一种基于GPS的电力电缆局放同步采集方法及系统与流程

本发明涉及电力电缆局放采集领域，特别涉及一种基于gps的电力电缆局放同步采集方法，还涉及一种基于gps的电力电缆局放同步采集系统。

背景技术：

随着城市化进程的不断加快，电力电缆作为最重要的输电工具正日益受到人们的关注和重视，其中对电力电缆放电源的研究也受到越来越多研究者们的重视。目前对电力电缆局部放电的定位方法有很多，其中比较主流的方法是采用行波定位，主要包括单端和双端两种方法，前者依据是局放发生时产生的暂态行波沿电缆向两端传播，当遇到不同介质时发生折射和反射，利用反射波的时间差确定放电位置所在；后者利用行波向两端传输进行两端同步采集的时间差来进行定位。由于单端的反射波传播路径较长，加上经过放电点时过渡阻抗的影响，脉冲信号衰减会比较严重，故在实际应用中定位的误差较大。相比而言，双端定位则不受上述干扰，它主要是在电缆段两端设置精确的时间同步装置来进行同步，然后根据两端采集的波形进行定位，其定位的精度主要取决于同步时间误差。基于同步采集的重要性，本发明提出一种基于gps的电力电缆局放同步采集方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于gps的电力电缆局放同步采集方法，能降低电缆两端时间同步差，提高定位精度，从而能准确、快速找到电缆放电源；本发明还提供一种基于gps的电力电缆局放同步采集系统。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

一种基于gps的电力电缆局放同步采集方法，包括如下步骤：

1a.主从采集器分别初始化与gps模块相连的串口参数；

1b.主从采集器利用串口循环分别从gps模块中接收字符串数据，接收到后执行下一步，如果数秒钟未接收到数据则记录gps校时故障并执行1a；

1c.主从采集器依次对1b中解析的数据进行校验，合格时利用解析的utc时间校对采集器系统时间，若果不合格执行步骤1b；

2a.主采集器检测是否存在gps校时故障，如果不存在则执行下一步；否则等待数秒后继续执行当前步骤；

2b.主采集器发送网络消息给从采集器，双方约定采集时间，如果发送失败则记录通信故障，等待数秒后继续执行2a，否则接收从采集器的响应消息，如果数秒内没有接收到正确的响应则等待数秒后执行2a,否则继续执行下一步；

2c.主采集器检测系统时间和采集时间，如果相等则执行下一步，否则等待若干毫秒后继续执行当前步骤；

2d.主采集器发送io信号给主采集模块，主采集模块在接收到io信号后，检测主gps模块的pps信号，当检测到下一个pps上升沿时触发采集，采集过程继续数毫秒，采集完成后执行下一步；

2e.主采集器发送网络消息给从采集器，请求从采集器采集的数据，如果请求成功则进行下一步，否则等待数秒后执行2a；

2f.对主从采集的数据进行匹配和定位，定位完成后继续执行2a；

3a.从采集器循环等待主采集器的采集请求并检测，正确时则响应成功并继续执行下一步，否则继续执行当前步骤；

3b.从采集器检测系统时间和采集时间，如果相等则执行下一步，否则等待若干毫秒后继续执行当前步骤；

3c.从采集器发送io信号给从采集模块，从采集模块在接收到io信号后，检测从gps模块的pps信号，当检测到下一个pps上升沿时触发采集，采集过程继续数毫秒，采集完成后执行下一步；

3d.从采集器等待主采集器请求采集数据，当接收到请求后将当前采集到的数据网传给主采集器，发送完毕后继续执行3a。

进一步，所述步骤1a中串口参数包括波特率、校验位、数据位和停止位。

进一步，所述步骤1c中校验不合格为状态值为未定位或正在计算、当前定位所用的卫星数量小于四、解析的日期和当前不符合和/或解析的utc时间小于或等于上一次的时间值。

更进一步，所述步骤2b中的采集时间为在当前系统时间的基础上增加几秒的延时时间。

再进一步，所述步骤3a中检测采集请求为检测是否存在gps校时故障，如果存在则响应失败，然后校验采集时间是否合法，如果采集时间小于或等于自身时间则响应失败。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

一种实现上述基于gps的电力电缆局放同步采集方法的系统，包括主采集器、从采集器、主采集模块、从采集模块、主gps接收机和从gps接收机；

所述主采集器、从采集器分别连接在待检测的电力电缆的两端，所述主采集器通过通信模块与从采集器相连；

所述主、从gps接收机接收来自卫星的信号，并自动补偿信号在卫星与接收机之间的传输延时，输出与utc时间保持高度同步的秒脉冲信号pps至主、从采集模块；

所述的主、从gps接收机通过串行口输出与pps脉冲信号前沿相对应的字符串数据至主从采集器；

所述主、从采集模块通过接口与主、从采集器相连。

本发明的有益效果是：

本发明的一种基于gps的电力电缆局放同步采集方法，通过利用gps时钟实现了电缆两端时间同步度更高，定位精度更准确，从而能快速找到电缆放电源，提高供电质量；本发明的基于gps的电力电缆局放同步采集系统，结构简单，安装方便，造价成本低。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明基于gps的电力电缆局放同步采集系统结构示意图；

