一種分支結構電纜故障定位裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電纜故障定位技術領域，尤其涉及一種分支結構電纜故障定位裝置及方法。
【背景技術】
[0002]電力電纜是用于電力的傳輸和分配，隨著社會的發(fā)展和進步，電纜用量在整個電力傳輸線路中所占的比例日益提高，電纜和架空線路相比較，具有可靠性高，不容易受周圍環(huán)境和污染的影響，線間絕緣距離小，占地少，無干擾電波的有點，所以使用很廣泛。電纜在地下鋪設時，不占地面和空間，既安全又可靠，還不容易暴露目標。
[0003]由于絕大多數的電纜鋪設在地下，隨著電纜的大量使用，電纜發(fā)生故障以后，故障點的查找成了一個重大的問題。
[0004]利用電纜故障測量終端可以測出故障點到測量端的距離，如果電纜是沒有分支的簡單結構，那么根據這個距離便可以直接得出故障點的確切位置。然而實際應用中，電纜往往是一種有分支的拓撲結構，對于這樣的分支結構僅憑一個終端的測量結果，往往不能得到確切的故障位置信息。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種分支結構電纜故障定位裝置及方法，該裝置及方法可以實現分支電纜故障時，故障點的準確定位。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0007]—種分支結構電纜故障定位裝置，包括:分別安裝在各分支電纜末端的故障測量終端；
[0008]所述故障測量終端包括:微控制器單元、掃頻信號發(fā)生單元、耦合器單元和幅相檢測單元；所述微控制器單元與掃頻信號發(fā)生單元連接，掃頻信號發(fā)生單元與耦合器單元連接，所述耦合器單元與被測電纜和幅相檢測單元分別連接；
[0009]所述微控制器單元控制掃頻信號發(fā)生單元發(fā)出設定頻率的正弦波，經耦合單元耦合到被測電纜上，從被測電纜回來的反射信號和施加到被測電纜的正向發(fā)射信號都經耦合器單元取樣后送到幅相檢測單元，通過幅相檢測單元得到時域反射系數；根據時域反射系數的波形確定故障測量終端到故障點的往返時間，進而確定故障點與故障測量終端的距離。
[0010]進一步地，所述故障測量終端通過掃頻來實現故障點測距。
[0011]—種分支結構電纜故障定位方法，包括以下步驟:
[0012]步驟1:以某一點0為中心分支，以點0為中心確定分支電纜的數量，在每一段分支電纜末端分別安裝故障測量終端；
[0013]步驟2:當分支電纜發(fā)生故障時，掃頻信號發(fā)生單元發(fā)出設定頻率的正弦波，經耦合單元耦合到被測電纜上，從電纜回來的反射信號和施加到電纜的正向發(fā)射信號都經耦合器單元取樣，取樣信號送到幅相檢測單元，由幅相檢測單元測出矢量反射系數；
[0014]步驟3:得到矢量反射系數以后，經過頻域到時域的變換，得到時域反射系數；
[0015]步驟4:根據時域反射系數波形確定電波在故障測量終端到故障點的往返時間，根據電波往返時間和電波在介質中的傳播速度，確定故障點與故障測量終端的距離；
[0016]步驟5:根據各故障測量終端測得的故障距離值，判斷故障點實際所在的位置。
[0017]進一步地，所述步驟4中，電纜屏蔽層的故障點會在時域反射系數波形上形成一個起伏點，起伏點離中心點0的距離對應電波從測量終端到故障點的往返時間。
[0018]進一步地，所述步驟5中，故障分支為別為0A和0B，故障發(fā)生時，各故障測量終端的測距值分別為AP和BP ；
[0019]1)當滿足ΒΡ>Β0，ΑΡ〈Α0 ；BP+AP?Β0+Α0時；判定故障點在A0段的P點位置；
[0020]2)當滿足ΑΡ>Α0，ΒΡ<Β0 ；AP+BP?Α0+Β0時；判定故障點在B0段的P點位置。
