电缆故障相关仪及终端机的制作方法

本发明涉及电缆故障检测专业技术领域，尤其是一种电缆故障相关仪及终端机。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，城市建设规模越来越大，电力电缆在城市供电系统中应用越来越多。电力电缆故障也越来越频繁。然而，现阶段的电缆故障测试仪，操作复杂，需要对波形进行判断，对操作者的经验要求高。另外，仪器的种类很多，掌握起来较难。

检测电缆故障需要三个步骤。每一个步骤都有几种仪器。如下：

1.第一步，故障距离的粗测

1.1脉冲法(闪络法、时域法)电缆故障测试仪(包括电缆仪主机、高压一体化、多次脉冲箱)

1.2高压电桥

2.第二步，电缆路径的查找

2.1路径仪(单天线)

2.2管线仪(多天线)

3.第三步，精确定点

3.1声磁同步定点仪

3.2跨步电压法故障定位仪(a字架)

3.3电磁波定点仪(目前无成型仪器，也是发明人申请的专利之一)

以上仪器中，目前电缆故障测试仪生产厂家提供的主要测试仪器包括：脉冲法电缆仪主机、高压一体化、多次脉冲箱、路径仪、声磁同步定点仪等五种仪器，能够测试大部分电缆故障。每一种仪器使用起来都要求有一定的经验。尤其，电缆故障测试仪主机需要对波形进行判断识别，有点类似于医院用的核磁共振、ct等仪器，对使用者要求比较高；此外，在测试中，有低压脉冲法、高压闪络法、多次脉冲法、直闪法等测试方法，每一种方法的仪器的接线方式都不一样，有的还要引入高达32kv的冲击高压，安全接线和正确的操作非常重要，而使用者文化程度和经验几乎都不可能涵盖所有专业知识，使得检测时具备一定的难度。

如果使用者遇到了复杂或特殊故障，需要用到高压电桥、管线仪、跨步电压法故障定位仪、电磁波定点仪，一些使用者更是闻所未闻。以电磁波定点仪为例，其适用于非同轴电缆，比如：低压电缆、控制电缆，使用方便快捷，不用听声音，只看信号强弱的方法。其属于先对电缆施加的冲击高压信号做降频处理，使其谐振频率低至500-1000赫兹，然后，用全向天线，只接收电磁波信号(不需要声音信号)进行定点的方式。由于没有成型的产品，对于仪器的选用、连线方式、操作步骤、参数配置等，均需要专业的知识和经验储备。而只用脉冲法电缆仪主机、高压一体化、多次脉冲箱、路径仪、声磁同步定点仪又会有一部分故障解决不了，无法检测所有电缆故障，这就更说明了电缆故障检测是一个复杂的事情，要求使用者有一定的经验。

因此，急需提供一种能够让普通从业人员甚至普通用户就能快速上手的解决方案。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种电缆故障相关仪及终端机，以为一般用户提供一种快速上手使用全套专业设备的解决方案。

本发明采用的技术方案如下：

一种终端机，该终端机被配置为：接收用户输入的待测电缆的第一参数，所述第一参数包括所述待测电缆的状态参数，所述终端机根据所述第一参数和预配置的第一条件之间的关系，展示出第一检测方法；还根据用户从所述第一检测方法中进行选择以确定的第二检测方法，执行对应于所述第二检测方法的第一子程序，所述第一子程序包括：展示出与所述第二检测方法对应的第一信息，所述第一信息包含使用所述第二检测方法的教程。

在终端机中根据理论或经验预配置有第一条件，该第一条件为根据输入参数，输出对应可用的检测方法所设置的初步判断条件。借助该终端机，用户根据待测电缆的状态参数，可以知晓到可用的检测方法，并且可以知道各种检测方法所使用到的检测仪器、检测仪器的连线，以及如何使用各检测仪器，使得普通的用户即可快速上手操作各种常规/非常规的检测仪器，大幅降低了对用户的专业经验要求，同时，也以理论和实践相结合的方式对用户进行专业指导教学。

进一步的，所述终端机还被配置为：分别连接电缆故障检测仪主机和云端专家数据库，所述云端专家数据库存有标准参考波形库；

所述终端机用于接收第一触发信号，从所述电缆故障检测仪主机获取对电缆进行故障检测的故障波形，以及接收第二触发信号，从所述云端专家数据库获取与所述故障波形相应的标准参考波形。

