(19)中华人民共和国国家知识产权局
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202022096920.1
(22)申请日 2020.09.22
(73)专利权人 余进
地址 430000 湖北省武汉市东湖开发区华
师园路10号创新中心4号楼1单元6层
02
(72)发明人 余进 刘再兴 刘振盛 付沿安
(74)专利代理机构 上海思牛达专利代理事务所
(特殊普通合伙) 31355螺母
代理人 雍常明
(51)Int.Cl.
G01R 31/08(2006.01)
(54)实用新型名称电力电缆故障精确定位与智能预警系统(57)摘要本实用新型公开了电力电缆故障精确定位与智能预警系统，包括信号采样单元、信号转换单元、中央处理单元、数据存储单元、数据传输单元、加密处理单元和取电单元，所述信号采样单元包括工频、行波电流传感器和接地电流互感器，用以负责电缆运行工况、电缆故障行波电流、电缆隐患行波电流及护层环流的实时采集。本系统的采样频率为100Msps及授时精度可达20ns的高精度时钟信号源。本实用新型能对中高压运行环境中的电力电缆进行实时工况的监测及电缆护套接地电流实时的监测，在电缆发生故障时实现故障点的精确快速定位，来实现电力电缆的快速抢修，同时具备预警功能，实现主动抢修，减少
经济损失。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 213658891 U 2021.07.09
C N 213658891
U
1.电力电缆故障精确定位与智能预警系统，包括信号采样单元、信号转换单元、中央处理单元、数据存储单元、数据传输单元、加密处理单元和取电单元，其特征在于，所述信号采样单元包括工频、行波电流传感器和接地电流互感器，用以负责电缆运行工况、电缆故障行波电流、电缆隐患行波电流及护层环流的实时采集，所述中央处理单元设为主监控板，所述主监控板由FPGA和MCU共同组成，所述信号转换单元包括MCU内置的低速模数转换(ADC)模块及外置的高速模数转换(ADC)模块，为保证电缆发生故障后的精确定位，本系统的采样频率为100Msps及授时精度可达20ns的高精度时钟信号源。
2.根据权利要求1所述的电力电缆故障精确定位与智能预警系统，其特征在于，所述MCU采用ARM内核的高性能微功耗单片机。
3.根据权利要求1所述的电力电缆故障精确定位与智能预警系统，其特征在于，所述数据存储单元设为外部闪存。
齿轮齿条转向器4.根据权利要求1所述的电力电缆故障精确定位与智能预警系统，其特征在于，所述取电单元设为电源模块，所述电源模块可以通过CT感应取电、太阳能取电或市电直接供电。
5.根据权利要求1所述的电力电缆故障精确定位与智能预警系统，其特征在于，所述加密处理单元采用加解密处理芯片与MCU交互。
6.根据权利要求1所述的电力电缆故障精确定位与智能预警系统，其特征在于，所述数据传输单元采用4G无线方式与后台中心站交互。
权 利 要 求 书1/1页CN 213658891 U
电力电缆故障精确定位与智能预警系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力电缆故障定位技术领域，尤其涉及电力电缆故障精确定位与智能预警系统。
背景技术
[0002]随着现代社会经济的迅猛发展，电力工业有了翻天覆地的变化。近年来随着我国国民经济发展的的需要，电网的规模日趋庞大，电压等级也愈来愈高。随之而产生的输电线路故障对经济及人们的生活造成严重的影响，停电损失也越来越大。因此，我国电网面临最大的问题就是如何高效、可靠、安全的输送电能，由于近几年土地资源紧张，而电力电缆敷设于地下，占用空间小，受恶劣天气影响小，又利于美化城市环境，因此越来越多的中低压配电系统采用电力电缆代替架空线输送电能，电力电缆线路已经延伸到城市生活的各个方面。
ic编带[0003]目前电力电缆故障定位系统上只采集电缆本体运行的工况及故障信息，只有在发生故障后才会产生告警信息后，进行故障抢修，但不具备电力电缆的预警功能。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，进而提出的电力电缆故障精确定位与智能预警系统。
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[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
涂改液[0006]电力电缆故障精确定位与智能预警系统，包括信号采样单元、信号转换单元、中央处理单元、数据存储单元、数据传输单元、加密处理单元和取电单元，所述信号采样单元包括工频、行波电流传
