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      一種基于GPS的電力電纜局放同步采集方法及系統(tǒng)與流程

      文檔序號:11249630閱讀:678來源:國知局
      一種基于GPS的電力電纜局放同步采集方法及系統(tǒng)與流程

      本發(fā)明涉及電力電纜局放采集領(lǐng)域,特別涉及一種基于gps的電力電纜局放同步采集方法,還涉及一種基于gps的電力電纜局放同步采集系統(tǒng)。



      背景技術(shù):

      隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,電力電纜作為最重要的輸電工具正日益受到人們的關(guān)注和重視,其中對電力電纜放電源的研究也受到越來越多研究者們的重視。目前對電力電纜局部放電的定位方法有很多,其中比較主流的方法是采用行波定位,主要包括單端和雙端兩種方法,前者依據(jù)是局放發(fā)生時產(chǎn)生的暫態(tài)行波沿電纜向兩端傳播,當(dāng)遇到不同介質(zhì)時發(fā)生折射和反射,利用反射波的時間差確定放電位置所在;后者利用行波向兩端傳輸進(jìn)行兩端同步采集的時間差來進(jìn)行定位。由于單端的反射波傳播路徑較長,加上經(jīng)過放電點(diǎn)時過渡阻抗的影響,脈沖信號衰減會比較嚴(yán)重,故在實(shí)際應(yīng)用中定位的誤差較大。相比而言,雙端定位則不受上述干擾,它主要是在電纜段兩端設(shè)置精確的時間同步裝置來進(jìn)行同步,然后根據(jù)兩端采集的波形進(jìn)行定位,其定位的精度主要取決于同步時間誤差?;谕讲杉闹匾?,本發(fā)明提出一種基于gps的電力電纜局放同步采集方法。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      有鑒于此,本發(fā)明的目的是提供一種基于gps的電力電纜局放同步采集方法,能降低電纜兩端時間同步差,提高定位精度,從而能準(zhǔn)確、快速找到電纜放電源;本發(fā)明還提供一種基于gps的電力電纜局放同步采集系統(tǒng)。

      本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:

      一種基于gps的電力電纜局放同步采集方法,包括如下步驟:

      1a.主從采集器分別初始化與gps模塊相連的串口參數(shù);

      1b.主從采集器利用串口循環(huán)分別從gps模塊中接收字符串?dāng)?shù)據(jù),接收到后執(zhí)行下一步,如果數(shù)秒鐘未接收到數(shù)據(jù)則記錄gps校時故障并執(zhí)行1a;

      1c.主從采集器依次對1b中解析的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),合格時利用解析的utc時間校對采集器系統(tǒng)時間,若果不合格執(zhí)行步驟1b;

      2a.主采集器檢測是否存在gps校時故障,如果不存在則執(zhí)行下一步;否則等待數(shù)秒后繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前步驟;

      2b.主采集器發(fā)送網(wǎng)絡(luò)消息給從采集器,雙方約定采集時間,如果發(fā)送失敗則記錄通信故障,等待數(shù)秒后繼續(xù)執(zhí)行2a,否則接收從采集器的響應(yīng)消息,如果數(shù)秒內(nèi)沒有接收到正確的響應(yīng)則等待數(shù)秒后執(zhí)行2a,否則繼續(xù)執(zhí)行下一步;

      2c.主采集器檢測系統(tǒng)時間和采集時間,如果相等則執(zhí)行下一步,否則等待若干毫秒后繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前步驟;

      2d.主采集器發(fā)送io信號給主采集模塊,主采集模塊在接收到io信號后,檢測主gps模塊的pps信號,當(dāng)檢測到下一個pps上升沿時觸發(fā)采集,采集過程繼續(xù)數(shù)毫秒,采集完成后執(zhí)行下一步;

      2e.主采集器發(fā)送網(wǎng)絡(luò)消息給從采集器,請求從采集器采集的數(shù)據(jù),如果請求成功則進(jìn)行下一步,否則等待數(shù)秒后執(zhí)行2a;

      2f.對主從采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配和定位,定位完成后繼續(xù)執(zhí)行2a;

      3a.從采集器循環(huán)等待主采集器的采集請求并檢測,正確時則響應(yīng)成功并繼續(xù)執(zhí)行下一步,否則繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前步驟;

      3b.從采集器檢測系統(tǒng)時間和采集時間,如果相等則執(zhí)行下一步,否則等待若干毫秒后繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前步驟;

      3c.從采集器發(fā)送io信號給從采集模塊,從采集模塊在接收到io信號后,檢測從gps模塊的pps信號,當(dāng)檢測到下一個pps上升沿時觸發(fā)采集,采集過程繼續(xù)數(shù)毫秒,采集完成后執(zhí)行下一步;

      3d.從采集器等待主采集器請求采集數(shù)據(jù),當(dāng)接收到請求后將當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)網(wǎng)傳給主采集器,發(fā)送完畢后繼續(xù)執(zhí)行3a。