用户可直接参考标准参考波形对检测的故障波形进行故障判断，也可利用标准参考波形进行学习，具备极好的实践教学效果。

为解决上述全部或部分问题，本发明还提供了一种电缆故障相关仪，该电缆故障相关仪包括终端机、电缆故障检测仪主机和若干种电缆故障检测仪器；所述终端机与所述电缆故障检测仪主机通过有线电路或无线信号连接，或者所述终端机集成于所述电缆故障检测仪主机上；其中：

所述终端机接收用户输入的待测电缆的第一参数，所述第一参数包括所述待测电缆的状态参数，所述终端机根据所述第一参数和预配置的第一条件之间的关系，展示出第一检测方法；还根据用户从所述第一检测方法中进行选择以确定的第二检测方法，执行对应于所述第二检测方法的第一子程序，所述第一子程序包括：展示出与所述第二检测方法对应的第一信息，所述第一信息包含使用所述第二检测方法的教程；

所述电缆故障检测仪主机连接与所述第二检测方法对应的所述电缆故障检测仪器，用于收集所述电缆故障检测仪器检测的数据并形成故障波形，并将所述故障波形传输给所述终端机。

电缆故障检测仪器即为背景技术中所提到的高压一体化、多次脉冲箱、路径仪等，其作用于待测电缆上检测故障参数，电缆故障检测仪主机根据检测的故障参数生成故障波形，电缆故障检测仪主机将故障波形发送给终端机，以供其进行后期分析处理。

进一步的，所述终端机在比较所述第一参数与所述第一条件之前，先判断所述第一参数是否包含预设的必要参数项的值，若是，则根据所述第一参数和预配置的第一条件之间的关系，展示出第一检测方法。电缆的状态参数中，必要的参数才可凸出故障特征，有了这些必要参数，可以得到建议/不建议的检测方法，进而帮助用户快速确定检测方案。

进一步的，还包括云端专家数据库，所述云端专家数据库存有标准参考波形库；

所述终端机无线连接所述云端专家数据库，用于从所述云端专家数据库获取对应于所述故障波形的标准参考波形。

进一步的，所述云端专家数据库配置有第一身份账号，所述第一身份账号对所述云端专家数据库中的第一故障波形进行预处理后，形成标准参考波形，若干所述标准参考波形构成所述标准参考波形库；所述第一故障波形为所述终端机上传到所述云端专家数据库的故障波形。第一身份账号可对应于专业人士，其对云端专家数据库中的故障波形(不一定是所有的故障波形，取典型波形即可具有代表性)进行专业批注、解释等预处理后，形成标准参考波形库，该标准参考波形库具备各种故障下的典型波形。用户获取到参考波形，即可对故障波形进行对应的参考分析，具备极好的教学作用。

进一步的，所述终端机还用于：根据所述第二检测方法，从预配置的分析方法中选择对应的分析方法对所述故障波形进行故障分析。即终端机还可对故障波形进行对应分析判断，减轻了用户的经验要求。

进一步的，所述预配置的分析方法中，对应于多次脉冲法的分析方法包括以下流程：

a.从所述故障波形中分别查找出有电弧波形和熄弧波形的起点；起点判断原则为：从所述故障波形开始第一个斜率绝对值大于m，且斜率为负数的点，并且从这个点开始以后，连续n个点到该点的斜率的绝对值均大于m，且均为负数，n为大于等于5的整数，m为大于1的整数；

b.以所述起点将有电弧波形和熄弧波形对齐；

c.从所述起点开始，有电弧波形和熄弧波形若存在连续的k个点具备以下特征：每个点和下一个点的连线的斜率偏差j倍以上，则第一个偏差点就是故障点，k为大于等于5的整数，j大于等于1。

进一步的，所述预配置的分析方法中，对应于冲闪法的分析方法包括以下步骤：

a.在故障波形中查找出第一谷点、第二谷点、第一峰点和第二峰点；所述第二峰点位于所述第一峰点之后；

谷点与峰点的判断原则为：故障波形中某个点与左右各x个点相比若幅度值最大，则该点为峰点，若幅度值最小，则该点为谷点，x为大于等于5的整数；也就是说，谷点较左右2x个点的幅度值最小，峰点较左右2x个点的幅度值最大；所述第一谷点位于起点与所述第一峰点之间，且离所述第一峰点最近的谷点，所述第二谷点位于第一峰点与所述第二峰点之间，且离所述第二峰点最近的谷点；

b.以所述第一谷点作为故障距离的起始点，以所述第一峰点和所述第二谷点之间斜率负向变化值最大的点作为故障距离的结束点。

进一步的，所述根据用户从所述第一检测方法中进行选择以确定的第二检测方法，执行对应于所述第二检测方法的第一子程序中，用户从所述第一检测方法中进行选择以确定第二检测方法的过程包括：

