GIS故障定位装置及系统的制作方法

本申请涉及高压电力系统技术领域，特别是涉及一种gis故障定位装置及系统。

背景技术：

gis(gasinsulatedmetal-enclosedswitchgear,气体绝缘金属封闭开关)是一种由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器和母线等各种控制和保护电器组合而成的电器元件。

gis现场全部安装完毕后进行的交流耐压试验是检验gis设备绝缘性能的重要试验之一。目前交流耐压试验中击穿定位主要采用超声波定位方法进行。现有的gis超声定位系统采用有线传输方式，将超声波传感器采集到的信号经过信号处理接入到示波器中显示或相应的中央处理设备进行处理分析。

交流耐压试验过程中的击穿是在短时间内瞬时发生的。由于超声定位系统的信息采集通道一般只有4个，因此，在gis交流耐压试验过程中需要布置大量超声波传感器。因为超声波传感器数量多，超声波信号采集点多。所以，在交流耐压试验中，gis故障定位的精确度低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对在交流耐压试验中，gis故障定位的精确度比较低的问题，提供一种gis故障定位装置及系统。

一种gis故障定位装置，包括：

多个超声波传感器，用于检测多个gis故障点被击穿时产生的超声波信号，并将所述超声波信号转换为模拟电信号；

多个数据采集设备，分别与所述多个超声波传感器信号连接，用于采集所述模拟电信号，并将所述模拟电信号转化为数字信号；

同步设备，与所述多个数据采集设备分别信号连接，用于产生同步信号，并将所述同步信号发送至所述数据采集设备；

所述数据采集设备，用于在接收到所述同步信号时，初始化之前所有所述数字信号；

处理器，与所述多个数据采集设备分别信号连接，用于接收所述数字信号，并根据所述数字信号与基点信号的时差，确定所述多个gis故障点的所在位置。

在一个具体实施例中，所述同步设备包括：

射频组件，用于接收卫星信号，并对所述卫星信号进行放大和混频处理形成射频信号；

中频滤波组件，与所述射频组件信号连接，用于接收所述射频信号，并将所述射频信号转化为数字中频信号；

基带组件，分别与所述中频滤波组件和所述多个数据采集设备信号连接，用于接收所述数字中频信号，并对所述数字中频信号进行解扩和解调形成所述同步信号。

在一个具体实施例中，所述射频组件包括：

北斗信号接收器，用于接收空中北斗卫星信号；

射频芯片，与所述北斗信号接收器信号连接，用于将所述北斗卫星信号转化为所述射频信号。

在一个具体实施例中，所述gis故障定位装置还包括：

中控设备，分别与所述多个数据采集设备和所述处理器信号连接；所述中控设备用于按周期保存一个特征信号，并将所述特征信号发送至所述处理器。

在一个具体实施例中，每个所述数据采集设备包括：

计数时钟，与所述同步设备信号连接，用于记录所述同步信号的发送时间；

初始化电路，与所述计数时钟信号连接，用于在接收到所述同步信号时，初始化之前所有接收到的所述数字信号。

在一个具体实施例中，所述处理器用于当预设时间与所述同步信号的发送时间相同时，根据所述特征信号与所述基点信号的时差，确定所述多个gis故障点所在位置。

在一个具体实施例中，所述同步信号为秒脉冲信号。

在一个具体实施例中，所述处理器为数字信号处理芯片。

在一个具体实施例中，所述多个数据采集设备与所述同步设备之间无线连接；所述同步设备与所述处理器之间无线连接。

一种gis故障定位系统，包括：

如上述的gis故障定位装置；

控制终端，与所述处理器信号连接。

所述gis故障定位装置通过多个超声波传感器、多个数据采集设备对gis故障点产生的超声波信号进行采集并处理为数字信号。与此同时，所述gis故障定位装置通过设置有同步设备。所述同步设备产生同步信号，并将所述同步信号发送至所述多个数据采集设备。所述多个数据采集设备在接收到所述同步信号后，初始化之前所有所述数字信号。从而使得所述处理器对于多个数据采集设备产生的所述数字信号的计数均从同一时刻开始，也就是说所述gis故障定位装置对于所述多个gis故障点的数据处理也具备了同时性。所述处理器根据所述数字信号与基点信号的时差或者所述数字信号之间的时差便可确定所述多个gis故障点的具体位置。从而解决了在交流耐压试验中，gis故障定位的精确度比较低的技术问题，达到了提高gis故障定位准确度的技术效果。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的gis故障定位装置结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的gis故障定位装置部分结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的gis故障定位装置同步设备电路示意图；

