CN114236315B - 海底电缆运行状态监测装置及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种海底电缆运行状态监测方法，属于海底电缆在线监测领域。包括海底电缆，其特征在于：通过检测海底电缆母线PT零序电压暂态信号是否产生，来判断海底电缆是否发生瞬时性暂态故障，通过监测和记录海底电缆产生的流经金属屏蔽层的电磁暂态信号，对海底电缆进行故障预警，并且指示故障点距离。海缆故障定位***实时在线监测海缆线路运行状态，对海缆故障时刻产生的故障暂态过程，实现海缆的故障预警及故障自动定位，并在***后台地图处标明故障点位置。
Description
技术领域
本发明属于海底在线监测领域，具体说是一种海底电缆运行状态监测装置及监测方法。
背景技术
海底电缆是向海岛供电电网的一个重要的组成部分，由于海底电缆分布在不同的海域，使海底电力电缆的安全运行及正常的维护、故障抢修带来诸多的不便。并且海岛供电电网多为单一电源供电，海缆线路均为线路的主干，由于运行环境恶劣、船只抛锚造成的故障时有发生，电缆故障时都会造成不同程度的停电，并且故障点查找和修复困难，维修周期长，严重地影响了海岛居民的正常生产生活及海岛经济的发展。
针对海缆的在线监测***的研制，成为目前解决海缆运行状态监测，故障诊断定位的急需解决的问题。
国内外对电力电缆的在线监测技术有多种方法，如直流叠加法、直流成分法、差频法、介损法、局部放电法等，也因此积累了一些应用经验。在国外电缆的在线监测开展比较早、比较多的是日本。早在80年代初，日本就在该领域进行持续不断的研究和探索，开发出直流分量法、叠加电压法和电介质损耗法等多种诊断技术。日本住友电气工业株式会社于80年代后期研制出在线运行电缆监测仪(OLCM--On Line Cable Monitor)。该仪器分为固定型和携带型两种，主要应用的条件是电压等级在33、66、11OkV电压等级下电网中性点的接地***。对于中性点为不接地、经消弧线圈接地或接电阻接地***，采用的方法主要是直流叠加法。我国的XLPE电缆的在线监测的起步较晚、发展相对缓慢。九十年代初，上海电缆研究所也开始了研究工作，并进行了现场试验。电缆运行的安全与否，对电力***、各种厂矿的影响较大，这一点己经逐渐被电力运行部门重视。
目前，国内以中国电力科学院、华北电力大学、西安交通大学、重庆大学为代表的各高校和科研院所的专家学者在电力电缆的在线监测技术都有不同方向的研究，主要采用局部放电监测、行波测距，谐波分量分析、接地线电流分析等方法，目前基本停留在研究和实验阶段，没有在电力***得到推广应用。整体来说，国内外对于电缆绝缘故障的在线监测研究还不够成熟。对于长距离海缆线路，目前超高速数据采集芯片日渐成熟，北斗/GPS守时精度也达到了实用化标椎，行波测距法实施在线监测和故障定位从技术条件成为可行。
目前国外针对电力电缆在线监测和故障定位的产品没有产业化推广，技术领先的公司为荷兰凯马电力检修公司，该公司布局有电力电缆运行监测中心，为用户提供电缆运行的监测数据和维护信息，故障诊断等也走在技术前列。对于海缆的可靠运行检测和故障定位，目前该领域的产品，世界上还是空白。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种针对海底电缆的瞬时性暂态故障的在线预警方法，对电缆损毁之前的瞬时性暂态故障，实施在线预警，便于供电部门提前或有计划检修，提高供电可靠性的海底电缆运行状态监测装置及监测方法。
本发明的海底电缆运行状态监测装置，其特殊之处在于包括下位机39及与下位机39通讯连接的传感器40、上位机41；
传感器40用于对暂态电流信号和工频电流信号进行实时在线采集、对零序电压信号进行实时在线采集；
下位机39用于处理传感器40采集到的信号，并将采集到的数据上传至上位机41；
上位机41用于分析处理下位机39所上传数据；
所述传感器40包括组合式电流传感器12、电压传感器13，其中，组合式电流传感器12安装于海缆本体上，电压传感器13安装于对海缆海陆连接点或变电站PT二次侧；