终端机逐次展示第一检测方法中的若干选项，同时展示第二信息，所述第二信息包括对未展示出的选项的使用说明信息；在用户的触发下，更新所展示的第一检测方法的选项和对应的第二信息，直至用户确定所述第二检测方法。即在展示某个可选的检测方法时，提示用户第二信息，以提示用户判断是否需要选择其他检测方法，以确定是否需要切换展示到该其他检测方法进行进一步的判断，这样，用户即可轻松决定出最佳(较佳)的检测方法来应对此次检测。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的电缆故障相关仪，仅要求用户具有基本电工知识即可，用户仅需要根据提示进行判断和操作，即可独自完成电缆故障的检测。

2、本发明的电缆故障相关仪，能够为用户推荐出较佳的检测方法，可大幅降低使用者自行判断的难度，缩短检测方案设计阶段的耗时。同时，还提供了典型参考波形知识库为使用者提供参考学习，同时兼顾了试验和教学。

3、本发明的电缆故障相关仪，对各检测方法和仪器具有相应的教程教学，一方面可降低使用者的操作难度，提高检测成功率和准确率，提高工作效率，另一方面也对操作人员起到很好的教学作用。

4、本发明的电缆故障相关仪，能够自动对故障波形进行分析判断，能够降低对使用者的经验要求，缩短试验分析时间，提高检测效率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是第一条件配置的方法图。

图2是电缆故障检测的整体流程图。

图3是第一界面示意图。

图4是第二界面示意图。

图5是选择“低压脉冲法”展示界面和故障波形图。

图6是选择“多次脉冲法”展示界面和故障波形图。

图7-11是终端机运行的流程图。

图12是“多次脉冲法”对应的第一子程序流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

一种电缆故障相关仪，包括终端机、云端专家数据库、电缆故障检测仪主机和若干种电缆故障检测仪器。终端机分别连接云端专家数据库和电缆故障检测仪主机。终端机内置电缆故障相关仪软件，终端机执行的操作通过运行内置的软件实现。

终端机接收用户输入的待测电缆的第一参数，根据该第一参数和预配置的第一条件之间的关系，展示出第一检测方法。根据用户从第一检测方法中进行选择以确定的第二检测方法，执行对应于第二检测方法的第一子程序，该第一子程序包括：展示出与该第二检测方法对应的第一信息，该第一信息包含使用第二检测方法的教程，以对用户进行指导。需要说明的是，第一参数中包含了必要参数，以作为推荐的第一检测方法的基本依据。第一条件即为预设的关联条件，关联双方为第一参数数值(和/或数值间的关系)和推荐的第一检测方法，该预设条件可根据理论分析和经验进行设置，如图1所示为设置第一条件的参考流程。

用户根据所选择的第二检测方法将电缆故障检测仪主机和相关的电缆故障检测仪器依照对应教程进行连线和安装，将仪器开启后，即对待测电缆进行故障检测，电缆故障检测仪主机将检测波形回传到终端机。

终端机根据预配置的分析方法对回传的检测波形进行分析，以判断出电缆故障。终端机还将检测波形上传到云端专家数据库，以供专业人士进行分析处理后，丰富知识库。经专业人士分析处理后的波形具备细节上的注释说明，描述了波形的特点。终端机还可从知识库中获取与本次检测的检测波形相关的、经分析处理后的波形供用户进行参考学习。将检测波形上传到知识库，以及从知识库获取其他波形的信息，实现了“电缆故障波形”等资源的共享，对使用者来说，具备极好的参考学习效果。

