专利名称：一种电力电缆故障位置快速定位装置及方法
技术领域：
本发明涉及敷设在地下的电力电缆的故障定位，特别是涉及一种电力电缆故障位置快速定位装置及方法。
背景技术：
电力电缆故障测试系统主要由三大部分组成:电缆故障距离测量设备、电缆故障位置定位设备以及电缆埋设路径测量设备。其中，电缆故障距离测量设备主要测量原理采用脉冲回波法(俗称雷达测距)；电缆故障位置定位设备主要测量原理采用磁声时差延迟定位法；电缆埋设路径测量设备主要测量原理采用电磁感应法。由于地下电缆敷设方法、环境复杂，通常采用:直埋、穿管直埋、电缆沟道三种方法。电缆故障距离测量设备测出的故障距离与电缆在地面走向的实际距离有偏差，因此仅仅是范围概念(参考距离)。对于查找定位故障点具体位置，必须使用电缆故障位置定位设备来完成。传统电缆故障位置定位设备常用于电缆敷设方式为直埋方式的故障点定位问题。而对于电缆敷设方式为直埋穿管和电缆沟道方式时，传统的电缆故障位置定位设备往往无法快速准确定位故障点位置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电力电缆故障位置快速定位装置及方法，可以快速、准确定位以穿管或电缆沟方式敷设于地下的电力电缆的故障位置。为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力电缆故障位置快速定位装置，包括:
高压脉冲发生器，用于在电力电缆测量端馈入高压脉冲信号；
数据处理装置，至少连接有磁传感器和声传感器，所述磁传感器用于接收电缆周边的磁脉冲信号，所述声传感器用于接收故障点产生的闪络放电声信号，根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置。其中，所述数据处理装置进一步包括:
磁脉冲信号放大器，用于将磁传感器所接收的磁脉冲信号进行放大；
声信号放大器，用于将所述声传感器接收的闪络放电声信号进行放大；
A/D转换器，用于将所述磁脉冲信号放大器和所述信号放大器处理后的信号进行A/D转换；
触发控制单元，用于在接收到所述磁脉冲信号时，触发进行计时，并在接收到所述闪络放电声信号时停止计时；
处理显示单元，用于根据所述计时的时间，获得故障点的位置信息并显示。其中，所述声传感器为麦克风传感器。相应地，本发明实施例的另一方面，提供一种电力电缆故障位置快速定位方法，用于对地下敷设的电力电缆的故障位置进行定位，包括如下步骤:
向电力电缆测量端馈入高压脉冲信号；
在距离所述电力电缆测量端一定距离的电缆附近的管道或沟道中通过磁传感器和声传感器分别采集电缆周边的磁脉冲信号和由故障点产生的闪络放电声信号；
根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置。其中，所述根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置的步骤具体为:
在接收到所述磁脉冲信号时，触发进行计时，并在接收到所述闪络放电声信号时停止计时；
用于根据所述计时的时间以及声波在空气中传播的速度，获得故障点距离所述声传感器的位置，从而获得所述故障点的位置。其中，所述声传感器为麦克风传感器。实施本发明的实施例，具有如下有益效果:
通过在电力电缆测量端馈入高压脉冲信号，并通过放置于套管或电缆沟中的磁传感器和声音传感器，获得两者的时间差，从而可以快速、准确定位以穿管或电缆沟方式敷设于地下的电力电缆的故障位置。而且本发明的装置简单，使用方便。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方法，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明提供的一种电力电缆故障位置快速定位装置的一个实施例的结构 图2是本发明电力电缆故障位置快速定位装置的一个应用场景示意 图3是本发明电力电缆故障位置快速定位装置的另一个应用场景示意 图4是本发明电力电缆故障位置快速定位装置中接收到的磁脉冲信号和声信号的时序图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明进行详细描述。如图1所示，是本发明提供的一种电力电缆故障位置快速定位装置的一个实施例的结构图；其中，该电力电缆故障位置快速定位装置I包括:
高压脉冲发生器10，用于在电力电缆测量端馈入高压脉冲信号；
数据处理装置11，至少连接有磁传感器12和声传感器13，所述磁传感器12用于接收电缆周边的磁脉冲信号，所述声传感器13用于接收故障点产生的闪络放电声信号，根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置。其中，所述数据处理装置11进一步包括: 磁脉冲信号放大器110，用于将磁传感器12所接收的磁脉冲信号进行放大；
声信号放大器111，用于将所述声传感器13接收的闪络放电声信号进行放大；
A/D转换器112,用于将所述磁脉冲信号放大器110和所述信号放大器111处理后的信号进行A/D转换；
触发控制单元113，用于在接收到所述磁脉冲信号时，触发进行计时，并在接收到所述闪络放电声信号时停止计时；