所述下位机39包括主控单元1及与主控单元1通讯连接的电流信号数据采集单元42、电压信号数据采集单元43、守时模组5、4G通讯模组6、485/CAN总线通信单元7、网口通讯单元8、供电单元11，其中，电流信号数据采集单元42包括高频电流信号数据采集单元2、工频电流信号数据采集单元3，高速电流信号数据采集单元2、工频电流信号数据采集单元3与电流信号接口单元9通讯连接，电压信号数据采集单元43包括工频电压信号数据采集单元4，工频电压信号数据采集单元4与电压信号接口单元10通讯连接，电流信号接口单元9连接有组合式电流传感器12，电压信号接口单元10连接有电压传感器13；
所述上位机41包括服务器42，服务器42内部署有用于分析海缆故障的分析软件；
优选的，所述主控单元1包括型号为ZYNQ7010的CPU14，其内置32位arm9处理器，主控单元由该CPU14、FPGA可编程逻辑阵列16和DDR2存储器15构成，实现控制数据采集，守时，数据处理转发功能；
优选的，所述守时模组5包括两部分组成，分别为GPS/北斗授时模组17和光纤授时模组18，上述二者通过CPU14内部配置任选其一，GPS/北斗授时模组17采用授时精度达到10ns的U-blox模组，通过GPS天线获取到时间信息后转化为PPS秒脉冲输出给主控单元1进行授时，光纤授时模组18采用backhoff的ethercat芯片，通过光纤获取授时信息后转化为PPS秒脉冲输出给主控单元1授时；
优选的，所述4G通信模组6与主控单元1之间通过USB协议交互数据，通过SMA天线接口19连接天线，并在电路上有micro SIM卡槽；485/CAN总线通信单元7包括485信号转换电路20、CAN总线转换电路21，485信号转换电路20、CAN总线转换电路21分别与485信号接口22、CAN总线接口23进行数据交换，并将数据转发给主控单元1；所述网口通讯单元8用于网口连接时数据交互，由千兆网口构成，通过PHY协议与主控单元1交互；
优选的，所述高频电流信号采集单元2包括高频电流信号采集电路24和自检脉冲电路25，高频电流信号采集电路24由AMP信号处理电路26和四路高速A/D转换芯片构成，将高频电流行波信号进行放大处理；自检脉冲电路25由主控单元1可控的产生脉冲信号，用于发送自检脉冲信号给自检线圈36自检；所述工频电流信号采集单元3由两级积分电路27和A/D转换芯片28构成，实现0-5000A的工频电流采集；所述工频电压信号采集单元4包括AMP信号调理电路29和四路A/D转换芯片30，对PT二次侧开口三角电压进行采集；
优选的，所述电流信号接口单元9、电压信号接口单元10分别由6pin电流航空插头接口31和6pin菲尼克斯母座电压接口32构成，分别用于连接高频组合式电流传感器12、电压传感器13；
优选的，所述供电单元11采用ADI电源管理芯片33供电，并兼容有电源管理功能，能实现电源与后备电池34的无缝切换；
优选的，所述电压传感器13采集PT二次侧开口三角电压，通过6pin插头35与6pin菲尼克斯母座电压接口32相连；所述组合式电流传感器12为开合式，内部由两组电流互感器和一组自检线圈36，两组电流互感器为工频电流互感器37、高频电流互感器38，高频电流互感器38、工频电流互感器37分别采集高频电流信号和工频电流信号，互不干涉，自检线圈36接收下位机39的自检脉冲后对高频电流互感器38进行自检，其中，电压传感器13为电磁式电压传感器。
本发明的一种海底电缆运行状态监测装置的监测方法，其特殊之处在于包括以下步骤：
1、安装传感器
每回海缆线路的两端各安装一套下位机39及组合式电流传感器12；
具体将组合式电流传感器12安装于海缆本体上，对暂态电流信号和工频电流信号进行实时在线采集和记录；
将电压传感器13安装于海缆海陆连接点或变电站PT二次侧，通过电压传感器13对零序电压信号进行实时在线采集和记录；
2、下位机初始化
