一種電纜故障在線檢測及定位裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種電纜故障在線檢測及定位裝置，屬于電纜故障檢測領域。
【背景技術】
[0002] 當前，國家的現代化建設快速向前推進，工業化與信息化不斷深入，大量的配電網 絡、電氣電子系統在各行各業中發揮著舉足輕重的作用，所用的電線電纜亦縱橫密布、日趨 復雜。由于經常工作在高溫、振動、摩擦等惡劣環境下，深埋在結構和底層之中的電線電纜 隨著使用年齡的增長容易產生裂紋和磨損，逐漸老化損壞。各行各業中因電纜故障所造成 事故在不斷增多，給國民經濟造成了巨大的損失，人身財產安全埋下了極大的隱患。
[0003] 在該種情形下，各種電纜故障檢測與定位方法不斷涌現，其中W反射法的應用最 為廣泛且效果顯著。反射法通過向待測電纜中發送檢測信號，同時采集故障點處的反射信 號，根據反射信號相對于檢測信號的變化來判定故障類型并定位故障距離。目前，反射法 主要包括TDR(TimeDomainReflectomertry)、FDR(FrequencyDomainReflectometry)、 STDR(SequenceTimeDomainReflectometry)、SSTDRW及NDR(NoiseDomain Reflectometry)。TDR向待測電纜中發送一窄脈沖，抑R向待測電纜中發送頻率步長一定的 一組正弦波，NDR利用電纜中背景噪聲作為檢測信號。TDR和抑R技術較成熟，經濟可靠，應 用廣泛，然而由于檢測信號對電纜中原有的工作信號會造成影響，它們不能對電纜進行在 線檢測。STDR向待測電纜中發送PN碼，PN碼不影響電纜的正常工作，因而能夠實現在線檢 測J。SSTDR(SpreadSpectrumTimeDomainReflectometry)即擴展頻譜時域反射法，其原 理框圖如圖1所示。當開關Sw閉合時，入射信號被送入待測電纜中，入射信號在電纜故障 點處會由于阻抗不匹配而發生反射，同時接收反射信號，將入射信號與反射信號按下式進 行相關運算。
[0004]
[0005] 式中s(t)為入射信號，x(t-T)為反射信號，r(t)為相關運算結果，T為檢測信號 周期。從相關運算結果（如圖2所示檢測曲線）中可W提取電纜故障的類型和距離（故障 信息）。
[0006] SSTDR采用擴頻信號作為檢測信號，擴頻信號具有優良的相關特性和較寬的頻譜， 不僅能實現在線檢測，且定位精度高，抗干擾能力強。擴頻信號由擴頻碼與正弦載波調制產 生，擴頻碼的隨機性能直接決定了擴頻信號的隨機性能。
[0007] 目前，在擴頻通信中常用擴頻碼為偽隨機序列，如表1所示。
[0008] 表 1
[0009]
[0010] 偽隨機序列包含m序列、M序列、Gold序列等，理論研究表明，m序列具有性能最優 的自相關特性，是實現單根電纜故障在線診斷的最佳擴頻碼。
【發明內容】
[0011] 根據前述【背景技術】中描述，時域脈沖反射法不能用于電纜故障的在線檢測并且 信號傳輸損耗較大，本發明的目的就在于針對現有技術存在的缺陷和不足，提出一種基于 SSTDR方法的電纜故障在線檢測及定位裝置，采用m序列作為擴頻碼生成檢測信號，不僅能 實現在線檢測，且定位精度高，抗干擾能力強。
[0012] 本發明采用了如下技術方案：
[0013] 一種電纜故障在線檢測及定位裝置，其特征在于包括：
[0014] 帶NI0SII軟核處理器的FPGA模塊，提供各模塊所需時鐘、產生由m序列與正弦波 調制而成的檢測信號、實現檢測信號與反射信號的相關運算處理、對電纜故障進行定位；
[0015] 高速DA模塊，對FPGA模塊產生的檢測信號進行數模轉換；
[0016] 隔離禪合模塊，用于將高速DA模塊的輸出信號隔離禪合至電纜，同時將電纜中的 反射信號隔離禪合至檢測定位裝置；
[0017] 高速AD模塊，將電纜中的反射信號進行模數轉換后送至FPGA模塊處理；
[001引調理電路，對高速DA模塊的輸出信號和高速AD模塊的輸入信號進行調理。
[001 引 本發明在FPGA中義用S0PC技術實現SSTDR(SpreadSpectralTimeDomain Reflectometry，擴展頻譜時域反射法）電纜故障在線檢測，SSTDR與傳統電纜故障檢測法 的區別在于，檢測信號產生模塊采用擴頻技術，生成電纜故障在線檢測的檢測信號，檢測信 號為m序列與正弦波進行BPSK炬inaryPhaseShiftKeying,二相相移鍵控）調制的擴頻 信號，不影響電纜的原有信號，因而能對正在運行的電纜進行在線檢測。而且由于引入了擴 頻技術，檢測系統對信噪比的要求大大降低，增強了系統的抗干擾能力。采用相關運算實現 故障信息的提取算法，大大提高了定位精度。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明的系統構成原理框圖；
[0021] 圖2是電纜故障進行檢測與定位的基本工作原理示意圖；
[002引 圖3是基于FPGA的電纜故障檢測信號產生原理框圖；
[0023] 圖4是頻域相關運算的實現框圖；
[0024] 圖5是用于低頻電力電纜故障檢測與定位的結果波形圖。
[0025] 圖6是電纜故障在線檢測與定位系統工作流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖詳細介紹本發明在實施過程中的所設及的細節，W支持權利要求部 分。
[0027] 如圖1所示，本發明的電纜故障在線檢測與定位裝置主要包括帶NI0SII軟核處 理器的FPGA模塊、高速DA模塊、信號調理模塊、隔離禪合模塊和高速AD模塊。根據循環相 關定理，在構建有NI0SII軟核處理器的FPGA模塊中對入射信號和反射信號進行全數字化 的相關運算處理，提取出包含被測電纜的故障類型及故障距離的故障信息。
[0028] 帶NI0SII軟核處理器的FPGA模塊，提供各模塊所需時鐘、產生由m序列與正弦 波調制而成的檢測信號、實現檢測信號與反射信號的相關運算處理、對電纜故障進行定位。 其包括一個檢測信號產生模塊，檢測信號產生模塊包括正弦波產生模塊、m序列產生模塊W 及將m序列與正弦波按周期1:1調制生成檢測信號的調制模塊。
[002引高速DA模塊，對FPGA模塊產生的檢測信號進行數模轉換；
[0030] 隔離禪合模塊，用于將高速DA模塊的輸出信號隔離禪合至電纜，同時將電纜中的 反射信號隔離禪合至檢測定位裝置；
[0031] 高速AD模塊，將電纜中的反射信號進行模數轉換后送至FPGA模塊處理；
[003引調理電路，對高速DA模塊的輸出信號和高速AD模塊的輸入信號進行調理。
[0033] 圖2為對電纜故障進行檢測與定位的基本工作原理示意圖，其工作的基本原理如 下；通過向待測電纜發射m序列與正弦波一比一的調制信號x(t)，由故障引起的阻抗不匹 配會引起行波的反射，將檢測到的反射信號akX(t-Ti)(其中ak為反射信號幅值，Ti為反射 信號到達測試點時相對于入射信號的延遲時間）與延遲時間T的入射信號x(t-T)進行 互相關