?華意電力是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)電纜故障測試儀的廠家，本公司生產(chǎn)的電纜故障測試儀在行業(yè)內(nèi)都廣受好評，以打造最具權(quán)威的“電纜故障測試儀“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。

? 相對于傳統(tǒng)的輸電線路故障測距方法而言，采用檢測輸電線路中的行波信號進(jìn)行故障檢測，具有模型簡單、不受硬件系統(tǒng)參數(shù)和因故障而產(chǎn)生的電阻的影響，并具有故障定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。因此，一直以來，行波測距的原理都備受國內(nèi)外關(guān)注。近年來，隨著高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)和相關(guān)數(shù)學(xué)原理的不斷完善和發(fā)展，行波測距也從理論探索進(jìn)入到了真正實(shí)用化的階段。高速數(shù)據(jù)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲及施加脈沖信號的收發(fā)是基于行波故障測距系統(tǒng)沒計(jì)過程中的關(guān)鍵性問題，本文在對行波測距基本原理進(jìn)行分析和研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)的基于行波測距的電纜故障測試裝置，為解決電纜故障測試提供了一種新的途徑。

1．行波測距基本原理

? 行波測距是基于行波傳輸理論的測距方法。當(dāng)電纜線路發(fā)生故障時(shí)，在故障出會產(chǎn)生沿電纜向兩邊傳輸?shù)墓收闲胁ǎ男胁〞诠收宵c(diǎn)和其他阻抗不連續(xù)點(diǎn)產(chǎn)生折、發(fā)射，利用故障行波在電纜纜中的傳輸時(shí)間來計(jì)算故障距離，從而定位故障位置，并可以根據(jù)故障行波的波形來判斷故障的類型。綜合現(xiàn)有的各種行波測距的方法，主要分為A、B、C、D四種類型。

? A 型是利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的故障行波，傳輸?shù)綔y量點(diǎn)(測量行波第一次到達(dá)時(shí)刻)，由測量點(diǎn)母線反射的行波傳向故障點(diǎn)，又在故障點(diǎn)發(fā)生反射，重新傳向測量點(diǎn)(測量行波第二次到達(dá)時(shí)刻)，根據(jù)測量點(diǎn)故障點(diǎn)往返一次的時(shí)間和行波波速，確定故障點(diǎn)距離。

? B、C 型包括外部施加的脈沖或采用現(xiàn)有的信號發(fā)生器，是發(fā)生故障后人為的施加外部信號，根據(jù)雷達(dá)反射原理構(gòu)成，其中B 型采用雙端法，C 型采用單端法。

? D 型利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的故障行波到達(dá)電纜兩端的時(shí)間差進(jìn)行故障定位，該方法需要實(shí)現(xiàn)故障兩端實(shí)現(xiàn)通信，且故障兩端的時(shí)間同步時(shí)需要解決的關(guān)鍵問題。

綜合考慮各種方法，本文所設(shè)計(jì)的電纜故障測試裝置采用的是C 型方法，即自己設(shè)計(jì)外部施加的脈沖電路加以實(shí)現(xiàn)。

? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

? 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)構(gòu)思是基于C 型方法原理，故障測試裝置對故障電纜施加一個(gè)脈寬可調(diào)的脈沖信號，脈沖信號在遇到電纜故障時(shí)則產(chǎn)生故障行波信號并反射回來，故障測試裝置的脈沖信號接收電路予以接收并送到采樣電路進(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)處理模塊對采樣信號進(jìn)行計(jì)算并判別，最終得出故障的距離及故障的類型。所以，該故障測試裝置主要由脈沖發(fā)生電路、脈沖接收電路及數(shù)據(jù)采集電路三大部分構(gòu)成；同時(shí)，為了使用者能夠方便的使用該裝置，還對系統(tǒng)進(jìn)行了人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括：鍵盤電路及顯示電路。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

? 其中，主處理模塊主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，主要包括鍵盤信號的接收、采集波形的現(xiàn)實(shí)控制、上位機(jī)與數(shù)據(jù)處理模塊的通信等功能。數(shù)據(jù)處理模塊主要實(shí)現(xiàn)脈沖信號的產(chǎn)生、故障行波信號的采集處理。數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)對故障行波信號的采集。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，主處理模塊采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理模塊采用可編程器件實(shí)現(xiàn)。

? 脈沖發(fā)生電路設(shè)計(jì)

? 脈沖發(fā)生電路主要發(fā)出的是系統(tǒng)測試時(shí)所對電纜施加的脈沖信號，脈沖發(fā)生電路的設(shè)計(jì)關(guān)鍵就是所發(fā)生的脈沖寬度必須是可調(diào)的，為了使所設(shè)計(jì)的電纜測試裝置在檢測電纜時(shí)實(shí)用性更加廣泛，使用性更加友好并能夠適用于各種型號的電纜，所以，在本文設(shè)計(jì)中可以通過外部的設(shè)置來改變脈沖的寬度。

? 脈沖發(fā)生的實(shí)現(xiàn)有多種方式，但因?yàn)樵诒疚脑O(shè)計(jì)中需要靈活改變其脈沖寬度，所以采用了可編程器件來實(shí)現(xiàn)脈沖的發(fā)生。采用可變程器件來實(shí)現(xiàn)脈沖的發(fā)生靈活和方便，且脈沖波形工整。采用可編程器件所設(shè)計(jì)出來的脈沖發(fā)生電路，從理論上分析，采用該種方案所設(shè)計(jì)的脈沖發(fā)生電路所發(fā)出的脈沖寬度的可調(diào)范圍，是從一個(gè)可編程時(shí)鐘周期到N 倍的時(shí)鐘周期，可以對脈沖寬度進(jìn)行靈活的調(diào)整。

? 綜合考慮，應(yīng)該使用低速的采樣芯片來實(shí)現(xiàn)高速的采樣目的，既節(jié)約了成本，又實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的。目前有兩種方案可以實(shí)現(xiàn)這一目的，一種方案是在空間實(shí)現(xiàn)并行，采用N 個(gè)低速的采樣芯片來同時(shí)采樣故障行波信號，但同時(shí)必須在時(shí)間上進(jìn)行連續(xù)采樣，把行波故障信號分成N 段，每個(gè)低速采樣芯片來負(fù)責(zé)一段信號的采集，這樣就實(shí)現(xiàn)的采樣速率就是低速采樣芯片的N 倍；另一種方案是進(jìn)行多次采樣，每次減少采樣次數(shù)，但經(jīng)過多次的采樣后，同樣可以完成對故障行波信號的采樣，采用這種方案同樣能用低速的采樣芯片實(shí)現(xiàn)高速采集的目的。但第二種方案因?yàn)橐M(jìn)行多次采樣，所以僅僅能夠用于對周期固定的故障行波波形進(jìn)行采樣，在本文設(shè)計(jì)中采用的是第二種方案。