专利名称：电力电缆的在线实时防盗割装置及方法
技术领域：
本发明属于电力电缆防盗割的方法，特别涉及一种已敷设好且运行的或待运行的地埋及沟道式电力电缆的防盗割实时监控的装置及方法。
背景技术：
近年来，针对电力电缆，特别是6Kv以上的中高压电力电缆外包钢带和三芯的外铜屏蔽层的盗割现象越来越严重，给供电系统的安全运行带来了严重的隐患，已发现不法盗割者电死在电缆沟道里的情况。虽然现在的视频监控设备技术很成熟，但在每条电缆沟上都安装视频监控设备显然是不现实的，因为费用太过昂贵。

发明内容
为解决电力电缆被盗割的问题，本发明利用成熟的电阻测量技术及低压脉冲测距技术提供了一种可实时监控已敷涉电力电缆的安全状况，同时可在监控终端显示出被盗割电缆的距离及位置的方法，同时可监控多条不同方位的电力电缆。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种电力电缆的在线实时防盗割装置，其特征在于，包括一个多路转换开关，与多条电力电缆的铜屏蔽层与钢带连接实现多路监控输入；一个CPU控制单元，通过控制多路转换开关进行分时循环测试；每条电力电缆的监控输入都通过多路转换开关经通道I进入到一个功能转换开关，CPU控制单元通过一个电阻测量单元对每一条电缆的阻值测量，当电缆被盗割时，CPU控制单元控制功能转换开关切换到脉冲测距单元，并通过CPU控制单元的 I/O 口发送一个5伏、宽度为0. 1-1 u S的脉冲信号到脉冲测距单元，脉冲测距单元输出一个几十伏到100伏的低压脉冲信号，一路通过功能转换开关经通道II及多路转换开关加到电缆的铜屏蔽层与钢带之间，另一路进入到一个高速A/D转换器进行模数转换；CPU控制单元通过高速A/D转换器得到测试数据，经处理后通过液晶显示器显示出来，同时通过一个短信报警模块发送报警信息。一种采用上述装置的电力电缆在线实时防盗割方法，具体包括下述步骤第一步，在电缆的一端将铜屏敝层A和钢带B分开，并接入到多路转换开关，在正常情况下，电缆铜屏敝层与钢带之间的电阻在几欧姆以下，当有人盗割电缆时，钢带和铜屏蔽层断开，电阻测量单元将测出A、B之间的电阻为几百千欧姆甚至无穷大；第二步，CPU控制单元立即通过功能转换模块转换到脉冲测距单元，通过脉冲测距单元产生一个几十伏到100伏的低压脉冲信号，一路通过功能转换开关经通道II及多路转换开关加到电缆的钢带与铜屏蔽层之间，另一路启动高速A/D转换器开始采集测试波形， 当脉冲信号到达电缆外层断开点时，便产生反射脉冲，高速A/D转换器采样到完整的测试波形；第三步，高速A/D转换器将采集到的完整波形数据经CPU控制单元处理后，通过数据处理并判断出盗割点到电缆监控点的距离，经CPU控制单元的多功能输出接口输出测试波形到液晶显示器上，同时启动短信报警模块向电缆管理人员发送报警短信，告知那根电缆出现被盗割及被盗割点到监控点的距离。其中，所述的低压输出脉冲为80-100伏、宽度为 0.1-1U S。本发明方法与现有测试方法相比，其优点是，它将现有的电阻测量与低压脉冲测距两种方法有机的结合在一起，通过先测量电阻值的大小来判断电缆是否被盗割，当发现铜屏蔽层与钢带之间的电阻的阻值特别大甚至无穷大时，判断出电缆正在被盗割。此时CPU 立即启动低压脉冲测距单元测试出电缆被盗割点到监控点的距离，并通过短信发送报警信
肩、O硬件方面，本发明所用到的电阻测量技术、低压脉冲测距技术及短信发送技术都是现有的成熟技术，抗干扰能力强，实时监控效果好，并且体积小，重量轻，安装方便。本发明防盗割监控装置通常安装在电缆的某一供电终端，可同时监控多条不同方位的电力电缆。