处理显示单元114，用于根据所述计时的时间，获得故障点的位置信息并显示。其中，声传感器13为空气媒质敏感的麦克风传感器。如图2所示，是本发明电力电缆故障位置快速定位装置的一个应用场景示意图；图2中示出了在直埋穿管情形下的应用。从中可以看出，电力电缆2穿设在穿管3中，被埋在土层4中。使用本发明的电力电缆时，高压脉冲发生器10在电缆测量端馈入高压脉冲信号，其在电缆周边产生磁脉冲信号，并在故障点产生闪络放电声信号。在距离电缆测量端一定距离的地方，将电力电缆故障位置快速定位装置I所连接的声传感器13放置于套管3的空间内。其连接的磁传感器12接收被测电缆的磁信号，此时即可以启动计数器，等声传感器13接收故障点闪络放电振动信号，记录收到该两者信号之间的时间差，由于声音在空气中的传播速度常数V (V:340米/秒)，由式:S=V*T (T为磁声延迟时间)就可以准确计算定位故障点位置。如图3所示，是本发明电力电缆故障位置快速定位装置的另一个应用场景示意图，图3中示出了在电缆沟中设置电缆的情形。从中可以看出，电力电缆2穿设在电缆沟6中的电缆台架20上。使用本发明的电力电缆时，高压脉冲发生器10在电缆测量端馈入高压脉冲信号，其在电缆周边产生磁脉冲信号，并在故障点产生闪络放电声信号。在距离电缆测量端一定距离的地方，将电力电缆故障位置快速定位装置I所连接的声传感器13放置盖板7的盖板孔70中。其连接的磁传感器12接收被测电缆的磁信号，此时即可以启动计数器，等声传感器13接收故障点闪络放电振动信号，记录收到该两者信号之间的时间差，由于声音在空气中的传播速度常数V (V:340米/秒)，由式:S=V*T (T为磁声延迟时间)就可以准确计算定位故障点位置。图4是本发明电力电缆故障位置快速定位装置中接收到的磁脉冲信号和声信号的时序图。因为电磁信号真空中的传播速度是(3 X IO8米/秒)空气中声音传播速度(340米/秒)的30万倍，因此磁传感器接收到电磁信号所需时间比声传感器接收到故障点闪络放电振动信号快了数个数量级，其测量误差可忽略不计。磁传感器接收到的电磁信号经放大处理后产生启始脉冲，启动内部模/数转换电路开始采样数据(设为Ttl)，随后声传感器接收到的故障点闪络放电振动信号的起始点(设为Ts)，则两者之差Ts-Tci=T,由式:S=V*T (式中:s为故障点到测量点的测量结果、V=340米/秒为空气中声音传播速度、T为磁声延迟时间)，既可得出测量结果。从上可以看出，本发明的电力电缆故障位置快速定位方法，用于对地下敷设的电力电缆的故障位置进行定位，包括如下步骤:
向电力电缆测量端馈入高压脉冲信号；
在距离所述电力电缆测量端一定距离的电缆附近的管道或沟道中通过磁传感器和声传感器分别采集电缆周边的磁脉冲信号和由故障点产生的闪络放电声信号； 根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置。其中，所述根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置的步骤具体为:
在接收到所述磁脉冲信号时，触发进行计时，并在接收到所述闪络放电声信号时停止计时；
用于根据所述计时的时间以及声波在空气中传播的速度，获得故障点距离所述声传感器的位置，从而获得所述故障点的位置。实施本发明的实施例，具有如下有益效果:
通过在电力电缆测量端馈入高压脉冲信号，并通过放置于套管或电缆沟中的磁传感器和声音传感器，获得两者的时间差，从而可以快速方便并精确地定位穿管和电缆沟两种敷设方式的故障点位置。而且本发明的装置简单，使用方便。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
1.一种电力电缆故障位置快速定位装置，其特征在于，包括: 高压脉冲发生器，用于在电力电缆测量端馈入高压脉冲信号； 数据处理装置，至少连接有磁传感器和声传感器，所述磁传感器用于接收电缆周边的磁脉冲信号，所述声传感器用于接收故障点产生的闪络放电声信号，根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置。
2.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述数据处理装置进一步包括: 磁脉冲信号放大器，用于将磁传感器所接收的磁脉冲信号进行放大； 声信号放大器，用于将所述声传感器接收的闪络放电声信号进行放大； A/D转换器，用于将所述磁脉冲信号放大器和所述信号放大器处理后的信号进行A/D转换； 触发控制单元，用于在接收到所述磁脉冲信号时，触发进行计时，并在接收到所述闪络放电声信号时停止计时； 处理显示单元，用于根据所述计时的时间，获得故障点的位置信息并显示。
3.如权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述声传感器为麦克风传感器。
4.一种电力电缆故障位置快速定位方法，用于对地下敷设的电力电缆的故障位置进行定位，其特征在于，包括如下步骤: 向电力电缆测量端馈入高压脉冲信号； 在距离所述电力电缆测量端一定距离的电缆附近的管道或沟道中通过磁传感器和声传感器分别采集电缆周边的磁脉冲信号和由故障点产生的闪络放电声信号； 根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置。
5.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置的步骤具体为: 在接收到所述磁脉冲信号时，触发进行计时，并在接收到所述闪络放电声信号时停止计时； 用于根据所述计时的时间以及声波在空气中传播的速度，获得故障点距离所述声传感器的位置，从而获得所述故障点的位置。
6.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述声传感器为麦克风传感器。
全文摘要
本发明公开了一种电力电缆故障位置快速定位装置，包括高压脉冲发生器，用于在电力电缆测量端馈入高压脉冲信号；数据处理装置，至少连接有磁传感器和声传感器，所述磁传感器用于接收电缆周边的磁脉冲信号，所述声传感器用于接收故障点产生的闪络放电声信号，根据接收到所述磁脉冲信号与所述闪络放电声信号的时间差，定位所述故障点的位置。本发明还公开了相应的定位方法。实施本发明，可以快速、准确定位以穿管或电缆沟方式敷设于地下的电力电缆的故障位置。
文档编号G01R31/10GK103149504SQ20131007156
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者倪琼, 庄小艇, 林光远, 华兴, 江意, 杨军 申请人:深圳供电局有限公司