根据不同的待检测电缆，检测的方法以及检测所使用到的电缆故障检测仪器有所差别，电缆故障检测方法包括低压脉冲法、高压闪络法、多次脉冲法、直闪法等测试方法等，电缆故障检测仪器包括常用的脉冲法电缆仪主机、高压一体化、多次脉冲箱、路径仪、声磁同步定点仪等五种仪器，以及不常用的高压电桥、管线仪、跨步电压法故障定位仪、电磁波定点仪等。每一种检测方法所使用到的电缆故障检测仪器以及接线方式都不一样，同时每一种电缆故障检测仪器使用起来也都需要一定的专业知识和经验，对使用者的专业经验要求比较高，对于不常用的仪器，即使一些专业从业者也没有接触过。本发明的电缆故障检测系统，将多种仪器设备和检测方法集成到一起，对于用户而言，只需要根据终端机的指示或提示进行操作，即可快速、准确、独立地完成对电缆故障的检测。系统中配置了相应的波形分析方法，实现对波形的自动分析，自动判断电缆故障点。除此之外，系统配置了知识库，专业人士对故障波形进行专业批注、解释后，丰富到知识库，用户从知识库中可获取相关的典型波形来参考学习，以达到丰富知识能力的效果。

电缆故障测试仪主机可以用基于arm的单片机设计，或者用微型工控机设计，功能强大。可以把终端机的软件植入arm或者工控机，从而将终端机集成到电缆故障测试仪主机，实现终端机和电缆故障测试仪主机的一体化设计。当然，也可以选用智能无线终端作为终端机，与电缆故障检测仪主机之间进行无线通信，智能无线终端体积小，便携性强，可供多人查看，效果更佳。或者也可以将终端机软件植入arm或者工控机(或者其他硬件载体)，然后通过有线电路连接到电路故障检测仪主机(如另一arm或工控机)，实现数据交互。

如图7～11所连接的流程图所示，为终端机运行的整体流程图。举个例子，如图3所示，用户在终端机的第一界面上输入待测电缆的第一参数，该第一参数包括电缆电压等级、每一相绝缘电阻(a、b、c三相)、电缆材质、电缆估计全长(或电缆标称全长)、电缆所属单位、电缆名称、该电缆第几次故障等，其中，电缆电压等级、每一相绝缘电阻和电缆材质为必要参数。以第一参数满足典型的“三相短路故障”为例，终端机的第一界面在接收到用户输入的第一参数(含必要参数)后，跳转到第二界面，如图4所示，展示出推荐的第一检测方法，同时还展示对第一检测方法进行说明的第一提示信息。检测方法例如“低压脉冲法”和“高压电桥法”，由于第一参数满足典型的“三相短路故障”，则此处第二界面中的“高压电桥法”不允许选择(即不推荐使用)。

终端机接收用户对“低压脉冲法”的选择，作为第二检测方法，首先展示出对应于“低压脉冲法”的第二提示信息，该第二提示信息为对多次脉冲法使用推荐的说明信息，例如该第二提示信息为：如果用低压脉冲法能看到电缆全长的波形，就可以先进行多次脉冲法的测试，以便确定故障距离。用户选择“低压脉冲法”时，如图5所示，展示“低压脉冲法”的接线图(即第一子程序中，第一信息包含的教程)，进一步还可展示接线视频教程；用户在根据该第二提示信息选择“多次脉冲法”时，如图6所示，展示“多次脉冲法”的接线图(即第一信息包含的教程)，进一步还可展示接线视频教程。对于“多次脉冲法”运行流程如图12所示。

用户在选择“冲闪法”前，还展示第三提示信息，该第三提示信息为对冲闪(闪络)法使用推荐的说明信息，例如该第三提示信息为：如果多次脉冲法能够看到电缆故障距离，就不用进入冲闪(闪络)法的测试，直接进入路径查找环节，但也可以再拿冲闪法验证一下故障距离的准确与否。用户在选择“冲闪法”时，展示“冲闪法”的接线图(即第一信息包含的教程)，进一步还可展示接线视频教程。在用户选择“高压电桥法”前，还展示第四提示信息，该第四提示信息为对高压电桥法使用推荐的说明信息，例如该第四提示信息为：如果多次脉冲法和冲闪法都无法测得故障距离，说明故障点不易击穿或放电爬距太大，如果有一个好相，可以用高压电桥法进行测试。用户在选择“高压电桥法”时，展示“高压电桥法”的接线图(即第一信息包含的教程)，进一步还可展示接线视频教程。用户在选择“高压电桥法”后，终端机判断三相绝缘电阻中，是否存在其中一相的绝缘电阻阻值大于其他两相中任意一相绝缘电阻阻值的x(设定)倍，若否，则提示不推荐使用。在用户选择“高压电桥法”前，还展示第五提示信息，该第五提示信息为对路劲查找环节操作的说明信息，例如该第五提示信息为：路径查找是电缆故障检测的第二环节，推荐使用管线仪。

