基于超声信号处理的电缆对线装置及其对线方法与流程

本发明涉及电力电缆测量领域，特别是涉及一种基于超声信号处理的电缆对线装置及其对线方法。

背景技术：

电缆广泛应用于电力输送及其工业控制行业，而电缆对线是电力电网高效优质施工和运行维护的重要环节。传统电缆对线器使用的是电信号，通过在电缆一端注入电信号，在电缆另一端检测电信号进行对线，即每根线通电通过电压表进行测试确定，且需要将被测电缆退出运行，无法在被测电缆处于运行状态下进行对线测试。

目前，在变电站异常处理过程中，由于电缆处于带电运行状态，故只能进行人工查找。查找信号、控制等电缆回路往往会花费大量的时间和人员精力，延误故障处理时间，影响设备、电网的恢复运行时间，更严重的会导致事故扩大。

因此亟需提供一种新型的电缆对线装置及其对线方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于超声信号处理的电缆对线装置及其对线方法，能够在被测电缆带电运行状态下进行多路对线测量，提高电网对线作业效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是：提供一种基于超声信号处理的电缆对线装置，包括对线信号发生器、对线信号接收器；

所述对线信号发生器主要包括信号编码控制器、至少一个第一超声换能器，信号编码控制器的输出端通过导线与第一超声换能器的输入端相连；

所述对线信号接收器主要包括信号解码控制器、至少一个第二超声换能器，信号解码控制器的输出端通过导线与第二超声换能器的输入端相连；

所述第一超声换能器的输出端与被测电缆首端连接，所述第二超声换能器的输出端与被测电缆尾端连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述信号编码控制器与所述信号解码控制器上均设置有显示控制面板，所述显示控制面板包括触摸屏、操作按键，方便操作人员在信号编码控制器及信号解码控制器上进行操作。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一超声换能器、第二超声换能器的输出端与被测电缆的绝缘层接触连接。第一超声换能器将编码之后的电信号转换为超声信号，超声信号可透过绝缘层在金属导体中传输；另一方面，由于绝缘层的材质及结构，超声信号向绝缘层的入射率很低，因此相邻电缆向外传输导致产生多组超声信号的可能性非常低。第二超声换能器将接收的超声信号转换为电信号，再经过导线送入对线信号接收器中的信号解码控制器进行解码分析。

为解决上述技术问题，本发明采用的第二个技术方案是：提供一种基于所述基于超声信号处理的电缆对线装置的对线方法，包括以下步骤：

步骤1：打开信号编码控制器，在信号编码控制器上选择一个对线信号通道chi，当显示chi通道处于选中状态时，则等待启动对线信号；

步骤2：将一个第一超声换能器与被测电缆首端表面连接，手动操作信号编码控制器启动对线信号，第一超声换能器将编码之后的电信号转换为超声信号，并开始起振；

步骤3：打开信号解码控制器，将一个第二超声换能器与其中一根被测电缆尾端表面连接，在信号解码控制器上观察是否能够接收并识别发出的超声信号，如果不能则更换另外一根被测电缆，逐一排查，直到信号解码控制器上能够正确显示原始信号通道chi，通过对信号通道的识别比对完成电缆对线。

为解决上述技术问题，本发明还采用的第三个技术方案是：提供一种基于所述基于超声信号处理的电缆对线装置的对线方法，包括以下步骤：

步骤1：打开信号编码控制器，在信号编码控制器上选择多个对线信号通道(chi、chi+1……chi+k)，当显示每个对线信号通道(chi、chi+1……chi+k)均处于选中状态时，则等待启动对线信号；

步骤2：将一个第一超声换能器与被测电缆首端表面连接，手动操作信号编码控制器启动对线信号，第一超声换能器将编码之后的电信号转换为超声信号，并开始起振；

步骤3：打开信号解码控制器，将一个第二超声换能器与其中一根被测电缆尾端表面连接，在信号解码控制器上观察是否能够接收并识别发出的超声信号，如果不能则更换另外一根被测电缆，逐一排查，直到信号解码控制器上能够正确显示每个第一超声换能器所对应的原始信号通道(chi、chi+1……chi+k)，通过对信号通道的识别比对完成电缆对线。

在本发明一个较佳实施例中，第一超声换能器通过超宽带通讯技术在被测电缆中传输超声信号，使超声信号能很好地透过绝缘层在金属导体中传输，同时在被测电缆处于带电运行状态下也能较好地传输超声信号，使电缆直流信号、工频交流信号与超声信号的传输不相干扰。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述电缆对线装置结构简单，操作使用方便，被测电缆在带电运行状态下也可使用，只需在被测电缆一侧加入超声信号，即可在被测电缆另一侧的任意一个点接收超声信号，并判断是否为被测电缆，以此确定被测电缆走向，不但不会影响变电站内设备的运行，而且还极大地提高了电网对线作业效率；

(2)所述电缆对线方法通过对超声信号与电信号的换能、编码、解码，使得电缆通过超宽带通讯技术很好地传输超声信号，可以同时进行单路电缆或多路电缆信号对线，省时省力，大大提高电网对线作业效率。

附图说明

图1是本发明所述基于超声信号处理的电缆对线装置实施例一的结构框图；

图2是所述基于超声信号处理的电缆对线方法实施例一的流程图；

图3是所述基于超声信号处理的电缆对线装置实施例二的结构框图；

图4是所述基于超声信号处理的电缆对线方法实施例二的流程图。

附图中各部件的标记如下：1、对线信号发生器，2、对线信号接收器，3、信号编码控制器，4、第一超声换能器，5、信号解码控制器，6、第二超声换能器，7、导线，8、显示控制面板，9、被测电缆首端，10、被测电缆尾端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一：