图I电力电缆的在线实时防盗割装置接线图。图中1、钢带；2、铜屏蔽层；3、芯线；A、B分别为电缆的铜屏蔽层和钢带引出端，接到电力电缆在线实时防盗割装置的输入端。图2为本发明实时防盗割装置结构功能框图。图3为本发明低压脉冲测距法得到的测试波形图。图中S即为盗割点到监控端的距离。图4为图2中脉冲测距单元的一个具体电路原理图。图5为图2中电阻测量单元的一个具体电路原理图。
具体实施例方式以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。如图I所示，在电缆的一端将铜屏敝层A和钢带B分开，并接入到多路转换开关。 在正常情况下，电缆铜屏敝层与钢带之间的电阻在几欧姆以下，当有人盗割电缆时，钢带和铜屏蔽层断开，电阻测量单元将测出A、B之间的电阻为几百千欧姆甚至无穷大；这时防盗割装置可快速地判断出有人在盗割电缆。如图2所示，本发明实时防盗割装置包括一个多路转换开关，进行多条电力电缆的监控输入。CPU控制单元通过控制多路转换开关进行分时循环测试。每一路的输入都通过多路转换开关经通道I进入到功能转换开关，正常情况下功能转换开关不进行转换，CPU 通过电阻测量单元进行每一条电缆的阻值测量，当电缆被盗割时，CPU控制功能转换开关切换到脉冲测距单元，并通过CPU的I/O 口发送一个5伏、宽度0. I I i! S脉冲信号到脉冲测距单元，脉冲测距单元通过信号放大产生一个80-100伏、宽度为0. 1-1 u s的低压脉冲信号，此信号一路通过功能转换开关经通道II及多路转换开关加到电缆的铜屏蔽层与钢带之间，另一路进入到高速A/D转换器进行模数转换。CPU通过高速A/D转换器得到测试数据，并把测试数据经过数据处理后通过液晶显示器显示出来。同时CPU通过短信报警模块发送报警信息。
如图3所示，本发明低压脉冲测距的方法按以下步骤进行在tl时刻，CPU产生一个5伏、宽度0. I I ii s脉冲信号到脉冲测距单元，同时 (PU控制高速A/D转换器进行模数转换。脉冲测距单元通过信号放大产生一个80-100伏、宽度为0. I I U s低压脉冲信号通过图2中的功能转换开关-通道II-多路转换开关加到电缆的铜屏蔽层与钢带之间。信号达到盗割点时产生反射信号，反射信号再经过通道II-脉冲测距单元进入高速A/D转换器进行模数转换。最后，高速A/D将采集到的低压脉冲反射波形数据经CPU处理，通显示接口输出图3所示的测试波形，tl为向电缆铜屏蔽层及钢带发射的脉冲，t2为盗割点反射回的脉冲信号，S即为盗割点到监控点的距离。如图4所示，低压脉冲产生电路包括两个脉冲整形三极管Q1、Q2、两个脉冲放大三极管Q3、Q4及偏置元器件等。当CPU判断电缆被盗割时，输出一正脉冲到图4中的输入端 R2，脉冲经电阻R2后进入三极管Ql基级，脉冲经过三极管Ql反相后通过电容C3及电阻R4 进入三极管Q2的基级，三极管Q2再对脉冲进行一次反相整形后通过电容C4及电阻R7进入三极管Q3的基级，脉冲经过三极管Q3放大反相后通过电容C5及电阻R9进入三极管Q4 的基级，三极管Q4再对脉冲进行一个反相后，通过电容C6输出一个80 100V的脉冲通过端口 6经功能转换开关及多路转换开关加到电缆的铜屏蔽层及钢带上。如图5所示，电阻测量电路包括一个恒流源U1，两个继电器U2、U3，进行不同电流大小的切换，3个调节电流大小的精密电位器Rl、R2、R3，两个保护电阻R4、R6，一个保护用的瞬态抑制器，一个标准电阻R5，以及两个滤波电容C7、C8，RX为被测电阻。当电缆运行正常无盗割时，铜屏蔽层与钢带之间的阻值比较小，测继电器U3动作，恒流源输出IA电流，当电缆被盗割时，铜屏蔽层与钢带之间的阻值增大，此时，CPU控制继电器U2动作并自动调节电位器R2、R3，使恒流源输出合适的电流，通过测试标准电阻R5上的电压，计算出真实的流过RX上的电流，再测试RX上的电压，根据公式R = U/I，可计算出RX的电阻，即铜屏蔽层与钢带之间的电阻。