[0021]進一步地，所述步驟5中，故障分支為別為0A，0B和0C，故障發(fā)生時，各故障測量終端的測距值分別為AP、BP和CP ；
[0022]1)當滿足 BP>B0，CP>C0，AP〈A0 ；BP+AP ?BO+AO ；CP+AP ?C0+A0 ;判定故障點在 A0段的p點位置；
[0023]2)當滿足 AP>A0，CP>C0，BP<B0 ；AP+BP ?Α0+Β0 ；CP+BP ?C0+B0 ;判定故障點在 B0段的P點位置；
[0024]3)當滿足 AP>A0，BP>B0，CP〈C0 ；AP+CP ?A0+C0 ；BP+CP ?B0+C0 ;判定故障點在 CO
段的P點位置。
[0025]進一步地，所述步驟5中，故障分支為別為0A，0B，0C和0D，故障發(fā)生時，各故障測量終端的測距值分別為AP、BP、CP和DP ；
[0026]1)當滿足 BP>B0，CP>C0，DP>D0 ；AP<A0 ；BP+AP ?Β0+Α0 ；CP+AP ?C0+A0 ；DP+AP?D0+A0 ;判定故障點在A0段的P點位置；
[0027]2)當滿足 AP>A0，CP>C0，DP>D0 ；BP<B0 ；AP+BP ?Α0+Β0 ；CP+BP ?C0+B0 ；DP+BP?D0+B0 ;判定故障點在B0段的P點位置；
[0028]3)當滿足 AP>A0，BP>B0，DP>D0 ；CP<C0 ；AP+CP ?A0+C0 ；BP+CP ?B0+C0 ；DP+CP?D0+C0 ;判定故障點在CO段的P點位置；
[0029]4)當滿足 AP>A0，BP>B0，CP>C0，DP〈D0 ；AP+DP ?A0+D0 ；BP+DP ?B0+D0 ；CP+DP?C0+D0 ;判定故障點在CO段的P點位置。
[0030]本發(fā)明的有益效果:
[0031]通過本發(fā)明的實施，當分支結構電纜的某一個分支發(fā)生故障時，通過故障測量終端的測量，結合數據分析，可以準確定位故障發(fā)生在某一個分支，從而實現準確定位故障點，為電力電纜的維護提供有效可靠的數據，保障電纜傳輸電力的穩(wěn)定性和可靠性。
【附圖說明】
[0032]圖1為分支電纜示意圖；
[0033]圖2為故障點在A0段時示意圖；
[0034]圖3為故障點在A0段時示意圖；
[0035]圖4為故障點在A0段時示意圖；
[0036]圖5為故障測量終端結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖與具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明:
[0038]—種分支結構電纜故障定位裝置，如圖5所示，包括:分別安裝在各分支電纜末端的故障測量終端；
[0039]故障測量終端包括:微控制器單元、掃頻信號發(fā)生單元、耦合器單元和幅相檢測單元；所述微控制器單元與掃頻信號發(fā)生單元連接，掃頻信號發(fā)生單元與耦合器單元連接，所述耦合器單元與被測電纜和幅相檢測單元分別連接；
[0040]故障測量終端通過掃頻測量來實現故障點的定位，也就是選定平墊測量被測目標的頻域反射系數。具體過程是，由微控制器單元控制掃頻信號發(fā)生單元發(fā)出特定頻率的正弦波，經耦合單元耦合到被測電纜上，從電纜回來的反射信號和施加到電纜的正向發(fā)射信號都經耦合器單元取樣，取樣信號送到幅相檢測單元，由幅相檢測單元測出矢量反射系數。
[0041]得到矢量反射系數以后，經過頻域到時域的變換，也就是進行逆向傅里葉變換，得到時域反射系數。電纜屏蔽層的故障點會在屬于波形上形成一個起伏點，起伏點離坐標原點的距離對應電波從測量終端到故障點的往返時間；根據時域波形的電波往返時間和電波在介質中的傳播速度，確定故障點與故障測量終端的距離。其中，時域波形，是時域反射系數的波形，橫坐標是時間，縱坐標是不同時間點的反射系數。
[0042]—種分支