用于对埋地电缆的电缆故障进行精细定位的方法与流程

本发明涉及一种用于对用于电能传输的埋地电缆的电缆故障进行精细定位的方法，其中利用移动的精细定位装置基于事先通过预定位确定的电缆故障的大致位置来确定电缆故障的精确位置，其中借助于移动的精细定位装置来确定电缆的故障位置距该移动的精细定位装置的当前位置的距离。

背景技术：

在用于传输电能的埋地电缆中可能发生故障，所述故障使得有必要在故障位置的区域中进行电缆修复。在此情况下可以涉及低压电缆、中压电缆或高压电缆。为了能够执行修复，首先需要对电缆故障进行定位。对此，方法是已知的。

在用于定位电缆故障的已知方法中，首先进行预定位（粗略定位）。对此的一个示例是二次多重脉冲方法（sekundär-mehrfachimpulsmethode），其中涉及适用于高阻抗电缆故障的高压测量技术。为了定位电缆故障，检测电压脉冲在电缆末端处的第一反射以及由闪络（überschlag）在故障位置处造成的第二反射。另外，已知用于预定位的其他方法，例如，衰减和icm。

作为这种预定位的结果，获得在预定位信号的馈入地点和故障位置之间的电缆长度。因此，在已知的电缆路线（=电缆在土壤中的走向）的情况下，可以确定电缆故障的位置。对于电缆路线来说，要么存在地理数据可供使用，要么需要确定埋地电缆的敷设线路。敷设线路（=电缆走向）的这种确定例如通过将音频馈入到与电网分离的地下电缆中和在地面上沿着电缆路线引导的搜索线圈来执行。

然而，用于预定位的已知方法仅提供电缆的故障位置的大致位置。对此的原因尤其是，在沿着电缆路线敷设电缆时，发生与最短走向或大或小的偏差。因此，敷设深度可变化，可存在电缆环线，等等。总的来说，得出电缆故障的预定位的不准确性，其大多在馈入测量信号的位置和电缆故障之间的电缆长度的1％至10％的范围内。因此根据该线路的长度，电缆故障的实际位置与通过预定位确定的电缆故障的大致位置之间的偏差可以在几米到几十米的范围内。

还已经已知的是，在地图上显示所确定的电缆故障的大致位置。借助于通常位于测量车中的预定位装置来进行预定位，所述预定位装置位于电缆站的区域中，一系列的电缆从该电缆站出发。这些电缆的走向被已知为所谓的“gis数据”并且可以存储在预定位装置中。在用户已经输入电缆的在何处进行预定位的起点之后，在确定电缆故障的距离之后，电缆故障的大致位置可以在预定位装置的显示单元上示出的地图中显示。预定位装置还可以具有gps接收器，使得测量车的位置也可以显示在地图中。于是，执行故障定位的人可以借助于卫星导航前往电缆故障的大致位置。

为了然后在事先执行的预定位（粗略定位）的基础上确定电缆故障的精确位置，以便在该位置处在后面的过程中可以执行挖掘工作，已知声学的精细定位方法。在这种情况下，借助冲击电压发生器将冲击电压脉冲馈入到电缆中。这些高能脉冲引起在电缆中传播的电压脉冲，该电压脉冲在故障位置处导致闪络。在此，产生在电缆故障的周围环境中利用地面麦克风在声学上可探测到的信号。现在可以利用地面麦克风搜索击穿噪声的最高幅度的位置，以确定电缆故障的位置。在每次测量时，地面麦克风放在地基上并且等待下一个冲击电压脉冲和由此触发的声学信号。但是，以这种方式进行故障搜索非常耗时。

该方法的改进在于，确定电缆的故障位置距移动的精细定位装置的当前位置的距离。为此，除了用于探测声学信号的地面麦克风之外，移动的精细定位装置还具有电磁传感器，利用该电磁传感器探测经由电缆传输的冲击电压脉冲和由此出现的电磁场。在该探测到的电磁信号和探测到的声学信号之间存在检测到的时间差。该时间差对应于声音从故障位置直至移动的精细定位装置所需的时间（其中相比之下冲击电压脉冲的传播时间可忽略不计）。因此，根据该确定的时间差，可以确定故障位置距移动的精细定位装置的当前位置的距离。该距离显示在移动的精细定位装置的显示器上。因此，定位电缆故障的人可以在其重复测量时查明距故障位置的距离是否减小。如果该距离具有最小值，则该人直接位于电缆的故障位置上方。搜索电缆故障的精确位置由此被显著简化。

