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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)發(fā)生折射和反射，利用反射波的時(shí)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(shí)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(shí)過渡阻抗的影響，脈沖信號(hào)衰減會(huì)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)故障并執(zhí)行1a；

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

2a.主采集器檢測(cè)是否存在gps校時(shí)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(shí)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(cè)系統(tǒng)時(shí)間和采集時(shí)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(hào)給主采集模塊，主采集模塊在接收到io信號(hào)后，檢測(cè)主gps模塊的pps信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到下一個(gè)pps上升沿時(shí)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(qǐng)求從采集器采集的數(shù)據(jù)，如果請(qǐng)求成功則進(jìn)行下一步，否則等待數(shù)秒后執(zhí)行2a；

2f.對(duì)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(qǐng)求并檢測(cè)，正確時(shí)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(cè)系統(tǒng)時(shí)間和采集時(shí)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(hào)給從采集模塊，從采集模塊在接收到io信號(hào)后，檢測(cè)從gps模塊的pps信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到下一個(gè)pps上升沿時(shí)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(qǐng)求采集數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到請(qǐng)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(jì)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(shí)間小于或等于上一次的時(shí)間值。

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

再進(jìn)一步，所述步驟3a中檢測(cè)采集請(qǐng)求為檢測(cè)是否存在gps校時(shí)故障，如果存在則響應(yīng)失敗，然后校驗(yàn)采集時(shí)間是否合法，如果采集時(shí)間小于或等于自身時(shí)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(cè)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(hào)，并自動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)在衛(wèi)星與接收機(jī)之間的傳輸延時(shí)，輸出與utc時(shí)間保持高度同步的秒脈沖信號(hào)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(hào)前沿相對(duì)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(shí)鐘實(shí)現(xiàn)了電纜兩端時(shí)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(jià)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(duì)下文的考察研究對(duì)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(duì)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(duì)時(shí)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(duì)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(shí)間，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航定位、測(cè)繪定位、精密定時(shí)和時(shí)間同步等領(lǐng)域，本發(fā)明主要是利用gps時(shí)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(cè)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(hào)，并自動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)在衛(wèi)星與接收機(jī)之間的傳輸延時(shí)，輸出與utc時(shí)間保持高度同步的秒脈沖信號(hào)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(hào)前沿相對(duì)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(shí)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(jì)算中，定位的衛(wèi)星數(shù)通常大于等于四個(gè)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(hào)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(shí)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(shí)時(shí)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(shí)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(shí)間，如3-8秒)未接收到完整的數(shù)據(jù)包則記錄gps校時(shí)故障，等待1秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時(shí)間，如0.5秒等)后重新執(zhí)行1a；

1c、主從采集器依次對(duì)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(jì)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(shí)間小于或等于上一次的時(shí)間值則返回1d；否則利用解析的utc時(shí)間校對(duì)采集器系統(tǒng)時(shí)間，并將錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器清零。

1d、將錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器增加1，如果錯(cuò)誤計(jì)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(cè)是否存在gps校時(shí)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(shí)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(shí)間。采集時(shí)間是在當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間的基礎(chǔ)上增加幾秒的延時(shí)時(shí)間，本實(shí)施例中延時(shí)時(shí)間設(shè)置為8秒(也可以根據(jù)需要設(shè)置為其他時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間和約定的采集時(shí)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(shí)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(hào)給采集模塊(fpga)，fpga在接收到io信號(hào)后，檢測(cè)gps模塊的pps信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到下一個(gè)pps上升沿時(shí)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(shí)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(qǐng)求從采集器采集的數(shù)據(jù)，如果請(qǐng)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(shí)間，如0.5-2秒等)后執(zhí)行2a；

2f、對(duì)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(qǐng)求，如果接收到來自主采集器的采集請(qǐng)求后，則首先檢測(cè)自身是否存在gps校時(shí)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(shí)間是否合法，如果約定采集時(shí)間小于或等于自身時(shí)間則響應(yīng)失敗消息。如果檢測(cè)沒有錯(cuò)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(qǐng)求；

3b、從采集器檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)間和采集時(shí)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(shí)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(hào)給采集模塊(fpga)，fpga在接收到io信號(hào)后，檢測(cè)gps模塊的pps信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到下一個(gè)pps上升沿時(shí)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(shí)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(qǐng)求采集數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到請(qǐng)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(duì)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(duì)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。