      進(jìn)一步,所述步驟1a中串口參數(shù)包括波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位和停止位。

      進(jìn)一步,所述步驟1c中校驗(yàn)不合格為狀態(tài)值為未定位或正在計算、當(dāng)前定位所用的衛(wèi)星數(shù)量小于四、解析的日期和當(dāng)前不符合和/或解析的utc時間小于或等于上一次的時間值。

      更進(jìn)一步,所述步驟2b中的采集時間為在當(dāng)前系統(tǒng)時間的基礎(chǔ)上增加幾秒的延時時間。

      再進(jìn)一步,所述步驟3a中檢測采集請求為檢測是否存在gps校時故障,如果存在則響應(yīng)失敗,然后校驗(yàn)采集時間是否合法,如果采集時間小于或等于自身時間則響應(yīng)失敗。

      本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:

      一種實(shí)現(xiàn)上述基于gps的電力電纜局放同步采集方法的系統(tǒng),包括主采集器、從采集器、主采集模塊、從采集模塊、主gps接收機(jī)和從gps接收機(jī);

      所述主采集器、從采集器分別連接在待檢測的電力電纜的兩端,所述主采集器通過通信模塊與從采集器相連;

      所述主、從gps接收機(jī)接收來自衛(wèi)星的信號,并自動補(bǔ)償信號在衛(wèi)星與接收機(jī)之間的傳輸延時,輸出與utc時間保持高度同步的秒脈沖信號pps至主、從采集模塊;

      所述的主、從gps接收機(jī)通過串行口輸出與pps脈沖信號前沿相對應(yīng)的字符串?dāng)?shù)據(jù)至主從采集器;

      所述主、從采集模塊通過接口與主、從采集器相連。

      本發(fā)明的有益效果是:

      本發(fā)明的一種基于gps的電力電纜局放同步采集方法,通過利用gps時鐘實(shí)現(xiàn)了電纜兩端時間同步度更高,定位精度更準(zhǔn)確,從而能快速找到電纜放電源,提高供電質(zhì)量;本發(fā)明的基于gps的電力電纜局放同步采集系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,造價成本低。

      本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述,并且在某種程度上,基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的,或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

      附圖說明

      為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述,其中:

      圖1為本發(fā)明基于gps的電力電纜局放同步采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖2為基于gps的電力電纜局放同步采集方法中的gps同步對時流程圖;

      圖3為基于gps的電力電纜局放同步采集方法中的主采集器采集流程圖;

      圖4為基于gps的電力電纜局放同步采集方法中的從采集器采集流程圖。

      具體實(shí)施方式

      以下將參照附圖,對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解,優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明,而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

      gps(globalpositioningsystem,全球定位系統(tǒng))是上世紀(jì)70年代由美國陸??杖娐?lián)合研制的以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng),能為用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間,廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航定位、測繪定位、精密定時和時間同步等領(lǐng)域,本發(fā)明主要是利用gps時鐘實(shí)現(xiàn)電纜電力雙端同步采集,如圖1所示,本發(fā)明的基于gps的電力電纜局放同步采集系統(tǒng),包括主采集器、從采集器、主采集模塊、從采集模塊、主gps接收機(jī)和從gps接收機(jī);

      主采集器、從采集器分別連接在待檢測的電力電纜的兩端,主采集器通過通信模塊與從采集器相連;通信模塊可以為光纖、雙絞線、wifi、甚至為3g/4g

      主、從gps接收機(jī)接收來自衛(wèi)星的信號,并自動補(bǔ)償信號在衛(wèi)星與接收機(jī)之間的傳輸延時,輸出與utc時間保持高度同步的秒脈沖信號pps至主、從采集模塊;

      主、從gps接收機(jī)通過串行口輸出與pps脈沖信號前沿相對應(yīng)的字符串?dāng)?shù)據(jù)至主從采集器;

      主、從采集模塊通過i/o接口與主、從采集器相連。

      字符串?dāng)?shù)據(jù)為時間、日期、狀態(tài)、定位的衛(wèi)星數(shù)、校驗(yàn)碼等信息,其中狀態(tài)包括未定位、定位、正在計算中,定位的衛(wèi)星數(shù)通常大于等于四個以上才算可靠;

      本實(shí)施例中,1、采集器采用自行研發(fā)的apd120,它采用德州儀器提供的am3517為主控芯片、采集模塊采用阿爾特拉提供的fpga,其具體型號為ep4ce55f23i7n;

      2、采集器系統(tǒng)為embeddedlinux3.2.0;

      3、gps模塊采用第三方廠商成品,其具體配置為波特率:115200,數(shù)據(jù)為:8位,奇偶校驗(yàn)位:無,停止位:1位,串行輸出數(shù)據(jù)格式為$gpgga和$gprmc、串行數(shù)據(jù)輸出時間間隔為1秒;