例如，从ep2405279a2中可知声学精细定位方法，其中评估声学信号和冲击电压脉冲之间的时间差，以确定距电缆故障的距离。在该文献中涉及一种方法，其中即使在非常嘈杂的周围环境条件下也可以执行声学的精细定位。

除了在发生电缆故障之后所使用的用于故障定位的装置之外，还已知一种用于在运行中对电缆进行永久监控的所谓“在线监控（online-monitoring）”。为此使用固定安装的静止的监控装置。

从cn105676074a中已知一种用于对以架空线形式敷设的高压线进行在线监控的装置。测量单元以5km至50km的距离安装在高压线杆上，由所述测量单元探测在闪络情况下出现的行波。借助于gps进行时间同步，并且在基站处评估行波到达之间的时间差，以便近似地确定故障位置的位置。

技术实现要素：

本发明的任务是，在用于开头所述类型的精细定位的方法中对找出电缆故障的精确位置进行进一步简化。根据本发明，这通过具有权利要求1的特征的方法实现。

在本发明的方法中，借助精细定位装置的gps接收器检测精细定位装置的当前位置。根据该检测到的精细定位装置的当前位置、电缆的故障位置距精细定位装置的当前位置的所确定的距离以及存储在精细定位装置中的电缆的走向来确定电缆故障的至少一个可能的精确位置。在精细定位装置的显示器上，在电缆故障的大致位置的周围环境的在精细定位装置上所存储的地图中或者在由精细定位装置的照相机所拍摄的图像中显示电缆故障的精确位置的至少一个目标地点。

优选地，在精细定位装置的不同的当前位置处执行至少两次测量。由此使得能够获得电缆故障的精确位置的明确结果，该精确位置然后作为目标地点在精细定位装置的显示器上显示在所存储的地图中或者由照相机所拍摄的图像中。

因此，通过根据本发明的方法直接在地图中或者在图像中向用户显示电缆故障的精确位置的至少一个目标地点、优选地恰好一个目标地点，使得该用户可以径直地向该目标地点移动。找出电缆故障的精确位置以在那里执行挖掘工作来暴露和修复电缆，由此可以被简化和加速。

附图说明

下面根据附图阐述本发明的其他优点和细节。在附图中：

图1示出精细定位的示意图；

图2示出精细定位装置的原理图；

图3示出用于说明确定电缆故障的可能的精确位置的图示；

图4示出对应于图3的、在执行第二次测量之后的图示；

图5示出精细定位装置的显示器的图示；

图6示出对应于图2的、针对本发明经修改的实施方式的原理图；

图7示出根据本发明的经修改的实施方式的精细定位装置的显示器的图示。

具体实施方式

下面根据附图描述用于精细定位的根据本发明的方法。图1以示意图示出了用于传输电能的埋地电缆1。该埋地电缆可以是低压电缆（1kv以下）、中压电缆（1kv至60kv）或高压电缆（>60kv，例如110kv、220kv或380kv）。在故障位置f处，电缆具有电缆故障，尤其是高阻抗电缆故障或间歇性电缆故障。电缆故障的大致位置u通过已知的预定位（粗略位置）来确定。

为了对电缆故障进行精细定位（=再定位（nachortung）），借助于连接到电缆处的冲击电压发生器2将冲击电压脉冲3馈送到电缆1中。例如，每三秒钟进行冲击电压脉冲的馈入。与之相对地，各个冲击电压脉冲之间的间隔也可以具有不同的值，但优选地所述间隔在1s和10s之间的范围内。

冲击电压脉冲的高度还可以取决于待检查的电缆的类型。一般，冲击电压脉冲的高度将高于1kv，例如在低压电缆情况下在2至5kv的范围内。在中压和高压电缆的情况下，电压脉冲的高度一般高于5kv，例如在10至40kv的范围内。有利地，可以在冲击电压发生器处调节电压脉冲的高度。有利地，由冲击电压发生器至少覆盖2kv至30kv的可调节范围，其中所覆盖范围也可以更大。

定位电缆故障的人4携带移动的精细定位装置5。在所示的实施例中，该移动的精细定位装置包括两个分开的设备，即检测单元6和显示单元7。在该实施例中，检测单元6和显示单元7之间的数据传输以无线方式进行，例如借助于蓝牙，但也可以有线方式进行。

检测单元6具有地面麦克风8和电磁传感器9。从地面麦克风8和电磁传感器9输出的信号由模拟电路检测，被a/d转换并输送给微处理器单元。模拟电路、a/d转换器和微处理器单元在图2中示意性地示出为电子信号处理单元10。另外，数据借助于发送器11传输到显示单元7的接收器12。在微处理器单元13中评估所接收的数据，并且由微处理器单元13操控显示器14。在微处理器单元13中，示意性地表明微处理器15和存储器16。微处理器单元13一般具有在图2中未示出的其他构件。

