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

? 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)和因故障而產生的電阻的影響，并具有故障定位精度高等優(yōu)點。因此，一直以來，行波測距的原理都備受國內外關注。近年來，隨著高速數(shù)據(jù)采集技術和相關數(shù)學原理的不斷完善和發(fā)展，行波測距也從理論探索進入到了真正實用化的階段。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)沒計過程中的關鍵性問題，本文在對行波測距基本原理進行分析和研究的基礎上，設計并實現(xiàn)了一個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。當電纜線路發(fā)生故障時，在故障出會產生沿電纜向兩邊傳輸?shù)墓收闲胁?，改行波會在故障點和其他阻抗不連續(xù)點產生折、發(fā)射，利用故障行波在電纜纜中的傳輸時間來計算故障距離，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 型是利用故障點產生的故障行波，傳輸?shù)綔y量點(測量行波第一次到達時刻)，由測量點母線反射的行波傳向故障點，又在故障點發(fā)生反射，重新傳向測量點(測量行波第二次到達時刻)，根據(jù)測量點故障點往返一次的時間和行波波速，確定故障點距離。

? 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)雷達反射原理構成，其中B 型采用雙端法，C 型采用單端法。

? D 型利用故障點產生的故障行波到達電纜兩端的時間差進行故障定位，該方法需要實現(xiàn)故障兩端實現(xiàn)通信，且故障兩端的時間同步時需要解決的關鍵問題。

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

? 系統(tǒng)硬件設計

? 系統(tǒng)的整體設計構思是基于C 型方法原理，故障測試裝置對故障電纜施加一個脈寬可調的脈沖信號，脈沖信號在遇到電纜故障時則產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行采樣，數(shù)據(jù)處理模塊對采樣信號進行計算并判別，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成；同時，為了使用者能夠方便的使用該裝置，還對系統(tǒng)進行了人機交互系統(tǒng)設計，主要包括：鍵盤電路及顯示電路。系統(tǒng)的硬件結構圖如圖1 所示。

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

? 脈沖發(fā)生電路設計

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

? 脈沖發(fā)生的實現(xiàn)有多種方式，但因為在本文設計中需要靈活改變其脈沖寬度，所以采用了可編程器件來實現(xiàn)脈沖的發(fā)生。采用可變程器件來實現(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計出來的脈沖發(fā)生電路，從理論上分析，采用該種方案所設計的脈沖發(fā)生電路所發(fā)出的脈沖寬度的可調范圍，是從一個可編程時鐘周期到N 倍的時鐘周期，可以對脈沖寬度進行靈活的調整。

? 綜合考慮，應該使用低速的采樣芯片來實現(xiàn)高速的采樣目的，既節(jié)約了成本，又實現(xiàn)了設計目的。目前有兩種方案可以實現(xiàn)這一目的，一種方案是在空間實現(xiàn)并行，采用N 個低速的采樣芯片來同時采樣故障行波信號，但同時必須在時間上進行連續(xù)采樣，把行波故障信號分成N 段，每個低速采樣芯片來負責一段信號的采集，這樣就實現(xiàn)的采樣速率就是低速采樣芯片的N 倍；另一種方案是進行多次采樣，每次減少采樣次數(shù)，但經過多次的采樣后，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現(xiàn)高速采集的目的。但第二種方案因為要進行多次采樣，所以僅僅能夠用于對周期固定的故障行波波形進行采樣，在本文設計中采用的是第二種方案。