一种用于电缆故障在线测距的GPS对时精度检验方法与流程

一种用于电缆故障在线测距的gps对时精度检验方法
技术领域
1.本发明涉及电力电缆技术领域，尤其是涉及一种用于电缆故障在线测距的gps对时精度检验方法。


背景技术：

2.随着gps技术的发展，使得基于gps的精确对时双端行波法得以实现。双端行波法是通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障位置，其测距精度不受线路长度、故障位置、故障类型、接地电阻等因素的影响。对于电缆故障在线测距来说，关键是测距装置能够准确记录故障行波到达线路两端的时间。传统的输电线路行波测距对误差要求不高，一般要求500米内，对应gps对时误差为1微秒，电缆故障在线测距要求gps对时误差应在几十纳秒以内，以保证故障定位误差在十米以内。
3.目前，应用于电力设备的gps对时系统主要由以下方法实现：硬对时、软对时、编码对时。gps对时方案日臻完善，不论是硬软对时结合还是编码对时的改进都大大地提高了对时的精度，但是验证gps对时精度的方法却寥寥无几。因此，急需一种检验多台电缆故障在线测距装置gps对时精度的方法，以便验证电缆故障在线测距的定位精度。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在电缆故障在线测距定位精度验证不足的缺陷，根据电缆故障在线测距的触发原理，提供一种操作简单、实现方便的用于电缆故障在线测距的gps对时精度检验方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种用于电缆故障在线测距的gps对时精度检验方法，包括以下步骤：
7.采集电缆故障行波信号，并从该电缆故障行波信号中提取行波波头特征信号；
8.通过脉冲发生器模拟所述行波波头特征信号，生成脉冲信号，并分别传输至多个电缆故障在线测距装置，每个所述电缆故障在线测距装置均完成gps时间同步；
9.获取每个电缆故障在线测距装置记录的脉冲信号触发时间，将各个脉冲信号触发时间两两作差作为gps对时误差。
10.进一步地，所述脉冲发生器连接各个电缆故障在线测距装置之间的信号输出线的长度相等。
11.进一步地，所述脉冲发生器包括脉冲发生单元、显示单元、操作单元和第一控制单元，所述第一控制单元分别连接脉冲发生单元、显示单元和操作单元，所述脉冲发生单元用于产生不同脉冲宽度、幅值、上升时间的脉冲信号；所述操作单元用于设定脉冲参数；所述显示单元用于显示当前设定的脉冲参数；所述第一控制单元用于接收脉冲参数信号然后传输给显示单元，并且根据脉冲参数信号计算获取脉冲指令然后发送给脉冲发生单元。
12.进一步地，通过设置不同的脉冲宽度、幅值和上升时间，模拟电缆故障信号中不同的行波波头特征信号。
13.进一步地，所述电缆故障在线测距装置包括gps对时单元、触发单元、第二控制单元和后台数据单元，所述第二控制单元分别连接gps对时单元、触发单元和后台数据单元，所述gps对时单元用于接收gps卫星信号，从而获取时间信息发送至第二控制单元；所述触发单元用于接收脉冲信号，从而生成触发信号和脉冲数据并发送至第二控制单元；所述第二控制单元用于根据接收到的触发信号记录触发时间，将触发时间和接收到的脉冲数据发送至后台数据单元；所述后台数据单元用于存储第二控制单元传输的触发时间和脉冲数据。
14.进一步地，通过在同一脉冲信号下进行多次测试获取gps对时误差的平均值，作为最终的gps对时误差检验结果。
15.进一步地，通过直接调用电缆故障在线测距装置中存储的行波波形数据作为所述电缆故障行波信号。
16.进一步地，通过示波器和行波信号传感器从电缆上采集电缆故障行波信号。
17.进一步地，所述行波信号传感器包括电压行波传感器或电流行波传感器。
18.进一步地，获取电缆故障行波信号后通过测量行波波头的上升时间、幅值以及脉冲宽度，得到多组电缆故障的行波波头特征信号。
19.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
20.(1)针对电缆故障在线测距的gps对时误差，提出了一种操作简单、实现方便的检验方法，通过模拟故障信号的行波波头特征信号，并分别传输至各个经过时间同步的电缆故障在线测距装置，从而分别对比信号触发时间，得出gps对时误差。
21.(2)本方法可同时测试两台以上的电缆故障在线测距装置，多台装置触发时间两两作差求得时间差，提高检验gps对时精度效率。
22.(3)本方法提出脉冲发生器的设置可模拟多种电缆故障行波波头，多次测试验证现场不同故障情况下的装置的触发有效性。
附图说明
23.图1为本发明实施例中提供的一种用于电缆故障在线测距的gps对时精度检验方法的系统框图；
24.图2为本发明实施例中提供的一种电缆故障在线测距装置的系统框图；
25.图3为本发明实施例中提供的一种脉冲发生器的系统框图。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