感器和接地电流互感器，用以负责电缆运行工况、电缆故障行波电流、电缆隐患行波电流及护层环流的实时采集，所述中央处理单元设为主监控板，所述主监控板由FPGA和MCU共同组成，所述信号转换单元包括MCU内置的低速模数转换(ADC)模块及外置的高速模数转换(ADC)模块，为保证电缆发生故障后的精确定位，本系统的采样频率为100Msps及授时精度可达20ns的高精度时钟信号源。
[0007]优选的，所述MCU采用ARM内核的高性能微功耗单片机。
[0008]优选的，所述数据存储单元设为外部闪存。
[0009]优选的，所述取电单元设为电源模块，所述电源模块可以通过CT感应取电、太阳能取电或市电直接供电。
[0010]优选的，所述加密处理单元采用加解密处理芯片与MCU交互。
[0011]优选的，所述数据传输单元采用4G无线方式与后台中心站交互。
[0012]本实用新型的有益效果为：可以对电力电缆线路故障进行区间定位和精确定位。当系统运行正常时，可以帮助电力运行人员及时掌握各监测点的运行数据；当系统异常时，可以帮助电力运行人员快速定位故障点，排除事故隐患。
[0013]使电缆运维人员告别了复杂而艰苦的传统运维模式，并且集成了对电力电缆护套
接地电流的监测实现了智能预警功能。
附图说明
[0014]图1为本实用新型提出的电力电缆故障精确定位与智能预警系统的部署图；[0015]图2为本实用新型提出的电力电缆故障精确定位与智能预警系统的结构方框图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0017]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0018]参照图1‑2，电力电缆故障精确定位与智能预警系统，包括信号采样单元、信号转换单元、中央处理单元、数据存储单元、数据传输单元、加密处理单元和取电单元，信号采样单元包括工频、行波电流传感器和接地电流互感器，用以负责电缆运行工况、电缆故障行波电流、电缆隐患行波电流及护
层环流的实时采集，中央处理单元设为主监控板，主要实现采集、监控、分析、通讯、存储等功能，主监控板由FPGA和MCU共同组成，FPGA负责实时采集高速行波信号，将超过阈值的信号及时抓取并上传给MCU，信号转换单元包括MCU内置的低速模数转换(ADC)模块及外置的高速模数转换(ADC)模块，为保证电缆发生故障后的精确定位，本系统的采样频率为100Msps及授时精度可达20ns的高精度时钟信号源。
[0019]MCU采用ARM内核的高性能微功耗单片机，负责低速信号采集，提供4G通信模块与后台通讯、传输数据。
文具盒生产过程[0020]数据存储单元设为外部闪存，用于缓存采集数据及报警数据。
[0021]取电单元设为电源模块，电源模块可以通过CT感应取电、太阳能取电或市电直接供电。供电装置连接电源管理板，电源管理板的主要功能是将外部的交直流电源进行处理，为蓄电池提供充放电管理，对操作电源提供低压保护，当负荷电流大于30A时可以完全取到通讯能量，在通讯时可以做到“有问必答”或者定时主动发送；当负荷电流小于30A时，只能取到有限的电能，在通讯时会出现“两问一答”或者定时主动发送的情况，其他时间装置内部无线通讯模块都在休眠以减少电池损耗。
[0022]加密处理单元采用加解密处理芯片与MCU交互，在上传数据时，MCU将采样数据经过加密算法处理后才能上传；在接收后台控制中心的数据时，需要先将数据通过解密算法处理后才能正确读取。
[0023]数据传输单元采用4G无线方式与后台中心站交互。
[0024]该系统主要分布安装在电缆线路中的各电缆接头及接地箱上，采集地线上传输的电流行波、接地环流和主缆上的电流等，将工况信息、预警信息、故障定位信息、暂态波形等以4G无线方式发送回后台中心站，对于没有支路的电缆线路，可在每条电缆线路首末两端配置精确定位终端，对于T接电缆线路，可在每条线路首末两端配置精确定位终端，在T接点
处配置区间定位终端，即可实现全线的故障区间定位与精确定位；
[0025]系统采用分布式监测方式，在电缆支路上布置若干个现场监测终端，将线路分解成若干个区间，分别监测并记录各个区间的故障数据和信号。这种在线路中分散布局监测方式不仅对线路长度等影响测量误差的固有参数进行了离散化监测，同时由于每个监测区段的缩短有效地减小行波速率变化以及传播衰减畸变等因素对故障定位精度的影响，从而大大提高故障定位的精度。
[0026]本系统通过监测电缆发生故障时产生的工频故障电流、行波故障电流信号，并通过采用小波变换模极大值与奇异性检测及小波信号阈值去噪算法，实现对电力电缆线路故障进行区间定位和精确定位。当系统运行正常时，可以帮助电力运行人员及时掌握各监测点的运行数据；当系统异常时，可以帮助电力运行人员快速定位故障点，排除事故隐患。使电缆运维人员告别了复杂而艰苦的传统运维模式，并且集成了对电力电缆护套接地电流的监测实现了智能预警功能。
[0027]以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