图4为本申请一个实施例提供的gis故障定位装置数据采集设备结构示意图；

图5为本申请一个实施例提供的gis故障定位装置结构示意图；

图6为本申请一个实施例提供的gis故障定位装置结构示意图；

图7为本申请一个实施例提供的gis故障定位系统结构示意图。

附图标记说明：

10、gis故障定位装置；20、gis故障定位系统；21、控制终端；100、超声波传感器；200、数据采集设备；210、计数时钟；220、初始化电路；300、同步设备；310、射频组件；320、中频滤波组件；330、基带组件；400、处理器；500、中控设备；600、移动电源；700、指示灯。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的gis故障定位装置及系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请实施例提供一种gis故障定位装置10及系统，适用于任何需要对gis进行故障点定位的环境。本实施例以在耐压试验中，对gis进行故障点定位为例进一步说明。

请参见图1和图2，一种gis故障定位装置10，包括多个超声波传感器100、多个数据采集设备200、同步设备300和处理器400。

所述多个超声波传感器100用于检测多个gis故障点被击穿时产生的超声波信号，并将所述超声波信号转换为模拟电信号。所述gis故障点在被击穿时，会发出不同频段的声波，其中包括有频率高于20000赫兹的所述超声波信号。本实施对于所述超声波传感器100的具体型号不作任何限定，只需实现对于所述超声波信号的感应及将所述超声波信号转化为模拟电信号的功能即可。在使用时，所述多个超声波传感器100可以均匀的间隔设置于所述gis壳体上，也可以根据实际情况以任意规则设置于所述gis壳体上。

所述多个数据采集设备200与所述多个超声波传感器100信号连接。每个所述多个数据采集设备200与所述多个超声波传感器100一一对应，一个所述数据采集设备200与一个所述超声波传感器100对应信号连接。所述多个数据采集设备200用于采集所述模拟电信号，并将所述模拟电信号转化为数字信号。每个所述数据采集设备200可以设置有rs232和rs485串口，每个所述超声波传感器100和每个所述数据采集设备200通过rs232和rs485串口实现连接，从而使得所述多个数据采集设备200实现对于所述模拟电信号数据的自动采集。所述多个数据采集设备200设置有ad转化电路，利用所述ad转化电路将采集到的所述模拟电信号转换为数字信号，为下一步的数据处理做准备。所述多个数据采集设备200可以采用pds-g100w采集单元，但本实施例对于所述数据采集设备200的具体型号和系统不作具体限定，只需具有实现将所述模拟电信号转化为数字信号的功能即可。

所述同步设备300与多个所述数据采集设备200信号连接。所述同步设备300用于产生同步信号，并发送至所述数据采集设备200。所述同步信号可以为时间信号，也可以为幅值信号。所述同步设备300可以通过硬件、软件，或者软件硬件结合。本实施例所述同步设备300可以采用td3015授时定位模组，也可以采用td3020c双模导航定位模块。本实施例对于所述同步设备300不作具体限定，可根据实际情况或者条件具体调整，只需具备向所述数据采集设备200发送所述数据采集设备200可识别的信号的功能即可。

多个所述数据采集设备200还用于在接收到所述同步信号时，初始化之前所有所述数字信号。从而使得所述数据采集设备200对于所述gis故障点的检测具有同步性。

所述处理器400与所述多个数据采集设备200信号连接，用于接收所述数字信号，并根据接收各所述数字信号与基点信号的时差，确定所述多个gis故障点所在位置。所述基点信号可以为所述数据采集设备200在接收所述同步信号后，初始化之前所有所述数字信号后，接收到的第一个所述模拟电信号转化而来的所述数字信号。所述基点信号也可以为任意时刻工作人员定义的某一个数字信号。所述处理器400通过计算所述数字信号之间的时间差便可确定所述多个gis故障点的具体位置。gis故障点距离所述基点信号所在故障点之间的距离l＝超声波速度v×时间差△t。在一个具体实施例中，所述处理器400用于当预设时间与所述同步信号的发送时间相同时，根据所述特征信号与所述基点信号的时差，确定所述多个gis故障点所在位置。所述处理器400可以采用dsp芯片，也可以采用fpga芯片。所述处理器400还可以通过控制开关电路控制所述数据采集设备200的工作模式，例如：唤醒、休眠、启动、停止等。

所述多个超声波传感器100、所述多个数据采集设备200、所述同步设备300与所述处理器400之间可以采用无线连接的方式组成局域网。所述多个数据采集设备200与所述处理器400之间可以采用wifi、蓝牙等无线连接方式连接，组成数据通信网络。所述同步设备300通过无线连接的方式将所述同步信号发送给所述数据采集设备200，从而可以使得所述超声波信号之间的同步时差缩小至300ns内。进一步提高了所述多个数据采集设备200对于所述超声波信号采集的同步性，从而提高了对于所述gis故障点定位的准确性。