权利要求
1.一种电力电缆的在线实时防盗割装置，其特征在于，包括一个多路转换开关，与多条电力电缆的铜屏蔽层与钢带连接实现多路监控输入；一个CPU控制单元，通过控制多路转换开关进行分时循环测试；每条电力电缆的监控输入都通过多路转换开关经通道I进入到一个功能转换开关，CPU控制单元通过一个电阻测量单元对每一条电缆的阻值测量，当电缆被盗割时，CPU控制单元控制功能转换开关切换到脉冲测距单元，并通过CPU控制单元的I/0口发送一个5伏、宽度为0. 1-1 u S的脉冲信号到脉冲测距单元，脉冲测距单元输出一个几十伏到100伏的低压脉冲信号，一路通过功能转换开关经通道II及多路转换开关加到电缆的铜屏蔽层与钢带之间，另一路进入到一个高速A/D转换器进行模数转换；CPU控制单元通过高速A/D转换器得到测试数据，经处理后通过液晶显示器显示出来，同时通过一个短信报警模块发送报警信息。
2.如权利要求I所述的电力电缆的在线实时防盗割装置，其特征在于，所述低压输出脉冲为80-100伏、宽度为0. 1-1 u S。
3.一种电力电缆的在线实时防盗割方法，其特征在于，采用权利要求I所述的电力电缆的在线实时防盗割装置，具体包括下述步骤第一步，在电缆的一端将铜屏敝层A和钢带B分开，并接入到多路转换开关，在正常情况下，电缆铜屏敝层与钢带之间的电阻在几欧姆以下，当有人盗割电缆时，钢带和铜屏蔽层断开，电阻测量单元将测出A、B之间的电阻为几百千欧姆甚至无穷大；第二步，CPU控制单元立即通过功能转换模块转换到脉冲测距单元，通过脉冲测距单元产生一个几十伏到100伏的低压脉冲信号，一路通过功能转换开关经通道II及多路转换开关加到电缆的钢带与铜屏蔽层之间，另一路启动高速A/D转换器开始采集测试波形，当脉冲信号到达电缆外层断开点时，便产生反射脉冲，高速A/D转换器采样到完整的测试波形；第三步，高速A/D转换器将采集到的完整波形数据经CPU控制单元处理后，通过数据处理并判断出盗割点到电缆监控点的距离，经CPU控制单元的多功能输出接口输出测试波形到液晶显示器上，同时启动短信报警模块向电缆管理人员发送报警短信，告知那根电缆出现被盗割及被盗割点到监控点的距离。
4.如权利要求2所述的电力电缆的在线实时防盗割方法，其特征在于，所述低压输出脉冲为80-100伏、宽度为0. 1-1 u S。
全文摘要
本发明公开了一种电力电缆的在线实时防盗割装置及方法，其特征在于，是将现有的低压脉冲测距及电阻测量有机的结合在一起，实时地监控电缆的铜屏敝层与钢带之间的阻值，当有人盗割电缆时，其钢带和铜屏敝层断开，系统测得其钢带和铜屏敝层的阻值为几百K欧姆甚至无穷大，系统立即用低压脉冲法测出被盗割点的位置，同时通过手机短信向客户报警。使用户能快速有效的发现电缆盗割者，并对其他想盗割电缆的犯罪份子起到震慑作用，有效的保护电缆的正常运行。
文档编号G01R31/02GK102540014SQ20111045501
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者许东, 韩伯锋 申请人:西安四方机电有限责任公司