一种电缆故障定位系统的制作方法

本实用新型涉及电力设备检测技术领域，尤其是一种电缆故障定位系统。

背景技术：

随着国民经济的不断发展和科学技术的进步，电缆被广泛的应用于电力系统中。为了减小电缆故障所造成的经济损失，对电缆故障定位精度的要求越来越高，对电缆故障定位方法可靠性、实时性和快速性的要求越来越高；对电缆故障定位装置的要求也越来越高。目前，国内外使用的较为成熟的电缆故障测距方法大都基于离线状态，这种方法已不适应当今社会的发展，不能够满足人们对电能的依赖。因此，电缆故障定位已成为当今社会必不可少的一项研究任务。

技术实现要素：

本实用新型提供一种电缆故障定位系统，实现方便，故障定位效率高、精确度高，功能完备，实用性强。

本实用新型具体采用如下技术方案实现：

一种电缆故障定位系统，包括互感器、信号调理电路、高速数据采集电路及PC机，所述互感器安装在线路的一端，采集线路一端的电压、电流信号经送入所述信号调理电路及高速数据采集电路，当线路工作正常时，实时监测各个电压、电流信号；当线路绝缘降低发生故障或者大扰动时，记录各个故障波形，在采样过程结束后停止记录，并将数据传送至所述PC机，进行分析、处理和存储。

作为优选，所述互感器选用HCT214电流互感器。

作为优选，所述信号调理电路包括I/V变换电路和偏置电路。

作为优选，所述高速数据采集电路以DSP为主芯片，配合时钟电路、存储器扩展电路、复位电路、JTAG接口电路、电压跟随电路、电源电路、LCD接口电路、指示灯及按键

作为优选，所述主芯片选用TMS320C24X型16位定点DSP芯片。

本实用新型提供的电缆故障定位系统，其有益效果在于：对电缆中的行波进行采集和分析，能够对故障暂态信息进行有效的分析，能够较为准确地确定出故障行波的奇异点，从而达到定位的目的，实现方便，故障定位效率高、精确度高，功能完备，实用性强。

附图说明

图1为电缆故障定位系统的原理框图；

图2为I/V变换电路的电路图；

图3为偏置电路的电路图；

图4为高速数据采集电路整体结构图；

图5为时钟电路的电路图；

图6为存储器扩展电路的电路图；

图7为复位电路的电路图；

图8为JTAG接口电路的电路图；

图9为电压跟随电路的电路图；

图10为电源电路的电路图；

图11为LCD接口电路的电路图；

图12为指示灯的接线图；

图13为按键的接线图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实施例提供的一种电缆故障定位系统，安装在线路的一端，监视电缆线路，包括互感器、信号调理电路、高速数据采集电路及PC机。线路一端的电压、电流信号经互感器后送入信号调理电路及高速数据采集电路，当线路工作正常时，实时监测各个电压、电流信号；当线路绝缘降低发生故障或者大扰动时，记录各个故障波形。在采样过程结束后停止记录，并将数据传送至PC机，进行分析、处理和存储，为检修人员及时发现和排除故障提供强有力的支持。

其中，本实施例中互感器选用穿芯式微型电流互感器HCT214，通过感应原边的输入电流来进行转换，额定输入电流为5A，额定输出电流为2.5mA。

信号调理电路包括I/V变换电路和偏置电路。为了得到电压信号，I/V变换电路对电流互感器的输出电流进行I/V变换，电路图如图2所示，电流互感器的副边电路是由运放ICL7650进行I/V变换的，该运放精度较高且稳定性良好；反馈电阻R1用来得到所需要的输出电压；电容C3用来补偿相移，电容C4用来去耦合滤波，通常C3、C4取0.1μF；两个反接的二极管用来保护运算放大器。由于后续高速数据采集电路的A/D要求其输入信号范围在0～3.3V之间，因此还需要外加偏置电路，其电路图如图3所示，由运放所构成的加法电路和反相电路的组合。为了使电路简单，选用-12V电源作为加法电路的一个输入端。

高速数据采集电路以DSP为主芯片，配合时钟电路、存储器扩展电路、复位电路、JTAG接口电路、电压跟随电路、电源电路、LCD接口电路、指示灯及按键，电路整体结构如图4所示。

本实施例中DSP主芯片选用TMS320C24X型16位定点DSP芯片，时钟电路尾气提供工作所需的节拍信号，电路图5所示，选用20MHz外部晶振给CPU提供时钟，并使能片上的PLL电路。PLL倍频由SCSR1寄存器的11～9位来决定，由于TMS320LF2407A最高工作主频为40MHz，因此，只需对20MHz进行2倍频。由于该芯片的片内存储器的容量有限，所以通常采用片外存储芯片来扩展其容量，如图6所示，选用的外扩存储器芯片是IS61LV6416，大小为64K×16位，19位地址线，16位数据线，1个片选线及读/写控制线，通过逻辑组合将其分为程序RAM和数据RAM，IS61LV6416采用3.3V供电电压，访问速度有8ns、10ns、12ns可选择。当TMS320LF2407A运行在40MHz时，地址和数据最小有效时间为3个时钟周期，即75ns，所以该存储器接口不需考虑时序设计问题。DSP芯片在上电、下电及跳电情况下需要复位，选用第一种复位方式并选用SP708R芯片进行手动复位，电路如图7所示，SP708R工作电压为2.63V，复位脉冲宽度200ms，支持手动复位输入，当Vcc下降至1V时便产生复位信号RESET。为了调试DSP芯片的硬件及内部软件，外加JTAG(Joint Test Action Group；联合测试工作组)接口电路，电路如图8所示。

TMS320C24X型DSP芯片内嵌有10为A/D转换器，为了使A/D转换器能够更好更稳定的采样，在前一级需加电压跟随电路，电路图如图9所示，选用LM358芯片完成电压跟随，D0是输入信号，即来自信号调理电路的输出信号，ADCIN00是完成跟随后的输出信号。

为了降低功耗，TMS320LF2407A采用3.3V的供电方式，所以在设计时需要将供电电源变换为3.3V给DSP供电，本实施例选用ASM1117芯片作为电源转换芯片，该芯片支持最大为1A的输出电流，输入电压范围为0～15V，输出电压为3.3V，电路如图10所示。

本实施例选用内嵌了图形显示模块SED1335的320×240点阵液晶显示器，LCD接口电路的电路图如图11所示，TMS320LF2407A的数据线、读/写线直接与SED1335的接口引脚连接而不需要在加锁存器，只需8根数据线并直接与DSP的数据线相连；DSP的I/O空间选通引脚IS与地址线A11经过逻辑芯片组合后，其输出信号LCDCS作为SED1335的片选信号，地址线A2作为SED1335的指令/数据选通信号；RP1用来调节液晶显示屏的亮度。

为了更好的测试和调试本装置的性能，在高速数据采集电路上设计了2个发光二极管和8个按钮，其中一个发光二极管和按钮的具体电路如图分别如图12和13所示。

由于前端采集的行波是高频信号，要求采集的数据量非常大，通常将采集的数据传入PC机进行分析、处理和存储。PC机内置四个模块：1、数据采集模块，用来显示从下位机传来的数据以及对下位机发出指令等操作；2、频谱分析模块，用来分析被测信号的频率成分；3、小波分析模块，用小波变换作为时频分析工具，能够对故障暂态信息进行有效的分析，能够较为准确地确定出故障行波的奇异点，从而达到定位的目的；4、数据库模块，用来存储和记录数据，方便日后查找。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。