请参阅图1，一种基于超声信号处理的电缆对线装置，包括对线信号发生器、对线信号接收器。被测电缆包括缆芯、包裹在缆芯外的绝缘层，缆芯为金属材料。

所述对线信号发生器用于发出对线信号，主要包括信号编码控制器、一个第一超声换能器，信号编码控制器的输出端通过导线与第一超声换能器的输入端相连。所述对线信号接收器用于接收所述对线信号发生器发出的对线信号，主要包括信号解码控制器、一个第二超声换能器，信号解码控制器的输出端通过导线与第二超声换能器的输入端相连。所述第一超声换能器的输出端与被测电缆首端的绝缘层接触连接，所述第二超声换能器的输出端与被测电缆尾端的绝缘层接触连接。所述信号编码控制器与所述信号解码控制器上均设置有显示控制面板，所述显示控制面板包括触摸屏、操作按键，方便操作人员在信号编码控制器及信号解码控制器上进行操作。

在对线信号发生器中，信号编码控制器对发出的对线信号进行编码，第一超声换能器将编码之后的电信号转换为超声信号，在被测电缆中缆芯为金属材料，由于金属材料的声阻较小，超声信号可以通过超宽带(uwb)通讯技术很好地在金属导体中传输，同时在被测电缆处于带电运行状态下也能较好地传输超声信号，使电缆直流信号、工频交流信号与超声信号的传输不相干扰；另一方面，由于绝缘层的材质及结构，超声信号向绝缘层的入射率很低，可透过绝缘层进行传输，因此相邻电缆向外传输导致产生多组超声信号的可能性非常低。第二超声换能器将接收的超声信号转换为电信号，再经过导线送入对线信号接收器中的信号解码控制器进行解码分析。

所述电缆对线装置结构简单，操作使用方便，被测电缆在带电运行状态下也可使用，只需在被测电缆一侧加入超声信号，即可在被测电缆另一侧的任意一个点接收超声信号，并判断是否为被测电缆，以此确定被测电缆走向，不但不会影响变电站内设备的运行，而且还极大地提高了电网对线作业效率。

结合图2，基于所述基于超声信号处理的电缆对线装置的对线方法，包括以下步骤：

步骤1：打开信号编码控制器，操作人员在信号编码控制器的显示控制面板上手动选择一个所需对线信号通道例如对线信号通道chi，该对线信号通道对应一根被测电缆，当显示chi通道处于选中状态时，则等待启动对线信号；

步骤2：将一个第一超声换能器与被测电缆首端表面接触连接，手动操作信号编码控制器启动对线信号，信号编码控制器输出编码的电信号，在第一超声换能器上转换为超声信号，并开始起振，通过第一超声换能器与被测电缆首端表面接触，把携带通道信号的超声信号传入电缆；

步骤3：在被测电缆首端启动信号后，等待信号平稳再开始对线，打开信号解码控制器，将一个第二超声换能器与其中一根被测电缆尾端任意处表面接触连接，通过第二超声换能器与被测电缆尾端接触将探测到的超声信号转换为原始编码电信号，再经过导线送入信号解码控制器中，在信号解码控制器上观察是否能够接收并识别发出的超声信号，如果不能则更换另外一根被测电缆，逐一排查，直到信号解码控制器上能够正确显示原始信号通道chi，通过对信号通道的识别比对完成电缆对线。

所述电缆对线方法通过对超声信号与电信号的换能、编码、解码，使得电缆通过超宽带通讯技术能够很好地传输超声信号，省时省力，大大提高电网对线作业效率。

实施例二：

与实施例一不同之处在于，请参阅图3，所述对线信号发生器主要包括信号编码控制器、至少两个第一超声换能器，每个第一超声换能器可分别与一根被测电缆首端表面接触连接。

所述对线信号接收器主要包括信号解码控制器、至少两个第二超声换能器，每个第二超声换能器可分别与一根被测电缆尾端表面接触连接。

其余内容与实施例一相同，故不再赘述。

结合图4，基于所述基于超声信号处理的电缆对线装置的对线方法，包括以下步骤：

步骤1：打开信号编码控制器，操作人员在信号编码控制器的显示控制面板上手动选择多个所需信号通道例如对线信号通道chi、chi+1……chi+k，每个对线信号通道对应一根被测电缆，当显示每个对线信号通道chi、chi+1……chi+k均处于选中状态时，则等待启动对线信号；

步骤2：将一个第一超声换能器与被测电缆首端表面接触连接，手动操作信号编码控制器启动对线信号，信号编码控制器输出编码的电信号，在第一超声换能器上转换为超声信号，并开始起振，通过第一超声换能器与被测电缆首端表面接触，把携带通道信号的超声信号传入电缆；

步骤3：在被测电缆首端启动信号后，等待信号平稳再开始对线，打开信号解码控制器，将一个第二超声换能器与其中一根被测电缆尾端任意处表面接触连接，通过第二超声换能器与被测电缆尾端接触将探测到的超声信号转换为原始编码电信号，再经过导线送入信号解码控制器中，在信号解码控制器上观察是否能够接收并识别发出的超声信号，如果不能则更换另外一根被测电缆，逐一排查，直到信号解码控制器上能够正确显示每个第一超声换能器所对应的原始信号通道chi、chi+1……chi+k，通过对信号通道的识别比对完成电缆对线。

所述电缆对线方法通过对超声信号与电信号的换能、编码、解码使得电缆通过超宽带通讯技术很好地传输超声信号，可以进行多路电缆信号同时对线，省时省力，大大提高电网对线作业效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。