本实用新型提供一种电力电缆故障预警测距系统，属于电力电缆在线监测领域。
背景技术：
随着钢铁企业产能的快速提升，以电力电缆作为输电线路的供电系统数量正在钢铁企业快速增加。但由于电缆运行环境复杂，运行方式独特，并且钢铁企业普遍运行负荷大，突发故障频繁、易造成火灾等问题，安全生产得不到保障,企业迫切需要电力电缆的在线监测技术。
目前，国外对电力电缆的在线监测技术有多种方法，如直流叠加法、直流分量法、电介损法等。国外对于电缆故障的在线监测技术开展比较早、比较多的是日本。上世纪80年代初，日本就在该领域进行研究和探索，研发出直流分量法、叠加电压法和电介质损耗法等多种诊断技术。但因国外电力系统多为大电流系统，故积累的一些应用经验和运行装置的设计，对于国内无太多参考价值。
国内以中国电力科学院、华北电力大学、西安交通大学为代表的各高校和科研院所的专家学者在电力电缆的在线监测技术都有不同方向的研究，主要采用小波分析法、谐波分量法、接地线电流法等方法，但至今基本停留在研究和实验阶段。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种实现电力电缆运行状态监测，实现故障预警、故障选线、故障测距、电子值守功能的电力电缆故障预警测距系统。
本实用新型的采用技术方案是：电力电缆故障预警测距系统，包括被测电缆、集线箱和电源单元，其特征在于：集线箱设置高速信号采集单元和处理系统，在被测电缆设置高频互感器，高频互感器的输出端连接高速信号采集单元，电源单元的输出端连接处理系统的电源端口。
所述的高速信号采集单元包括信号调理器A、高速A/D转换器和高速比较器，所述的处理系统包括FPGA、动态存储器和处理器，高频互感器的输出端连接信号调理器A的输入端，信号调理器A的输出端分别通过高速A/D转换器和高速比较器连接FPGA的信号输入端，FPGA的数据端设置连接存储器，其输出端连接处理器的数据端。高频互感器为高频电流互感器，其截止频率范围是2-50 MHz。所述高速信号采集单元的采样频率范围是2-100MHz。
所述的集线箱内部设置金属屏蔽罩，金属屏蔽罩包裹高速信号采集单元和处理系统，金属屏蔽罩内设置散热风扇，散热风扇通过USB接口与处理系统连接，金属屏蔽罩和集线箱的底面两侧设置镂空通风孔，金属屏蔽罩和集线箱之间填充过滤纤维棉。使用过程中，金属屏蔽罩减少外界电磁场对高速信号采集单元和处理系统的电磁干扰，镂空通风孔、过滤纤维棉和散热风扇配合使用，减少集线箱内粉尘的带入量，降低集线箱内环境温度，保护高速信号采集单元和处理系统正常工作。
互感器是卡扣状结构或平板状结构。
其中优选方案是：
所述的处理器的通讯端通过以太网芯片连接网络。通过以太网将数据以网络通讯方式上传到上位机。使用者除了在单机上监测运行状态外，还可以通过网络汇集、单一调用，分析和处理。
所述的处理系统的输入端设置变电站电压采集单元，所述的变电站电压采集单元包括在变电站母线二次侧PT的开口三角处安装电压互感器、信号调理器B和A/D转换器，A/D转换器连接FPGA的信号输入端。电压互感器采集变电站母线二次侧PT开口三角电压信号，经信号调理电路进行增益调整送给A/D转换器。
与现有技术相比较，本实用新型具有以下有益效果是：
1、可以实现电力电缆在线故障预警，并且能明确指示故障点距离;
2、可以实现电力电缆外护套绝缘状态监测;
3、可以监测供电变压器零序电压变化，以减少装置误报率;
4、不改变电缆运行方式和结构，不占用现有系统资源,在电缆上安装高频电流互感器，安全可靠;
