专利名称：电缆故障测距同步采样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及同步数据采样装置，特别是一种适用于电力系统的电缆故障测距同步采样装置。
背景技术：
随着城市建设的发展，配网线路的敷设方式逐步由裸线架空型过渡到电缆地下暗敷设。配网电缆一旦发生故障，若故障点不能准确的定位，将对电缆故障点的寻找带来相当的困难，会增加开挖工作量和用户停电时间，这对配电网络的可靠性和经济性产生不利的影响。为提高配电网络的可靠性和经济性，提高配网供电的服务质量，缩短配网停电的时间，开展配网电缆故障在线测距装置和算法的研究开发具有重要的理论意义和实用价值。
电缆双端故障测距算法可分为两种一是基于两端非同步数据的算法，它不要求两端的同步采样，但算法复杂，计算量大；二是基于两端同步数据的算法，它需要两端的同步采样，但算法简单，测距精度高。为保证配网电缆故障在线测距的精度，其电缆故障测距同步采样装置是实现电缆故障在线测距装置的关键部分，电缆故障测距同步采样装置应具有相当高的同步精度。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够保证电缆两端电流电压采样的同步性和同步精度的电缆故障测距同步采样装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这样的即一种电缆故障测距同步采样装置，包括具有结构相同的主、从双通道；其特征是每个通道包括三相电流前置处理电路、三相电压前置处理电路、电流过零点触发电路、数字信号处理器及数据传输电路；其中三相电流前置处理电路、三相电压前置处理电路的输出端接数字信号处理器芯片的A/D转换的模拟输入端，电流过零点触发电路的输出端接数字信号处理器芯片的同步检测单元的同步信号输入端；采样数据通过数字信号处理器的串口输出到数据传输电路。
本实用新型是通过DSP来实现的，采用锁频和锁相技术，使电缆故障测距同步采样装置达到相当高的同步精度，其同步精度可达1μs以内；采用主从双通道数据同步采样切换技术，使电缆故障测距同步采样装置能实时跟踪信号周期的变化，跟踪时间小于10ms；采用主从双通道数据同步采样切换技术，使电缆故障测距同步采样装置不受故障畸变信号的影响，在故障情况下保证数据采样的同步性。
本电缆故障测距同步采样装置由于所述结构而可作为电缆故障在线测距装置的关键部分。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
本实用新型有如下附图
图1是电缆故障测距同步采样装置的总体结构框图；图2和图3给出了电压前置处理电路和电流前置处理电路图；图4为电流过零点触发电路图。
具体实施方式
参见图1，在实施例中，数据信号处理芯片DSP的型号为TMS320LF2812。
参见图2，在实施例中的每相电压前置处理电路包括输入电阻R1、型号为SPT204A的电压变换器T1、型号为OP07的运算放大器N1，N2及低通滤波器；其中电压信号接输入电阻R1，输入电阻R1的输出接电压变换器T1的输入端，电压变换器T1的输出端并联偏置电阻R2，经电阻R3后与对联稳压管W1，W2和电容D1并联，并与运算放大器N1的输入端连接，运算放大器N1的输出端串联电阻R4及并联电阻R5，并与运算放大器N2的输入端连接，低通滤波器由电阻R6和电容D2并联构成，并联在运算放大器N2的反相输入端和输出端上，运算放大器N2的输出端串联电阻R7后输出。
参见图3，在实施例中，每相电流前置处理电路包括型号为SCT254AK的电流变换器T2、型号为OP07的运算放大器N3，N4及低通滤波器；其中变换器输出并联偏置电阻R8，经电阻R9后与对联稳压管W3，W4和电容D3并联，并与运算放大器N3的输入端连接，运算放大器N3输出端串联电阻R10及并联电阻R11，并与运算放大器N4的输入端连接；低通滤波器由电阻R12和电容D4并联构成，并联在运算放大器N4的反相输入端和输出端上；运算放大器N4的输出端串联电阻R13后输出。
参见图4，实施例中的电流过零点触发电路包括型号为LM393的比较器U1及低通滤波器；其中比较器U1的第一个单元的正相输入端与电流前置处理电路的a点相连，第一个单元的比较器的输出端接拉高电阻R14，并连接由电阻R15和电容D5组成的低通滤波器，低通滤波器的输出与比较器U1的第二个单元的正相输入端连接；第二个单元的比较器的输出端经过二极管E1钳压和电阻R16拉高后，通过串联电阻R17输出。
