一种电缆故障测距装置的制作方法

本发明涉及一种电缆检测装置，尤其涉及一种电缆故障测距装置。

背景技术：

随着国民经济的快速发展，电力已成为不可或缺的能源，电能由电力线路传送到千家万户，电网之间则由电缆线互相连接。然而，由于受到电缆所处的环境，或是老化因素的影响，电缆故障时有发生。电缆故障会造成大面积停电，进而造成较大范围的影响。电缆，尤其是铺设于地下的电缆，产生故障后故障地点查找难度大。

目前常用电缆测距方法有电桥法、时域反射法和频域反射法，其中，时域反射法的优点比较突出，操作方便，单端操作，测试精度较高。如图1所示为时域反射法的接线示意图，其工作原理为在电缆一端加脉冲电压，则此脉冲按一定的传播速度沿线传输，在故障点发生反射，记录下发送脉冲和反射脉冲之间的传输时间δt，则可按传输速度v来计算出故障点的距离l＝δt·v/2。，由此可见，获取准确的传播速度是时域反射法测距精度的基础。一般情况下，认为脉冲信号在电缆中的传播速度为光速，然而，由于不同型号、批次、生产商生产出的电缆在材料、性质等因素的不同，导致脉冲信号在传播速度上都存在较大差异，例如yjv型交联聚乙烯电缆的传播速度一般在156-174m/us之间，型号为kfvp的聚四氟乙烯电缆中的传播速度一般在210m/us左右。因此，现有的电缆故障测距方法，显然会造成较大的误差。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中存在的问题，提供一种电缆故障测距装置，在数据库中预先存储不同型号、批次、生产商的电缆所对应的电缆速度，在准确获取脉冲信号在电缆中的传播速度的基础上，能够提高测距的精度；另外，本发明还通过温度信息对速度进行校正。

本发明的技术方案如下：一种电缆故障测距装置，其特征在于，包括信号发射及接收模块，传播时间测量模块，速度特性数据库，微处理器，温度传感器，测试参数输入模块；

所述信号发射及接收模块与所述待测电缆和所述传播时间测量模块相连，用于向所述待测电缆发射脉冲信号，并接收反射信号；

所述测试参数输入模块与所述微处理器连接，用于向所述微处理器输入电缆测试参数；

所述速度特性数据库与所述微处理器连接，用于存储电缆速度与所述电缆测试参数对应的速度特性曲线；

所述传播时间测量模块与所述微处理器相连，用于测量脉冲信号在电缆中的传播时间t，并发送给所述微处理器；

所述温度传感器与所述微处理器连接，用于测量待测电缆所处环境的温度，并发送给所述微处理器；

所述微处理器与速度特性数据库、所述信号发射及接收模块、所述传播时间测量模块相连，用于向所述速度特性数据库查询所述速度特性曲线，并根据所述电缆测试参数、所述速度特性曲线、所述脉冲信号在电缆中的传播时间以及所述温度，对所述待测电缆进行故障测距。

优选的，所述电缆测试参数包括所述待测电缆的型号、批次、生产商信息，以及脉冲信号的频率。

优选的，所述微处理器获得所述待测电缆的电缆测试参数后，根据所述速度特性曲线获得所述脉冲信号在所述待测电缆中的传播速度v；所述微处理器根据公式l＝vt/2，求取故障点距离l。

优选的，所述速度特性数据库中还存储有温度校准系数。

优选的，所述微处理器根据所述环境的温度所对应的温度校准系数对速度进行校正。

本发明的电缆故障测距装置通过在数据库中预先存储不同型号、批次、生产商的电缆所对应的电缆速度，在准确获取脉冲信号在电缆中的传播速度的基础上，能够提高测距的精度；当发送的脉冲信号频率在速度特性曲线中没有对应的实验数据时，通过对数域的线性插值获得更为准确的速度；另外，本发明还通过温度信息对速度进行校正从而进一步提高了最终的测距精度。

附图说明

图1是现有技术中时域反射法的接线示意图；

图2是本发明的电缆故障测距装置的示意图；

图3是本发明的电缆速度特性曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：图2是本发明的电缆故障测距装置的示意图；图3是本发明的电缆速度特性曲线图，待测电缆为西安某电缆公司于2016年生产的型号syv75-5的视频线缆。参见图2-3，本发明的电缆故障测距装置，包括信号发射及接收模块，传播时间测量模块，速度特性数据库，微处理器，温度传感器，测试参数输入模块。

信号发射及接收模块与待测电缆和传播时间测量模块相连，用于向所述待测电缆发射脉冲信号，并接收反射信号。本实施例中，信号发射及接收模块向待测电缆发射频率为1×10⁵hz的脉冲信号，并接收反射信号。

所述测试参数输入模块与所述微处理器连接，用于向所述微处理器输入电缆测试参数，电缆测试参数包括所述待测电缆的型号、批次、生产商信息，以及脉冲信号的频率。本实施例中，通过测试参数输入模块输入的型号信息为syv75-5，批次为2016年，生产商为西安某电缆公司。