5、系统具有GPS通讯、组网通讯、数据交换与上传的功能，可作为电力供电上位机系统平台前端监测设备使用，配置灵活。
6、采用金属屏蔽罩、过滤纤维棉和散热风扇，增强集线箱抗电磁干扰能力，提高系统对高温高粉尘环境的适应能力。
附图说明
图1本实用新型的高速信号采集和数据处理系统的原理方框图；
图2中FPGA实施例的内部原理方框图；
图3为集线箱立体结构示意图；
图4为集线箱内部结构俯视示意图；
其中：1、接线孔，2、过滤纤维棉，3、镂空通风孔，4、电子线路板，5、散热风扇，6、金属屏蔽罩，7、集线箱外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1、图2所示，电力电缆故障预警测距系统，包括被测电缆、集线箱和电源单元，集线箱设置高速信号采集单元和处理系统，在被测电缆设置高频互感器，高频互感器的输出端连接高速信号采集单元，电源单元的输出端连接处理系统的电源端口。
高速信号采集单元包括信号调理器A、高速A/D转换器和高速比较器，处理系统包括FPGA、动态存储器和处理器，高频互感器的输出端连接信号调理器A的输入端，信号调理器A的输出端分别通过高速A/D转换器和高速比较器连接FPGA的信号输入端，FPGA的数据端设置连接存储器，其输出端连接处理器的数据端。
集线箱内部设置金属屏蔽罩6，金属屏蔽罩6包裹高速信号采集单元和处理系统，金属屏蔽罩6内设置散热风扇5，散热风扇5通过USB接口与处理系统连接，金属屏蔽罩6和集线箱的底面两侧设置镂空通风孔3，金属屏蔽罩6和集线箱之间填充过滤纤维棉2。使用过程中，金属屏蔽罩6减少外界电磁场对高速信号采集单元和处理系统的电磁干扰，镂空通风孔3、过滤纤维棉2和散热风扇5配合使用，减少集线箱内粉尘的带入量，降低集线箱内环境温度，保护高速信号采集单元和处理系统正常工作。
处理器的通讯端通过以太网芯片连接网络。通过以太网将数据以网络通讯方式上传到上位机。使用者除了在单机上监测运行状态外，还可以通过网络汇集、单一调用，分析和处理。
电力供电上位机系统平台的输出端设置显示器和蜂鸣器。可以直观的读取数据和提醒报警。
FPGA即可编程逻辑门阵，包括高速A/D接口、门限逻辑控制、动态随机存储器接口、命令寄存器和处理器接口，其模块结构方式为普通现有技术。使用时，高速A/D接口连接高速A/D转换器的输出端，门限逻辑控制连接高速比较器，动态存储器接口连接动态存储器DRAM，处理器接口连接处理器的输入端。
工作原理和使用过程：
被测电力电缆，穿过卡扣状高频电流互感器（或平板状高频电流互感器固定在被测电缆上），该互感器的输出端接到集线箱，该集线箱由超高速信号采集、低速信号采集和数据处理系统等构成。
由高频互感器采集到的截止频率范围是2-50 MHz的电磁暂态信号，经信号调理电路进行增益调整和低通滤波送给高速模数转换和高速比较器。在现场可编程逻辑门阵的控制下，根据高速比较器的输出决定是否启动高速模数转换和存储，中央处理器通过中断得到数据有效信息，经过算法处理，通过以太网将数据以网络通讯方式上传到上位机。
实施例2：
在实施例1的基础上，处理系统的输入端设置变电站电压采集单元，所述的变电站电压采集单元包括在变电站母线二次侧PT的开口三角处安装电压互感器、信号调理器B和A/D转换器，A/D转换器连接FPGA的信号输入端。由电压互感器采集变电站母线二次侧PT开口三角电压信号，经信号调理电路进行增益调整送给A/D转换器。
本实用新型中提及的处理器和FPGA的设置、输入、存储和使用，为普通计算机专业人员所掌握。