一种基于电力线载波的线缆故障检测装置

技术领域

本发明涉及中压载波技术，具体是一种基于电力线载波的线缆故障检测装置。

背景技术

电力电缆的故障直接关系着整个电力系统的安全运行，因此在电力电缆发生故障时要尽快对故障点进行检测排查并及时消除。目前故障类型主要分为开路故障，低阻故障，高阻故障。由于电力电缆大多埋在地下，想要对故障点进行排查，要耗费大量的人力物力，很大程度上影响了电力供应恢复正常的进度，因此需要一种能够快速检测电缆故障的设备。现有的电力电缆故障检测方法多种多样，主要有低压脉冲反射法，脉冲电压法，脉冲电流法，二次脉冲法。低压脉冲反射法操作简单、技术性要求不高并且测量效果直观、测量的准确率较高。但对于电阻超过100k的短路故障，由于反射波在传输过程中衰减太大，就会难以进行观察。此外，假如发生故障处与测试点离得太近，会观察不到反射波，这种情况下就难以进行测试。

二次脉冲法将操作简单且安全可靠，并且测量结果的准确度高，但该方法要用到的仪器会比其他测试方式要多，由于故障点的电阻要求降到很低,导致故障击穿花费的时间会较长。

而且现有的微处理器工作控制电路具有以下缺点：

当开关单元向MCU电源电路发出开始工作信号时，MCU电源电路开始工作，供电单元通过MCU电源电路后为微处理器提供工作电源。微处理器工作时，需要开关单元持续向MCU电源电路发送工作信号，否则微处理器将停止工作并处于待机状态。

当开关单元向MCU电源电路发出停止工作信号时，MCU电源电路并不会终止工作，此时微处理器处于低功耗状态，并不能关断自身的供电，因此供电单元的部分电量会通过MCU电源电路由微处理器消耗。从而导致产品长时间不用时供电单元(电池)的电量耗尽而损坏。

发明内容

基于存在上述缺陷和不足，本发明提出了一种基于电力线载波的线缆故障检测装置，能够实现实时检测电缆故障，快速分辨故障位置，且准确性高，便于安装、维护。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于电力线载波的线缆故障检测装置，包括主机、从机，其中主机和从机分别包含以下功能模块：

微处理单元，控制载波机的工作和测试数据的处理运算；发送故障检测命令到信号发送单元，控制发送信号；接收模数转换单元转换的结果并分析，将分析结果返回；微处理单元分别与信号发送单元、模数转换单元、信号接收整形单元相连；所述微处理单元包括开关单元、MCU电源电路、供电单元，供电单元的输出端与MCU电源电路的输入端电连接，MCU电源电路的输出端与微处理器的电源端电连接，开关单元与MCU电源电路的使能端电连接，微处理器的输出端通过第一开关电路与MCU电源电路的使能端电连接；

信号发送单元，接收微处理器的载波命令，并生成固定频率的载波信号，再将固定频率的载波信号传送至被测电缆中；

信号处理单元，接收被测电缆传输的信号，并将载波信号滤波整形传输到模数转换单元；

模数转换单元，对采集到是信号进行数字化处理，将模拟信号转换为微处理单元可以处理的数字信号,模数转换单元分别与信号处理单元、微处理单元电性连接。

作为优选，还包括第二开关电路，所述供电单元为充电式，还包括充电接口及充电电路，充电接口通过充电电路与供电单元的输入端电连接；充电接口还与第二开关电路的输入端电连接，第二开关电路的第一输出端与MCU电源电路的使能端电连接，第二开关电路的第二输出端与MCU电源电路的输入端电连接。

作为优选，还包括保护电路，充电电路通过保护电路与供电单元电连接。

本发明的有益效果为：

由于通信链路为电缆外层屏蔽层，在检测出屏蔽层出现故障后提前解决屏蔽层存在的故障，可以提取消除引发电缆故障的因素；由于涉及设备较少，因此安装方便，便于维护；同时，供电单元充电时，微处理器不消耗供电单元的电量，从而使得供电单元可以快速充满，减少了充电时间，安全性好，提高产品性能及用户体验。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案做以下描述：

中压载波通信系统包含管理机与故障检测装置，主站与管理机进行通信，管理机与故障检测装置的主机连接，故障检测装置主机连接从机，从机连接终端设备。所述线缆故障检测装置包括主机、从机，其中主机和从机分别包含以下功能模块：

微处理单元，控制载波机的工作和测试数据的处理运算；发送故障检测命令到信号发送单元，控制发送信号；接收模数转换单元转换的结果并分析，将分析结果返回；微处理单元分别与信号发送单元、模数转换单元、信号接收整形单元相连；所述微处理单元包括开关单元、MCU电源电路、供电单元，供电单元的输出端与MCU电源电路的输入端电连接，MCU电源电路的输出端与微处理器的电源端电连接，开关单元与MCU电源电路的使能端电连接，微处理器的输出端通过第一开关电路与MCU电源电路的使能端电连接；

信号发送单元，接收微处理器的载波命令，并生成固定频率的载波信号，再将固定频率的载波信号传送至被测电缆中；

信号处理单元，接收被测电缆传输的信号，并将载波信号滤波整形传输到模数转换单元；

模数转换单元，对采集到是信号进行数字化处理，将模拟信号转换为微处理单元可以处理的数字信号,模数转换单元分别与信号处理单元、微处理单元电性连接。

还包括第二开关电路，所述供电单元为充电式，还包括充电接口及充电电路，充电接口通过充电电路与供电单元的输入端电连接；充电接口还与第二开关电路的输入端电连接，第二开关电路的第一输出端与MCU电源电路的使能端电连接，第二开关电路的第二输出端与MCU电源电路的输入端电连接。

还包括保护电路，充电电路通过保护电路与供电单元电连接。

由于电缆故障的因素主要包括，电缆本身质量问题；施工质量问题：电缆的安装过程中，没有对电缆采取一些必要的防护或保护措施，比如密封性不好导致电缆受潮、接口设计不合理等；电缆管理问题：未对老化的电缆进行及时的更换，让电缆在超负荷状况下长期使用，或者是将电缆长期置于腐蚀性环境中工作等，都会造成电缆的绝缘老化变质。由电缆故障因素的分析可知通常屏蔽层故障的出现会先于电缆故障的出现，因此可以根据屏蔽层的状态及时掌握电缆的状态。中压载波通信的具体的通信链路为电缆屏蔽层，因此载波通信的质量受到通信链路的影响，通过载波通信质量可以检测电缆是否故障。

载波系统正常工作时载波通信质量较好，通信速率高，当载波通信质量不好时，载波系统采用慢速通信，此时已经说明该电缆很可能存在故障，主站工作人员可以获取通信链路情况做初步判断并提前做好应对措施。

当主站发送故障检测命令，管理机接收故障检测命令，并下发至故障检测装置的主机。

主机接受命令后，通过微处理单元将接受到的命令发送至信号发送单元，信号发送单元接受命令并生成固定频率的载波信号，并将固定频率的载波信号传送至被测电缆中。此时从机的信号接收整形单元接收被测电缆传出的信号，并将载波信号滤波整形，传输到数模转换单元，数模转换单元对滤波信号进行数字化处理，将模拟信号转换为未处理单元可以处理的数字信号，并将数字信号发送至微处理单元，微处理单元通过对数字信号的处理运算，分析被测线路的噪声参数与衰减数据。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。