所述第一脉冲数据和第二脉冲数据的时间差，并根据所述第一脉冲数据的起始点计算第二脉冲的起始点，称之为maxtimelen，进而根据所述时间差和所述maxtimelen计算出所述电缆绝缘异常位置。
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