下位机39开机后，供电单元11给下位机39其他单元进行供电，然后下位机39进入初始化阶段，其中守时部分由守时模组5根据主控单元1内部设置选择光纤授时模组18或GPS授时/北斗授时模组17进行精准授时；另外还会根据主控单元1内部设置选择485/CAN总线通讯单元7、4G通讯模组6或网口通讯单元8上传设备心跳到上位机41；
3、自检
当以上初始化完成后，下位机39由自检脉冲电路25发送脉冲信号给组合式电流传感器12进行自检，并将自检结果发送给上位机41；
4、在线监测
下位机39进入在线监测阶段，通过高频电流信号数据采集单元2、工频电流信号数据采集单元3、工频电压信号数据采集单元4将组合式电流传感器12和电压传感器13采集到的工频电压电流、暂态电流进行实时采集；
设iset为设定的阀值，当采集到的某一次信号满足i≥iset时(波形幅值达到阀值以上，通过FPGA内比较器实现)，对触发时刻前后某个特定时间段内的高频电流、工频电压电流、时间戳信息形成波形文件存储到DDR2存储器15中，随后下位机39把文件发送到上位机41，上位机41接收到下位机39发送的波形文件后进行分析处理，当满足触发条件时判断海缆发生了故障，确定故障告警级别，分为以下两种：一种为触发时刻仅产生暂态故障事件，但工频电压电流波形未提示产生故障则发出故障预警；另一种为触发时刻产生暂态故障事件的同时工频电压电流产生故障则发出故障告警。随后***可以利用GIS地理信息技术，在***后台实现故障点位置自动标注，运维人员可通过***提示的故障点位置的经纬度坐标，进行故障点查找与修复，有效采取措施解决电缆故障；
所述上位机41触发条件分为两部分：一部分是对每回海缆两端下位机39上传的高频电流波形进行分析时的触发条件①；一部分是对每回海缆两端下位机39上传的工频电流电压波形进行分析时的触发条件②；
触发条件①：
1、对波形极性进行分析判断，根据高频波形文件中触发时刻的极性相同为监测海缆内暂态故障，极性相反为监测海缆外故障；
2、对波形文件中包含的时间戳信息进行综合，当两者时间差Δt满足以下条件时组成暂态故障事件：
0≤Δt≤L/v
其中L为海缆全长；v为海缆行波波速；
当暂态故障事件满足以上条件时，***根据触发时刻差值Δt以及设备之间的距离L，通过D型测距原理进行故障点测距；
触发条件②：
1、工频电压电流波形正常为50HZ正弦波，当故障发生瞬间，波形产生突变信号。
本发明海底电缆运行状态监测方法所具有的有益效果是：与原有电缆运行状态监测方法相比，可针对电缆损毁之前发生瞬时性暂态接地故障实施预警，可过滤船舶途径、投合闸等非故障扰动信号，有效减少扰动带来的***误报，提高报警准确性，减少误报率。具体上：通过在被测海底电缆的母线零序电压信号监测以及金属屏蔽层接地导体暂态电流监测，本方法可以：
1、可以实现海底电缆在线故障预警，并且能明确指示故障点距离；
2、可以监测供电变压器零序电压变化，提高报警准确性，减少故障误报率；
3、不改变电缆运行方式和结构，不占用现有***资源，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的海底电缆运行状态监测装置的结构框图；
图2为本发明的海底电缆运行状态监测装置下位机的结构框图；
图3为本发明的海底电缆运行状态监测装置下位机的流程图；
图4为本发明的海底电缆运行状态监测装置上位机的流程图；
图5为实施例2中***云平台采集到的多组事件列表图；
图6为实施例2中GIS地理信息***故障点精确定位图；
图7为行波传播示意图；
图8为产生突变信号时的波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
实施例1
本实施例的海底电缆运行状态监测装置，参考附图1-8，包括下位机39及与下位机39通讯连接的传感器40、上位机41。传感器40用于对暂态电流信号和工频电流信号进行实时在线采集、对零序电压信号进行实时在线采集；下位机39用于处理传感器40采集到的信号，并将采集到的数据上传至上位机41；上位机41用于分析处理下位机39所上传数据。