所述速度特性数据库与所述微处理器连接，用于存储电缆速度与所述电缆测试参数对应的速度特性曲线。速度特性曲线为脉冲信号的频率与其在电缆中的传播速度v的关系曲线，速度特性数据库中还存储有温度校准系数。本实施例中，待测电缆的温度校准系数为-0.24％，即相较于室温20℃每增加1℃，则速度减少0.24％。速度特性曲线和温度校准系数都是在实验室环境下，通过控制变量法得出的：控制其他变量保持不变，仅改变脉冲信号频率，例如10hz，100hz，1000hz……10⁹hz，测量对应的传播速度，速度特性曲线是一系列离散点组成的；控制其他变量保持不变，仅改变环境温度，通过线性拟合得到温度校准系数。

所述传播时间测量模块与所述微处理器相连，用于测量脉冲信号在电缆中的传播时间t，并发送给所述微处理器。本实施例中，传播时间t＝146ns。

所述温度传感器与所述微处理器连接，用于测量待测电缆所处环境的温度，并发送给所述微处理器，本实施例中，测得环境温度为27℃。

所述微处理器与速度特性数据库、所述信号发射及接收模块、所述传播时间测量模块相连，用于向所述速度特性数据库查询所述速度特性曲线，本实施例中，通过待测电缆的型号、批次、生产商信息，以及发射信号的频率，查询到发射信号频率为1×10⁵hz的情况下，信号在待测电缆中的传播速度为181m/us。微处理器根据所述环境的温度所对应的温度校准系数对速度进行校正，本实施例中，温度校准系数为-0.24％，环境温度为27℃，经过校正，速度值为178m/us。所述微处理器根据公式l＝vt/2，求取故障点距离l＝178m/us×146ns/2＝12.99m。若使用光速近似传播速度进行计算，则得出的结果为21.90m，误差几乎无法接受。

实施例2：本发明的电缆故障测距装置，包括信号发射及接收模块，传播时间测量模块，速度特性数据库，微处理器，温度传感器，测试参数输入模块。

信号发射及接收模块与待测电缆和传播时间测量模块相连，用于向所述待测电缆发射脉冲信号，并接收反射信号。本实施例中，信号发射及接收模块向待测电缆发射频率为5×10⁵hz的脉冲信号，并接收反射信号。

所述测试参数输入模块与所述微处理器连接，用于向所述微处理器输入电缆测试参数，电缆测试参数包括所述待测电缆的型号、批次、生产商信息，以及脉冲信号的频率。本实施例中，通过测试参数输入模块输入的型号信息为syv75-5，批次为2016年，生产商为西安某电缆公司。

所述速度特性数据库与所述微处理器连接，用于存储电缆速度与所述电缆测试参数对应的速度特性曲线。速度特性曲线为脉冲信号的频率与其在电缆中的传播速度v的关系曲线，速度特性数据库中还存储有温度校准系数。本实施例中，待测电缆的温度校准系数为-0.24％，即相较于室温20℃每增加1℃，则速度减少0.24％。速度特性曲线和温度校准系数都是在实验室环境下，通过控制变量法得出的：控制其他变量保持不变，仅改变脉冲信号频率，例如10hz，100hz，1000hz……10⁹hz，测量对应的传播速度，速度特性曲线是一系列离散点组成的；控制其他变量保持不变，仅改变环境温度，通过线性拟合得到温度校准系数。

所述传播时间测量模块与所述微处理器相连，用于测量脉冲信号在电缆中的传播时间t，并发送给所述微处理器。本实施例中，传播时间t＝146ns。

所述温度传感器与所述微处理器连接，用于测量待测电缆所处环境的温度，并发送给所述微处理器，本实施例中，测得环境温度为27℃。

所述微处理器与速度特性数据库、所述信号发射及接收模块、所述传播时间测量模块相连，用于向所述速度特性数据库查询所述速度特性曲线，本实施例中，通过待测电缆的型号、批次、生产商信息，以及发射信号的频率，查询到发射信号频率为5×10⁵hz的情况下，并没有对应的实验数据，此时通过对数域的线性插值，计算出传播速度为193m/us。微处理器根据所述环境的温度所对应的温度校准系数对速度进行校正，本实施例中，温度校准系数为-0.24％，环境温度为27℃，经过校正，速度值为190m/us。所述微处理器根据公式l＝vt/2，求取故障点距离l＝190m/us×146ns/2＝13.87m。若使用光速近似传播速度进行计算，则得出的结果为21.90m，误差几乎无法接受。

由此可见，本发明的电缆故障测距装置通过在数据库中预先存储不同型号、批次、生产商的电缆所对应的电缆速度，在准确获取脉冲信号在电缆中的传播速度的基础上，能够提高测距的精度；当发送的脉冲信号频率在速度特性曲线中没有对应的实验数据时，通过对数域的线性插值获得更为准确的速度；另外，本发明还通过温度信息对速度进行校正从而进一步提高了最终的测距精度。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。