30.需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
32.实施例1
33.如图1所示，本实施例提供一种用于电缆故障在线测距的gps对时精度检验方法，包括以下步骤：
34.采集电缆故障行波信号，并从该电缆故障行波信号中提取行波波头特征信号；
35.通过脉冲发生器模拟行波波头特征信号，生成脉冲信号，并分别传输至多个电缆故障在线测距装置，每个电缆故障在线测距装置均完成gps时间同步；
36.获取每个电缆故障在线测距装置记录的脉冲信号触发时间，将各个脉冲信号触发时间两两作差作为gps对时误差。
37.脉冲发生器连接各个电缆故障在线测距装置之间的信号输出线的长度相等。
38.相当于，本方案首先提取电缆故障发生时采集到的行波波头特征，通过脉冲发生器模拟该波头信号，然后使用该信号触发多台gps同步完成的电缆故障在线测距装置，最终在在线测距装置后台查看记录的触发时间，将多台装置的触发时间相互之间作差即为gps对时误差。
39.结构上，本方案包含脉冲发生器和电缆故障在线测距装置，使用脉冲发生器触发电缆故障在线测距装置。其中，脉冲发生器包含脉冲发生单元、显示单元、操作单元和控制单元；电缆故障在线测距装置包含gps对时单元、触发单元、控制单元和后台数据单元。使用该检验方法时，电缆故障在线测距装置至少为2台。
40.具体地，如图，脉冲发生器包括脉冲发生单元、显示单元、操作单元和第一控制单元，第一控制单元分别连接脉冲发生单元、显示单元和操作单元，脉冲发生单元用于产生不同脉冲宽度、幅值、上升时间的脉冲信号；操作单元用于设定脉冲参数；显示单元用于显示当前设定的脉冲参数；第一控制单元用于接收脉冲参数信号然后传输给显示单元，并且根据脉冲参数信号计算获取脉冲指令然后发送给脉冲发生单元。
41.通过在脉冲发生器中设置不同的脉冲宽度、幅值和上升时间，模拟电缆故障信号中不同的行波波头特征信号。
42.如图2所示，电缆故障在线测距装置包括gps对时单元、触发单元、第二控制单元和
后台数据单元，第二控制单元分别连接gps对时单元、触发单元和后台数据单元，gps对时单元用于接收gps卫星信号，从而获取时间信息发送至第二控制单元；触发单元用于接收脉冲信号，从而生成触发信号和脉冲数据并发送至第二控制单元；第二控制单元用于根据接收到的触发信号记录触发时间，将触发时间和接收到的脉冲数据发送至后台数据单元；后台数据单元用于存储第二控制单元传输的触发时间和脉冲数据。通过在同一脉冲信号下进行多次测试获取gps对时误差的平均值，作为最终的gps对时误差检验结果
43.提取电缆故障行波波头特征包含两种实现方式：一是通过直接调用电缆故障在线测距装置中存储的行波波形数据作为电缆故障行波信号；二是通过示波器和行波信号传感器从电缆上采集电缆故障行波信号，行波信号传感器包括电压行波传感器或电流行波传感器。
44.使用时，提取电缆故障行波波头的上升时间、幅值和脉冲宽度特性后，根据提取的行波波头特性，设置脉冲发生器的上升时间、幅值和脉冲宽度。使用信号输出线连接脉冲发生器和多台电缆故障在线测距装置的触发口，输出脉冲发生器脉冲信号，查看电缆故障在线测距装置的后台触发时间，计算两台装置之间的触发时间差。电缆故障行波特性与电缆长度、故障位置和故障性质有关，可使用脉冲发生器摸拟多个故障行波波头(不同上升时间、幅值和脉冲宽度)；为减少因触发引起的gps对时精度误差，由脉冲发生器至两台或多台电缆故障在线装置的信号输出线应相等长度；根据检验方法的原理，本方法用作两台以上电缆故障在线测距装置gps对时精度的检验方法，为得到更为准确的时间差结果，同一触发条件下应多次测试取平均值。
45.本实施例中上述方案的具体实现过程包括以下步骤：
46.s1：提取电缆故障行波波头特征。此步骤有两种实现方式，一是直接调用电缆故障在线测距装置后台数据单元中的行波波形数据；二是使用示波器和电缆故障在线测距装置配备的电压/电流行波传感器采集电缆故障行波。获得多个电缆故障行波波形后，分析测量行波波头的上升时间、幅值以及脉冲宽度，得到多组电缆故障行波波头特征。
47.s2：等待多台装置gps同步。将多台电缆故障在线测距装置上电，并观察gps对时单元指示状态，等待完成gps时钟同步完成。
48.s3：模拟电缆故障行波波头特征。根据步骤1提取的电缆故障行波波头特征，在脉冲发生器的操作单元设定相应的脉冲上升时间、幅值和脉冲宽度。
49.s4：使用脉冲发生器同时触发多台电缆故障在线测距装置。使用等长的信号输出线连接脉冲发生器至多台电缆故障在线测距装置的触发口，并由脉冲发生单元输出脉冲信号。
50.s5：取装置记录并统计。每台电缆故障在线测距装置触发后自动根据gps时钟记录触发时间并存储，读取每台装置后台数据单元的数据，统计所有装置的触发时间，计算两台装置之间的时间差，并在同一条件下多次测试取平均值。
51.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。