此外，显示单元7具有与微处理器单元13连接的gps接收器17用于接收gps信号。

如果从显示单元7也应当将数据传输到检测单元6（这一般是适宜的），则发送器11和接收器12分别被构造为收发器单元。在有线数据传送的情况下，也可以省略发送器11和接收器12。于是，可要么在显示单元7中要么在检测单元6中设置仅仅一个微处理器单元，所述微处理器单元具有至少一个微处理器15和存储器16。

显示单元可以是智能手机或平板电脑。可以使用商业上可获得的、被相对应地设立的智能手机或平板电脑。但是，显示单元也可以专门为此应用而构造。

在经修改的实施方式中，检测单元6和显示单元7也可以连接至共同的设备。

从地面麦克风接收的信号可以输出到耳机和/或扬声器，使得用户获得声学反馈。

为了执行电缆故障的精细定位，利用冲击电压发生器2将重复的冲击电压脉冲3馈入到电缆1中。冲击电压脉冲3分别导致电缆1的故障位置f处的闪络，由此产生声学脉冲18形式的声学信号。该声学脉冲18在围绕电缆1的土壤19中的所有方向上传播。

当馈入到电缆1中的冲击电压脉冲3通过移动的精细定位装置5下方的区域时，由此引起的电磁信号被电磁传感器9作为电磁脉冲探测到。该探测到的电磁脉冲被微处理器单元13用作第一触发器，该第一触发器触发时间测量。当由地面麦克风8接收到通过冲击电压脉冲触发的闪络所引起的声学脉冲18并且相应的信号被输出到微处理器单元13时，这被微处理器单元13用作第二触发信号，该第二触发信号结束所述时间测量。从第一和第二触发信号之间的经过时间δt中确定电缆1的位于土壤中的实际故障位置f距精细定位装置5的当前位置a1的距离s1。在此情况下，冲击电压脉冲在移动的精细定位装置5的当前位置的区域与故障位置f之间的运行时间或通过冲击电压脉冲引起的、由电磁传感器9探测到的电磁脉冲的传播时间可以被忽略，因为声学脉冲的传播速度va，也就是土壤19中的声音速度，明显更小。因此，距离s1确定为：

s1=va•δt。

电缆1的实际故障位置f距移动的精细定位装置5的当前位置a1的距离的确定是已知的并且也被称为“重合方法”。

借助于移动的精细定位装置5的gps接收器17检测移动的精细定位装置5的当前位置a1。在移动的精确定位装置5的存储器16中，还存储电缆1的地理走向，即其敷设线路。为此，电缆走向的现有地理数据可以事先已经存储在存储器16中，例如通过从gis数据库传输。电缆走向也可以已由用户输入。如果电缆的确切走向未知，则必须事先确定该走向。如已经提到的，用于确定电缆走向的方法是已知的。

根据所确定的、实际故障位置f距精细定位装置的当前位置a1的距离s结合通过gps接收器所确定的精细定位装置的当前位置a1以及在精细定位装置5中所存储的电缆1的走向，由精细定位装置5确定电缆故障的可能的精确位置p1。这得出具有半径s1和精细定位装置5的当前位置a1作为中心的圆与所存储的电缆1的走向的交点。

电缆故障的实际的精确位置p1是在实际故障位置f垂直上方的地面20上的位置。因此，在确定电缆故障的可能的精确位置p1时，必要时可以考虑电缆1的敷设深度，该敷设深度是已知的或者针对该敷设深度可以使用常见的标准值。对于圆的半径，于是可以代替s1而使用值s1^'（=精确定位装置5的当前位置a1距在实际故障位置f垂直上方的、电缆故障在地面20上的精确位置p1的距离）。s1和s1^'之差可以近似地、但也可以被忽略。

在该实施例中得出圆与电缆走向的两个交点，也就是电缆故障的两个可能的精确位置p1。还可能得出两个以上的交点并因此得出电缆故障的两个以上可能的精确位置p1，尤其是当电缆1具有分叉或者以s形或u形走向时。