      4、主從采集器之間采用4g進(jìn)行通信,4g通信模塊采購第三方的成品。

      本發(fā)明的一種基于gps的電力電纜局放同步采集方法,包括如下步驟:

      如圖2所示,1a、主從采集器就分別初始化與gps模塊相連的串口參數(shù),包括波特率:115200、基偶校驗(yàn)位:無、數(shù)據(jù)位:8位、停止位:1位、接收超時時間1秒;

      1b、主從采集器利用系統(tǒng)自帶的read函數(shù)從串口中循環(huán)接收數(shù)據(jù),當(dāng)接收完$gpgga和$gprmc數(shù)據(jù)包后執(zhí)行下一步,否則繼續(xù)讀取,如果規(guī)定時間內(nèi)(本實(shí)施例中設(shè)定為5秒,當(dāng)然也可以設(shè)置其他時間,如3-8秒)未接收到完整的數(shù)據(jù)包則記錄gps校時故障,等待1秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如0.5秒等)后重新執(zhí)行1a;

      1c、主從采集器依次對1b中解析的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),如果狀態(tài)值為未定位或正在計算則執(zhí)行1d,如果當(dāng)前定位所用的衛(wèi)星數(shù)量小于四則執(zhí)行1d,如果解析的日期和當(dāng)前不符合則執(zhí)行1d,如果解析的utc時間小于或等于上一次的時間值則返回1d;否則利用解析的utc時間校對采集器系統(tǒng)時間,并將錯誤計數(shù)器清零。

      1d、將錯誤計數(shù)器增加1,如果錯誤計數(shù)器小于五返回1b執(zhí)行,否則返回1a執(zhí)行。

      如圖3所示,2a、主采集器檢測是否存在gps校時故障,如果不存在則執(zhí)行下一步;否則等待1秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如0.5秒等)后繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前步驟;

      2b、主采集器發(fā)送網(wǎng)絡(luò)消息給從采集器,雙方約定采集時間。采集時間是在當(dāng)前系統(tǒng)時間的基礎(chǔ)上增加幾秒的延時時間,本實(shí)施例中延時時間設(shè)置為8秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如6-12秒等),如果發(fā)送失敗則記錄通信故障并重新執(zhí)行2a,否則等待從采集器的響應(yīng)消息,如果5秒(本實(shí)施例中設(shè)定為5秒,當(dāng)然也可以設(shè)置其他時間,如3-8秒)內(nèi)沒有接收到正確的響應(yīng)則等待1秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如0.5秒等)后執(zhí)行2a,否則執(zhí)行下一步;

      2c、主采集器比較系統(tǒng)時間和約定的采集時間,如果相等則執(zhí)行下一步,否則等待100毫秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如80-200毫秒等)后繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前步驟;

      2d、主采集器發(fā)送io信號給采集模塊(fpga),fpga在接收到io信號后,檢測gps模塊的pps信號,當(dāng)檢測到下一個pps上升沿時觸發(fā)采集,采集過程繼續(xù)20毫秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如10-30毫秒等),采集完成后執(zhí)行下一步

      2e、主采集器發(fā)送網(wǎng)絡(luò)消息給從采集器,請求從采集器采集的數(shù)據(jù),如果請求成功則進(jìn)行下一步,否則等待1秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如0.5-2秒等)后執(zhí)行2a;

      2f、對主從采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配和定位,定位完成后重新執(zhí)行2a。

      如圖4所示,3a、從采集器利用系統(tǒng)自帶的recv函數(shù)循環(huán)等待主采集器的采集請求,如果接收到來自主采集器的采集請求后,則首先檢測自身是否存在gps校時故障,如果存在則響應(yīng)失敗消息,然后校驗(yàn)約定的采集時間是否合法,如果約定采集時間小于或等于自身時間則響應(yīng)失敗消息。如果檢測沒有錯誤則響應(yīng)成功消息并繼續(xù)執(zhí)行下一步;否則繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前步驟等待新的采集請求;

      3b、從采集器檢測系統(tǒng)時間和采集時間,如果相等則執(zhí)行下一步,否則等待100毫秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如80-150毫秒等)后繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前步驟;

      3c、從采集器發(fā)送io信號給采集模塊(fpga),fpga在接收到io信號后,檢測gps模塊的pps信號,當(dāng)檢測到下一個pps上升沿時觸發(fā)采集,采集過程繼續(xù)20毫秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時間,如10-30毫秒等),采集完成后執(zhí)行下一步;

      3d、從采集器等待主采集器請求采集數(shù)據(jù),當(dāng)接收到請求后將當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)網(wǎng)傳給主采集器,發(fā)送完畢后繼續(xù)執(zhí)行3a。

      最后說明的是,以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

      當(dāng)前第1頁1 2 
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