图2为基于gps的电力电缆局放同步采集方法中的gps同步对时流程图；

图3为基于gps的电力电缆局放同步采集方法中的主采集器采集流程图；

图4为基于gps的电力电缆局放同步采集方法中的从采集器采集流程图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)是上世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的以卫星为基础的无线电导航定位系统，能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间，广泛应用于导航定位、测绘定位、精密定时和时间同步等领域，本发明主要是利用gps时钟实现电缆电力双端同步采集，如图1所示，本发明的基于gps的电力电缆局放同步采集系统，包括主采集器、从采集器、主采集模块、从采集模块、主gps接收机和从gps接收机；

主采集器、从采集器分别连接在待检测的电力电缆的两端，主采集器通过通信模块与从采集器相连；通信模块可以为光纤、双绞线、wifi、甚至为3g/4g

主、从gps接收机接收来自卫星的信号，并自动补偿信号在卫星与接收机之间的传输延时，输出与utc时间保持高度同步的秒脉冲信号pps至主、从采集模块；

主、从gps接收机通过串行口输出与pps脉冲信号前沿相对应的字符串数据至主从采集器；

主、从采集模块通过i/o接口与主、从采集器相连。

字符串数据为时间、日期、状态、定位的卫星数、校验码等信息，其中状态包括未定位、定位、正在计算中，定位的卫星数通常大于等于四个以上才算可靠；

本实施例中，1、采集器采用自行研发的apd120，它采用德州仪器提供的am3517为主控芯片、采集模块采用阿尔特拉提供的fpga，其具体型号为ep4ce55f23i7n；

2、采集器系统为embeddedlinux3.2.0；

3、gps模块采用第三方厂商成品，其具体配置为波特率：115200，数据为：8位，奇偶校验位：无，停止位：1位，串行输出数据格式为$gpgga和$gprmc、串行数据输出时间间隔为1秒；

4、主从采集器之间采用4g进行通信，4g通信模块采购第三方的成品。

本发明的一种基于gps的电力电缆局放同步采集方法，包括如下步骤：

如图2所示，1a、主从采集器就分别初始化与gps模块相连的串口参数，包括波特率：115200、基偶校验位：无、数据位：8位、停止位：1位、接收超时时间1秒；

1b、主从采集器利用系统自带的read函数从串口中循环接收数据，当接收完$gpgga和$gprmc数据包后执行下一步，否则继续读取，如果规定时间内(本实施例中设定为5秒，当然也可以设置其他时间，如3-8秒)未接收到完整的数据包则记录gps校时故障，等待1秒(也可以根据需要设置为其他时间，如0.5秒等)后重新执行1a；

1c、主从采集器依次对1b中解析的数据进行校验，如果状态值为未定位或正在计算则执行1d，如果当前定位所用的卫星数量小于四则执行1d，如果解析的日期和当前不符合则执行1d，如果解析的utc时间小于或等于上一次的时间值则返回1d；否则利用解析的utc时间校对采集器系统时间，并将错误计数器清零。

1d、将错误计数器增加1，如果错误计数器小于五返回1b执行，否则返回1a执行。

如图3所示，2a、主采集器检测是否存在gps校时故障，如果不存在则执行下一步；否则等待1秒(也可以根据需要设置为其他时间，如0.5秒等)后继续执行当前步骤；

2b、主采集器发送网络消息给从采集器，双方约定采集时间。采集时间是在当前系统时间的基础上增加几秒的延时时间，本实施例中延时时间设置为8秒(也可以根据需要设置为其他时间，如6-12秒等)，如果发送失败则记录通信故障并重新执行2a，否则等待从采集器的响应消息，如果5秒(本实施例中设定为5秒，当然也可以设置其他时间，如3-8秒)内没有接收到正确的响应则等待1秒(也可以根据需要设置为其他时间，如0.5秒等)后执行2a,否则执行下一步；

2c、主采集器比较系统时间和约定的采集时间，如果相等则执行下一步，否则等待100毫秒(也可以根据需要设置为其他时间，如80-200毫秒等)后继续执行当前步骤；

2d、主采集器发送io信号给采集模块(fpga)，fpga在接收到io信号后，检测gps模块的pps信号，当检测到下一个pps上升沿时触发采集，采集过程继续20毫秒(也可以根据需要设置为其他时间，如10-30毫秒等)，采集完成后执行下一步

2e、主采集器发送网络消息给从采集器，请求从采集器采集的数据，如果请求成功则进行下一步，否则等待1秒(也可以根据需要设置为其他时间，如0.5-2秒等)后执行2a；

2f、对主从采集的数据进行匹配和定位，定位完成后重新执行2a。

如图4所示，3a、从采集器利用系统自带的recv函数循环等待主采集器的采集请求，如果接收到来自主采集器的采集请求后，则首先检测自身是否存在gps校时故障，如果存在则响应失败消息，然后校验约定的采集时间是否合法，如果约定采集时间小于或等于自身时间则响应失败消息。如果检测没有错误则响应成功消息并继续执行下一步；否则继续执行当前步骤等待新的采集请求；

3b、从采集器检测系统时间和采集时间，如果相等则执行下一步，否则等待100毫秒(也可以根据需要设置为其他时间，如80-150毫秒等)后继续执行当前步骤；

3c、从采集器发送io信号给采集模块(fpga)，fpga在接收到io信号后，检测gps模块的pps信号，当检测到下一个pps上升沿时触发采集，采集过程继续20毫秒(也可以根据需要设置为其他时间，如10-30毫秒等)，采集完成后执行下一步；

3d、从采集器等待主采集器请求采集数据，当接收到请求后将当前采集到的数据网传给主采集器，发送完毕后继续执行3a。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。