通过利用移动的精细定位装置5的经改变的当前位置a2进行至少一次另外的测量，可以确定电缆故障的明确的精确位置，也即电缆故障的唯一一个可能的精确位置。如果在第一次测量之后移动的精细定位装置5的位置改变，则移动的精细定位装置5的现在的当前位置a2与故障位置f之间的所确定的距离也改变。该改变了的距离在图4中录入为s2（再次，考虑到电缆1的敷设深度，可以替代地使用校正的距离s2'）。以移动的精细定位装置5的现在的当前位置a2作为中心和s2（或s2'）作为半径的圆又在该实施例中形成与电缆1的走向的两个交点，这两个交点示出电缆故障的可能的精确位置p2。从第一次测量中获得的电缆故障的可能的精确位置p1在图4中通过虚线十字示出。在实际的故障位置f的区域中，从不同的测量中所获得的电缆故障的可能的精确位置p1、p2在很大程度上一致，测量误差除外（例如，由于没有对电缆1的敷设深度进行考虑或者没有准确地进行考虑）。在也就是在两次或更多次测量中已经获得的电缆故障的可能的精确位置p1、p2位于公差范围b内的地方，规定电缆故障的目标地点并且不采纳彼此间具有大于b的距离的其他可能的精确位置p1、p2。该目标地点z显示在移动的精细定位装置5的显示器14上，而且显示在事先已存储在精细定位装置5上的地图上。因此，事先存储在精细定位装置上的地图在任何情况下都包括在预定位方法中所确定的电缆故障的大致位置u（其中该地图优选地包含至少一个在预定位中所确定的电缆故障的大致位置u周围500m的范围）。该地图可以从一开始就存储在精细定位装置5中，或者也可以针对相应的应用情况从互联网下载。如从图5中可以看出的，在地图中示出街道走向21。另外，示出了电缆1的走向。此外，示出了移动的精细定位装置5的当前位置a1。优选地，还示出了在预定位中所确定的电缆故障的大致位置u。

地图中所示出的目标地点z可以是在最后一次执行的测量中所确定的电缆故障的可能的精确位置p2，其位于公差范围b内。而且，从多次事先的测量中所获得的、位于公差范围b内的电缆故障的可能的精确位置p1、p2可以表示为（通过测量误差彼此间偏差最小的）目标地点z。替代于此地，例如，在两次或更多次事先测量中已经确定的、位于公差范围b内的电缆故障的可能的精确位置p1、p2的平均值可以表示为目标地点z。

公差范围b可以是在各次测量中获得的电缆故障的精确位置p1、p2之间的预给定的最大距离。公差范围b还可以取决于精细定位装置5的当前位置a1和电缆1的实际故障位置f之间的所确定的距离s，其中公差范围b在距离s较小的情况下适宜地被选择为比在距离s较大的情况下更小。

在目标地点z显示在显示器7上在地图中之后，执行精细定位的人4可以直接前往目标地点z。在那里，还可以通过响度的水平测量来验证实际故障位置的定位。

因此，通过根据本发明的方法为用户实现了非常省时和可靠的精细定位。

下面根据图6和7阐述本发明的经修改的实施方式。除了在下面描述的差异之外，该经修改的实施方式对应于事先描述的实施方式，并且对该事先描述的实施方式的描述与所描述的可能的修改一起是对应地可应用的。

与事先描述的实施方式不同的是，为了将该至少一个目标地点z显示在移动的精细定位装置5的显示器14上，用户利用移动的精细定位装置5的照相机23拍摄电缆故障的大致位置u的周围环境的图像（照片），并且在该图像中显示至少一个目标地点z（参见图7）。因此，实际故障位置的至少一个、优选地恰好一个目标地点z被渐显到由精细定位装置的照相机所拍摄的真实图像中。如果目标地点z（或目标地点z中的至少一个）位于照相机所拍摄的图像之外，则将这相应地用信号发送给用户。

本发明的该经修改的实施方式也可以与本发明的先前描述的实施方式组合，其中对于用户来说可选择在显示器中显示地图还是显示由照相机拍摄的图像。

本发明的不同的进一步改进是可设想的和可能的。因此，例如，事先通过微处理器单元13所描述的评估也可以完全或部分地在检测单元6的微处理器单元中执行。

附图标记列表

1电缆

2冲击电压发生器

3冲击电压脉冲

4人

5移动的精细定位装置

6检测单元

7显示单元

8地面麦克风

9电磁传感器

10电子信号处理单元

11发送器

12接收器

13微处理器单元

14显示器

15微处理器

16存储器

17gps接收器

18声学脉冲

19土壤

20地面

21街道走向

22电磁脉冲

23照相机

f电缆的故障位置

u电缆故障的大致位置

a1，a2精细定位装置的当前位置

p1，p2电缆故障的可能的精确位置

b公差范围

z目标地点。