传感器40包括组合式电流传感器12、电压传感器13，其中，组合式电流传感器12安装于海缆本体上，电压传感器13安装于对海缆海陆连接点或变电站PT二次侧。
下位机39包括主控单元1及与主控单元1通讯连接的电流信号数据采集单元42、电压信号数据采集单元43、守时模组5、4G通讯模组6、485/CAN总线通信单元7、网口通讯单元8、供电单元11，其中，电流信号数据采集单元42包括高频电流信号数据采集单元2、工频电流信号数据采集单元3，高速电流信号数据采集单元2、工频电流信号数据采集单元3与电流信号接口单元9通讯连接，电压信号数据采集单元43包括工频电压信号数据采集单元4，工频电压信号数据采集单元4与电压信号接口单元10通讯连接，电流信号接口单元9连接有组合式电流传感器12，电压信号接口单元10连接有电压传感器13。
上位机41包括服务器42，服务器42内部署有用于分析海缆故障的分析软件。
主控单元1包括型号为ZYNQ7010的CPU14，其内置32位arm9处理器，主控单元由该CPU14、FPGA可编程逻辑阵列16和DDR2存储器15构成，实现控制数据采集，守时，数据处理转发功能。
守时模组5包括两部分组成，分别为GPS/北斗授时模组17和光纤授时模组18，上述二者通过CPU14内部配置任选其一，GPS/北斗授时模组17采用授时精度达到10ns的U-blox模组，通过GPS天线获取到时间信息后转化为PPS秒脉冲输出给主控单元1进行授时，光纤授时模组18采用backhoff的ethercat芯片，通过光纤获取授时信息后转化为PPS秒脉冲输出给主控单元1授时。
4G通信模组6与主控单元1之间通过USB协议交互数据，通过SMA天线接口19连接天线，并在电路上有micro SIM卡槽；485/CAN总线通信单元7包括485信号转换电路20、CAN总线转换电路21，485信号转换电路20、CAN总线转换电路21分别与485信号接口22、CAN总线接口23进行数据交换，并将数据转发给主控单元1；所述网口通讯单元8用于网口连接时数据交互，由千兆网口构成，通过PHY协议与主控单元1交互。
高频电流信号采集单元2包括高频电流信号采集电路24和自检脉冲电路25，高频电流信号采集电路24由AMP信号处理电路26和四路高速A/D转换芯片构成，将高频电流行波信号进行放大处理；自检脉冲电路25由主控单元1可控的产生脉冲信号，用于发送自检脉冲信号给自检线圈36自检；所述工频电流信号采集单元3由两级积分电路27和A/D转换芯片28构成，实现0-5000A的工频电流采集；所述工频电压信号采集单元4包括AMP信号调理电路29和四路A/D转换芯片30，对PT二次侧开口三角电压进行采集。
电流信号接口单元9、电压信号接口单元10分别由6pin电流航空插头接口31和6pin菲尼克斯母座电压接口32构成，分别用于连接组合式电流传感器12、电压传感器13；供电单元11采用ADI电源管理芯片33供电，并兼容有电源管理功能，能实现电源与后备电池34的无缝切换；电压传感器13采集PT二次侧开口三角电压，通过6pin插头35与6pin菲尼克斯母座电压接口32相连；所述组合式电流传感器12为开合式，内部由两组电流互感器和一组自检线圈36，两组电流互感器为工频电流互感器37、高频电流互感器38，高频电流互感器38、工频电流互感器37分别采集高频电流信号和工频电流信号，互不干涉，自检线圈36接收下位机39的自检脉冲后对高频电流互感器38进行自检，其中，电压传感器13为电磁式电压传感器。
本实施例的海底电缆运行状态监测装置的监测方法，包括以下步骤：
1、安装传感器
每回海缆线路的两端各安装一套下位机39及组合式电流传感器12；
具体将组合式电流传感器12安装于海缆本体上，对暂态电流信号和工频电流信号进行实时在线采集和记录；
将电压传感器13安装于海缆海陆连接点或变电站PT二次侧，通过电压传感器13对零序电压信号进行实时在线采集和记录；
2、下位机初始化