用户根据第一信息链接安装相关仪器设备后，开启故障设备开始对电缆进行检测，电缆故障检测仪主机收集相关电缆故障检测仪器的检测数据，并在终端机的触发(终端机可通过触发按键来触发电缆故障检测仪主机回传波形)下，通过蓝牙将故障波形回传到终端机，终端机展示接收到的故障波形，如图5、6所示。

上述过程为对故障的粗测阶段，对于故障检测，如图2所示，还包括路劲查找阶段和精确定点阶段。

在路径查找阶段，终端机展示第三界面，该第三界面展示路劲仪和管线仪的选择界面。当终端机接收到用户对路劲仪或管线仪的选择后，进入到对应的第二子程序。该第二子程序包括路劲仪或管线仪的操作方法。

在精确定点阶段，终端机展示第四界面，该第四界面展示声磁同步定点仪、跨步电压法定点仪、电磁波定点仪选择界面。当终端机接收到用户在第四界面所选择的定点仪后，进入到对应的第三子程序。该第三子程序包括对应定点仪的操作方法。

本实施例以用户选择“多次脉冲法”为例。在用户选择“多次脉冲法”后，终端机展示第五界面，该第五界面展示“多次脉冲法”接线图，该第五界面还包括“标准参考波形”按键、“故障波形回传”按键、“接线视频教程”按键，以及设置、返回等功能按键。在第五界面中，触发“标准参考波形”按键后，进入参考波形查看子程序，终端机向云端专家数据库获取参考波形并展示；触发“故障波形回传”按键后，进入故障波形回传子程序，触发电缆故障检测仪主机回传故障波形；触发“接线视频教程”按键，则播放对应接线视频教程。触发其他按键则切换到对应的功能界面。对于第五界面所展示的内容，还可通过操作终端机对展示内容进行放大、缩小、光标定位、移动等操作。

终端机接收并展示回传的故障波形，在触发下对故障波形进行相关分析，自动分析出电缆故障。

终端机预配置的分析方法中，对应多次脉冲法的分析方法包括以下流程：

a.分别查找出有电弧波形和熄弧波形的起点。有电弧(击穿时)的波形和熄弧(没击穿)波形为两次实验所得。起点判断原则为：从故障波形开始第一个斜率绝对值大于m，且斜率为负数的点，并且从这个点开始以后，连续n(n为大于等于5的整数)个点到该点的斜率的绝对值均大于m，且均为负数，m为大于1的整数。

b.以所述起点将有电弧波形和熄弧波形对齐。即将两波形叠加在一起进行比较。

c.从对齐后的波形的起点开始，若存在连续的k(k为大于等于5的整数)个点具备以下特征：有电弧波形和熄弧波形相对应的每个点和下一个点的连线的斜率偏差j倍以上，则第一个偏差点就是故障点，j大于等于1。则起点到该故障点之间的距离就是故障距离。意思就是：有电弧波形和熄弧波形相对应的点即便是幅值有偏差，但趋势相同(斜率偏差不大)，该点依然不是故障点，只有有电弧波形和熄弧波形相对应的点趋势发生明显改变时，趋势刚开始发生改变的地方才是故障点。终端机预配置的分析方法中，对应冲闪(闪络)法的分析方法包括以下流程：

a.在故障波形中查找出第一谷点、第二谷点、第一峰点和第二峰点；第二峰点位于第一峰点之后，第一谷点位于起点与第一峰点之间，第二谷点位于第一峰点和第二峰点之间。判断原则为：若某个故障波形中的某个点与左右各x(x为大于等于5的整数)个点相比，幅值最大则该点为峰点，若某个故障波形中的某个点与左右各x(x为大于等于5的整数)个点相比，幅值最小则该点为谷点。以x＝10为例，若故障波形中某个点和左右各10个点比较，都大于这20个点的幅度值，那么这个点就是峰点，若故障波形中某个点和左右各10个点比较，都小于这20个点的幅度值，那么这个点就是谷点。若起始点到第一峰点之间有多个谷点，则以离第一峰点最近的谷点作为第一谷点，若第一峰点到第二峰点之间有多个谷点，则以离第二峰点最近的谷点作为第二谷点。

b.以第一谷点作为故障距离的起始点，以第一峰点和第二谷点之间斜率负向变化值最大的点作为故障距离的结束点。这两个点(起始点和结束点)之间的距离就是故障距离。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

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