本实施例提供的gis故障定位装置10的工作原理如下：

所述gis故障定位装置10在gis壳体表面设有所述多个超声波传感器。所述超声波传感器将所述gis故障点击穿时产生的所述超声波信号转化为所述模拟电信号。所述多个数据采集设备200将采集到的所述模拟电信号转化为所述处理器400可识别处理的数字信号并传输至所述处理器400。同时，所述同步设备300产生同步信号，并将所述同步信号发送至所述多个数据采集设备200。所述多个数据采集设备200在接收到所述同步信号后，初始化之前所有所述数字信号。从而使得所述处理器400对于多个数据采集设备产生的所述数字信号的计数均从同一时刻开始，即，对于所述多个gis故障点的数据处理具备同时性。

所述gis故障定位装置10通过所述多个超声波传感器、所述多个数据采集设备200对所述gis故障点产生的超声波信号进行采集并处理为数字信号。与此同时，所述gis故障定位装置10通过设置有同步设备300。所述同步设备300产生同步信号，并将所述同步信号发送至所述多个数据采集设备200。所述多个数据采集设备200在接收到所述同步信号后，初始化之前所有所述数字信号。从而使得所述处理器400对于多个数据采集设备产生的所述数字信号的计数均从同一时刻开始，也就是说所述gis故障定位装置10对于所述多个gis故障点的数据处理也具备了同时性。所述处理器400通过计算所述数字信号之间的时间差便可确定所述多个gis故障点的具体位置。从而解决了在交流耐压试验中，gis故障定位的精确度比较低的技术问题，达到了提高gis故障定位的准确度的技术效果。

请一并参见图3，本申请一个实施例提供的gis故障定位装置10中，所述同步设备300包括：射频组件310、中频滤波组件320和基带组件330。

所述射频组件310用于接收卫星信号，并对所述卫星信号进行放大和混频处理形成射频信号。所述射频组件310包括北斗信号接收器和射频芯片，所述北斗信号接收器和所述射频芯片信号连接。所述北斗信号接收器接收空中北斗卫星信号，并发送给所述射频芯片。所述射频芯片的射频前端可以采用零/低中频结构，有利于对于所述北斗卫星信号的接收和处理。

所述中频滤波组件320与所述射频组件310信号连接，用于接收所述射频信号，并将所述射频信号转化为数字中频信号。所述射频信号在所述中频滤波组件320中先转化为i/q射频信号，所述i/q射频信号经过相位差90°的本振、混频，然后通过i/q校准消除混频等过程中引入的i/q失配。最后，所述i/q射频信号经过放大后经ad采样产生数字中频信号，为下一步处理做准备。

所述基带组件330的输入端与所述中频滤波组件320信号连接，所述基带组件330的输出端与所述数据采集设备200信号连接。所述基带组件330用于接收所述数字中频信号，并对所述数字中频信号进行解扩和解调形成所述同步信号。所述基带组件330包括基带电路，所述基带电路对经所述中频滤波组件320ad采样输出的数字中频信号进行解扩和解调形成同步信号。所述同步信号可以为秒脉冲信号或其他脉冲信号。

请一并参见图4，在一个实施例中，所述数据采集设备200包括计数时钟210和初始化电路220。

所述计数时钟210与所述同步设备300信号连接，用于记录所述同步信号的发送时间。所述初始化电路220的输入端与所述计数时钟210信号连接，所述初始化电路220的输出端与所述处理器信号连接。所述初始化电路220用于在接收到所述同步信号时，初始化之前所有的所述数字信号。所述初始化电路220可以采用arm芯片，用于控制所述初始化电路220初始化之前所有的所述数字信号。

请一并参见图5，在一个具体的实施例中，所述的gis故障定位装置10还包括中控设备500。

所述中控设备500的输入端与所述多个数据采集设备200信号连接，所述中控设备500的输出端与所述处理器400信号连接。所述中控设备500用于按周期保存一个特征信号，并将所述特征信号发送至处理器400。所述特征信号可以为所述数字信号在每个所述周期中幅值最大的信号，也可以为检测人员预设的一个幅值或幅值范围。

请一并参见图6，在一个具体的实施例中，所述gis故障定位装置还包括移动电源600和指示灯700。

所述移动电源600与多个所述多个超声波传感器100、所述多个数据采集设备200、所述同步设备300、所述处理器400和所述中控设备500均电连接。所述指示灯700与所述移动电源600电连接，通过所述指示灯700指示所述移动电源600的电量变化。在一个具体的实施例中，所述指示灯700数量至少为两个，用于通过所述指示灯发光数量判断所述移动电源的电量变化。例如：所述指示灯700的数量可以为四个，每个所述指示灯700代表25％的电量，用于指示所述移动电源600的目前的剩余电量状况。

请一并参见图7，本申请一个实施例提供的一种gis故障定位系统20，包括上述的gis故障定位装置10和控制终端21。所述控制终端21与所述处理器400信号连接，用于控制所述gis故障定位系统20中的各参数的输入与调节。所述gis故障定位系统20具有上述实施例所有的有益效果，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。