下位机39开机后，供电单元11给下位机39其他单元进行供电，然后下位机39进入初始化阶段，其中守时部分由守时模组5根据主控单元1内部设置选择光纤授时模组18或GPS授时/北斗授时模组17进行精准授时；另外还会根据主控单元1内部设置选择485/CAN总线通讯单元7、4G通讯模组6或网口通讯单元8上传设备心跳到上位机41；
3、自检
当以上初始化完成后，下位机39由自检脉冲电路25发送脉冲信号给组合式电流传感器12进行自检，并将自检结果发送给上位机41；
4、在线监测
下位机39进入在线监测阶段，通过高频电流信号数据采集单元2、工频电流信号数据采集单元3、工频电压信号数据采集单元4将组合式电流传感器12和电压传感器13采集到的工频电压电流、暂态电流进行实时采集；
设iset为设定的阀值，当采集到的某一次信号满足i≥iset时(波形幅值达到阀值以上，通过FPGA内比较器实现)，对触发时刻前后某个特定时间段内的高频电流、工频电压电流、时间戳信息形成波形文件存储到DDR2存储器15中，随后下位机39把文件发送到上位机41，上位机41接收到下位机39发送的波形文件后进行分析处理，当满足触发条件时判断海缆发生了故障，确定故障告警级别，分为以下两种：一种为触发时刻仅产生暂态故障事件，但工频电压电流波形未提示产生故障则发出故障预警；另一种为触发时刻产生暂态故障事件的同时工频电压电流产生故障则发出故障告警，随后***可以利用GIS地理信息技术，在***后台实现故障点位置自动标注，运维人员可通过***提示的故障点位置的经纬度坐标，进行故障点查找与修复，有效采取措施解决电缆故障；
所述上位机41触发条件分为两部分：一部分是对每回海缆两端下位机39上传的高频电流波形进行分析时的触发条件①；一部分是对每回海缆两端下位机39上传的工频电流电压波形进行分析时的触发条件②；
触发条件①：
1、对波形极性进行分析判断，根据高频波形文件中触发时刻的极性相同为监测海缆内暂态故障，极性相反为监测海缆外故障；
2、对波形文件中包含的时间戳信息进行综合，当两者时间差Δt满足以下条件时组成暂态故障事件：
0≤Δt≤L/v
其中L为海缆全长；v为海缆行波波速；
当暂态故障事件满足以上条件时，***根据触发时刻差值Δt以及设备之间的距离L，通过D型测距原理进行故障点测距。
参见附图7，图中，F为瞬时性故障点，M、N分别为线路首、末端，L为线路长度。
双端法行波测距(D型测距原理)：初始行波到达线路两端的时间差测量故障距离。设故障初始行波浪涌以相同的传播速度v到达母线M端和线路末端N的绝对时间分别为TM和TN，则：
式中：DMF和DNF分别为M端和N端到故障点的距离；L为线路MN的长度；Δt＝TM-TN。触发条件②：1，工频电压电流波形正常为50HZ正弦波，当故障发生瞬间，波形会产生突变信号，参见附图8。
实施例2
本实施例的目的在于验证实施例1的海底电缆运行状态监测装置故障报警功能、故障测距功能、故障定位功能、经纬度显示功能。
准备海缆监测装置2套，海缆监测后台(云端)，以及故障海缆线路1条(其中A相低阻故障、B相无故障、C相断线故障)，试验过程如下：
1.将被测电缆脱离电网，将某故障海缆线路的A、B两相短接，其中B相作为负载；
2.在被测线路两端安装海缆监测装置，其中监测装置传感器卡扣在海缆线路A、B、C三相的芯线上；
3.***后台调试准备；
4.将某故障海缆线路A相接入电网，接线完成后在末端对被测电缆合闸，被测电缆故障点处放电；
5.***收到故障波形，弹出告警弹窗，并提示故障距离；
6.对被测海缆线路拉闸，停止送电，恢复现场至规定状态。
一、***监测情况描述
试验开始后，***收到数百条放电波形，其中满足双端测距条件事件波形5组，5组波形显示故障距离相近，均在距离故障海缆首端2980m左右。
***云平台采集到的多组事件列表图附图5所示
通过查看事件列表进一步验证，可知与***计算距离一致。验证过程如下：
当故障发生在监测线路内时，***根据触发时刻差值Δt以及设备之间的距离L,通过D型测距原理进行故障点测距。