本实用新型由于所述结构而具有以下的特点1.本实用新型采用电缆两端的电流过零点信号来实现电缆两端的电流电压采样的同步性，电流过零点信号由电流过零点触发电路产生。
2.本实用新型采用锁频和锁相技术来保证电缆两端电流电压采样的同步精度，锁频和锁相技术由DSP的高精度时钟、高精度信号捕捉电路、高精度计时电路、高速A/D转换器、高速存储器、高速计算电路来实现。
3.本实用新型采用主从双通道数据同步采样技术来保证数据采样的同步实时性和有效性，其主通道用作数据的采样，从通道用作数据的同步。在系统工频周期检测无错误时，从通道进行同步操作，并且从通道切换为主通道，主通道变为从通道；在系统工频周期检测有错误时，从通道不进行同步操作，从通道继续为从通道，主通道继续为主通道。在系统故障情况下，由于系统暂态过渡过程的影响，使工频电流方波信号可能出现不规则，其检测的工频周期可能出现错误。若还用错误的工频周期进行采样周期计算，则对故障情况下的分析计算产生严重的误差。为保证对系统故障后的采样数据进行正确计算分析，便于对电缆故障进行正确测距，在系统故障情况时不进行同步操作，其数据采样仍按故障前的采样周期进行采样。
4.本实用新型采用数据加时标序号的方式进行数据的同步传输。
权利要求1.一种电缆故障测距同步采样装置，包括具有结构相同的主、从双通道；其特征是每个通道包括三相电流前置处理电路、三相电压前置处理电路、电流过零点触发电路、数字信号处理器及数据传输电路；其中三相电流前置处理电路、三相电压前置处理电路的输出端接数字信号处理器芯片的A/D转换的模拟输入端，电流过零点触发电路的输出端接数字信号处理器芯片的同步检测单元的同步信号输入端；采样数据通过数字信号处理器的串口输出到数据传输电路。
2.根据权利要求1所述的一种电缆故障测距同步采样装置，其特征是每相电压前置处理电路包括输入电阻(R1)、电压变换器(T1)、运算放大器(N1，N2)及低通滤波器；其中电压信号接输入电阻(R1)，输入电阻的输出接电压变换器(T1)的输入端，电压变换器的输出端并联偏置电阻(R2)，经电阻(R3)后与对联稳压管(W1，W2)和电容(D1)并联，并与运算放大器(N1)的输入端连接，运算放大器(N1)的输出端串联电阻(R4)及并联电阻(R5)，并与运算放大器(N2)的输入端连接，低通滤波器由电阻(R6)和电容(D2)并联构成，并联在运算放大器(N2)的反相输入端和输出端上，运算放大器(N2)的输出端串联电阻(R7)后输出。
3.根据权利要求1所述的一种电缆故障测距同步采样装置，其特征是每相电流前置处理电路包括电流变换器(T2)、运算放大器(N3，N4)及低通滤波器；其中变换器输出并联偏置电阻(R8)，经电阻(R9)后与对联稳压管(W3，W4)和电容(D3)并联，并与运算放大器(N3)的输入端连接，运算放大器(N3)输出端串联电阻(R10)及并联电阻(R11)，并与运算放大器(N4)的输入端连接；低通滤波器由电阻(R12)和电容(D4)并联构成，并联在运算放大器(N4)的反相输入端和输出端上；运算放大器(N4)的输出端串联电阻(R13)后输出。
4.根据权利要求1所述的一种电缆故障测距同步采样装置，其特征是电流过零点触发电路包括比较器(U1)及低通滤波器；其中比较器(U1)的第一个单元的正相输入端与电流前置处理电路的a点相连，第一个单元的比较器的输出端接拉高电阻(R14)，并连接由电阻(R15)和电容(D5)组成的低通滤波器，低通滤波器的输出与比较器(U1)的第二个单元的正相输入端连接；第二个单元的比较器的输出端经过二极管(E1)钳压和电阻(R16)拉高后，通过串联电阻(R17)输出。
专利摘要一种电缆故障测距同步采样装置，包括具有结构相同的主、从双通道；其特征是每个通道包括三相电流前置处理电路、三相电压前置处理电路、电流过零点触发电路、数字信号处理器及数据传输电路；其中三相电流前置处理电路、三相电压前置处理电路的输出端接数字信号处理器芯片的A/D转换的模拟输入端，电流过零点触发电路的输出端接数字信号处理器芯片的同步检测单元的同步信号输入端；采样数据通过数字信号处理器的串口输出到数据传输电路。本实用新型的同步精度达到1μs以内；实时跟踪信号周期的变化，跟踪时间小于10ms；不受故障畸变信号的影响，在故障情况下保证数据采样的同步性。本实用新型可作为电缆故障在线测距装置的关键部分。
文档编号G01R31/08GK2795870SQ20052000928
公开日2006年7月12日 申请日期2005年5月13日 优先权日2005年5月13日
发明者罗建, 何建军, 张捷, 秦培兹, 王锐, 林幼川, 赵宏伟, 杨桦 申请人:重庆市城区供电局