如图7所示，图中，F为瞬时性故障点，M、N分别为线路首、末端，L为线路长度。
双端法行波测距：初始行波到达线路两端的时间差测量故障距离。设故障初始行波浪涌以相同的传播速度v到达母线M端和线路末端N的绝对时间分别为TM和TN，则：
式中：DMF和DNF分别为M端和N端到故障点的距离；L为线路MN的长度；Δt＝TM-TN。L为全长6200m，v＝160m/微妙，将多组数据时间差带入以上公式，可知故障距离如下：
通过以上多组数据得到的故障距离取平均值，可知故障距离在距离首端2982.24m处。
进一步，假设海缆走向为直线情况下，通过GIS地理信息***定位进行故障点位置精确定位，得知故障位置经纬度。
注：以上经纬度计算前提为：假设海缆为直线，以海缆全长6200m计算，以160m/微妙波速度计算，其中两端较短交联聚乙烯陆缆波速度差异忽略。GIS地理信息***故障点精确定位图参考附图6。
二、实验结论
本次利用海缆监测***，对某故障海缆试验，***成功报警故障，取得了故障波形数据，在***后台显示了故障距离，并且定位了故障点经纬度坐标，充分验证了***功能，证明***可以对海缆故障起到监测作用。
Claims (7)
1.海底电缆运行状态监测装置的监测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)安装传感器
每回海缆线路的两端各安装一套下位机及组合式电流传感器；
具体将组合式电流传感器安装于海缆本体上，对暂态电流信号和工频电流信号进行实时在线采集和记录；
将电压传感器安装于海缆海陆连接点或变电站PT二次侧，通过电压传感器对零序电压信号进行实时在线采集和记录；
2)下位机初始化
下位机开机后，供电单元给下位机其他单元进行供电，然后下位机进入初始化阶段，其中授时部分由授时模组根据主控单元内部设置选择光纤授时模组或GPS授时/北斗授时模组进行精准授时；另外还会根据主控单元内部设置选择485/CAN总线通讯单元、4G通讯模组或网口通讯单元上传设备心跳到上位机；
3)自检
当以上初始化完成后，下位机由自检脉冲电路发送脉冲信号给组合式电流传感器进行自检，并将自检结果发送给上位机；
4)在线监测
下位机进入在线监测阶段，通过高频电流信号数据采集单元、工频电流信号数据采集单元、工频电压信号数据采集单元将组合式电流传感器和电压传感器采集到的工频电压电流、暂态电流进行实时采集；
设iset为设定的阀值，当采集到的某一次信号满足i≥iset时(波形幅值达到阀值以上，通过FPGA内比较器实现)，对触发时刻前后某个特定时间段内的高频电流、工频电压电流、时间戳信息形成波形文件存储到DDR2存储器中，随后下位机把文件发送到上位机，上位机接收到下位机发送的波形文件后进行分析处理，当满足触发条件时判断海缆发生了故障，确定故障告警级别，分为以下两种：一种为触发时刻仅产生暂态故障事件，但工频电压电流波形未提示产生故障则发出故障预警；另一种为触发时刻产生暂态故障事件的同时工频电压电流产生故障则发出故障告警,随后***可以利用GIS地理信息技术，在***后台实现故障点位置自动标注，运维人员可通过***提示的故障点位置的经纬度坐标，进行故障点查找与修复，有效采取措施解决电缆故障；
海底电缆运行状态监测装置包括下位机及与下位机通讯连接的传感器、上位机；
传感器用于对暂态电流信号和工频电流信号进行实时在线采集、对零序电压信号进行实时在线采集；
下位机用于处理传感器采集到的信号，并将采集到的数据上传至上位机；
上位机用于分析处理下位机所上传数据；
所述下位机包括主控单元及与主控单元通讯连接的电流信号数据采集单元、电压信号数据采集单元、授时模组、4G通讯模组、485/CAN总线通信单元、网口通讯单元、供电单元，其中，电流信号数据采集单元包括高频电流信号数据采集单元、工频电流信号数据采集单元，高频电流信号数据采集单元、工频电流信号数据采集单元与电流信号接口单元通讯连接，电压信号数据采集单元包括工频电压信号数据采集单元，工频电压信号数据采集单元与电压信号接口单元通讯连接，电流信号接口单元连接有组合式电流传感器，电压信号接口单元连接有电压传感器；
所述主控单元包括型号为ZYNQ7010的CPU，其内置32位arm9处理器，主控单元由该CPU、FPGA可编程逻辑阵列和DDR2存储器构成，实现控制数据采集，授时，数据处理转发功能；
所述授时模组包括两部分组成，分别为GPS/北斗授时模组和光纤授时模组，上述二者通过CPU内部配置任选其一，GPS/北斗授时模组采用授时精度达到10ns的U-blox模组，通过GPS天线获取到时间信息后转化为PPS秒脉冲输出给主控单元进行授时，光纤授时模组采用backhoff的ethercat芯片，通过光纤获取授时信息后转化为PPS秒脉冲输出给主控单元授时。
2.按照权利要求1所述的海底电缆运行状态监测装置的监测方法，其特征在于
所述传感器包括组合式电流传感器、电压传感器，其中，组合式电流传感器安装于海缆本体上，电压传感器安装于对海缆海陆连接点或变电站PT二次侧。
3.按照权利要求1所述的海底电缆运行状态监测装置的监测方法，其特征在于
所述4G通信模组与主控单元1之间通过USB协议交互数据，通过SMA天线接口连接天线，并在电路上有micro SIM卡槽；485/CAN总线通信单元包括485信号转换电路、CAN总线转换电路，485信号转换电路、CAN总线转换电路分别与485信号接口、CAN总线接口进行数据交换，并将数据转发给主控单元；所述网口通讯单元用于网口连接时数据交互，由千兆网口构成，通过PHY协议与主控单元交互。
4.按照权利要求1所述的海底电缆运行状态监测装置的监测方法，其特征在于
所述高频电流信号数据采集单元包括高频电流信号采集电路和自检脉冲电路，高频电流信号采集电路由AMP信号处理电路和四路高速A/D转换芯片构成，将高频电流行波信号进行放大处理；自检脉冲电路由主控单元可控的产生脉冲信号，用于发送自检脉冲信号给自检线圈自检；所述工频电流信号采集单元由两级积分电路和A/D转换芯片构成，实现0-5000A的工频电流采集；所述工频电压信号采集单元包括AMP信号调理电路和四路A/D转换芯片，对PT二次侧开口三角电压进行采集。
5.按照权利要求1所述的海底电缆运行状态监测装置的监测方法，其特征在于
所述电流信号接口单元、电压信号接口单元分别由6pin电流航空插头接口和6pin菲尼克斯母座电压接口构成，分别用于连接组合式电流传感器、电压传感器；
所述供电单元采用ADI电源管理芯片供电，并兼容有电源管理功能，能实现电源与后备电池的无缝切换。
6.按照权利要求1所述的海底电缆运行状态监测装置的监测方法，其特征在于
所述电压传感器采集PT二次侧开口三角电压，通过6pin插头与6pin菲尼克斯母座电压接口相连；所述组合式电流传感器为开合式，内部由两组电流互感器和一组自检线圈，两组电流互感器为工频电流互感器、高频电流互感器，高频电流互感器、工频电流互感器分别采集高频电流信号和工频电流信号，互不干涉，自检线圈接收下位机的自检脉冲后对高频电流互感器进行自检，其中，电压传感器为电磁式电压传感器。
7.按照权利要求1所述的海底电缆运行状态监测装置的监测方法，其特征在于
所述上位机触发条件分为两部分：一部分是对每回海缆两端下位机上传的高频电流波形进行分析时的触发条件①；一部分是对每回海缆两端下位机上传的工频电流电压波形进行分析时的触发条件②；
触发条件①：
a、对波形极性进行分析判断，根据高频波形文件中触发时刻的极性相同为监测海缆内暂态故障，极性相反为监测海缆外故障；
b、对波形文件中包含的时间戳信息进行综合，当两者时间差Δt满足以下条件时组成暂态故障事件：
0≤Δt≤L/v
其中L为海缆全长；v为海缆行波波速；
当暂态故障事件满足以上条件时，***根据触发时刻差值Δt以及设备之间的距离L，通过D型测距原理进行故障点测距；
触发条件②：
a、工频电压电流波形正常为50HZ正弦波，当故障发生瞬间，波形产生突变信号。
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