Page 85 - 电力与能源2021年第一期

赵宏飞, 等: 感温电缆电气故障辨识系统的设计与实现 7
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电压查, 当电压差为 0 时, 即可得出 R x 的长度为
3 电气故障辨识系统软件设计及步骤
m , 即 m , 即感温电缆短路故障点距离首
R 7 U b
R 6 U-U b 本系统通过测量电路采集感温电缆两端的电
端为 U b m 。感温电缆回路电阻测量图如图 5 压, 通过单片 机内部 的 A / D 转 换 器 转 换 成 数 字
U-U b
量, 并传递到单片机的内部进行下一步处理。感
所示。
温电缆辨识结果通过 LED 指示灯、 显示屏、 蜂鸣
器以及蓝牙模块传递到手机端进行视觉化和听觉

化的显示, 其工作过程如图 7 所示。

图 5 感温电缆回路电阻测量图
2 电气故障辨识系统的组成及设计

本系统以单片机为核心, 主要包括供电单元、
采集单元、 辨识模块、 声光报警系统、 显示系统和
通信模块等组成, 硬件系统如图 6 所示。

图 7 工作流程图
由图 7 可以看出, 本系统辨识过程主要包括
以下五步骤。
( 1 ) 通过电压测量接口与感温电缆相连接, 对

感温电缆的电压进行采集和转换。
图 6 硬件系统组成部分
单片 机 采 用 STM32F103RCT6B 芯 片, 该 ( 2 ) 通过对采集电压的采集、 分析, 判断感温
单片机自 身 最 高 主 频 可 达 72 MHz , 拥 有 丰 富 电缆的状态。
的输入输出接口 和 多 个 多 通 道 ADC 转 换 模 块 ( 3 ) 若 C0 和 C1 之间的测量电压差为 0.5U ,
及 SPI等通信 接 口 模 块, 其 自 身 抗 环 境 干 扰 能 则感温电缆为正常状态; 若 C0 和 C1 之间的测量
力强, 具有丰富 的 运 算 性 能 和 控 制 接 口。 供 电 电压差为U 时, 则感温电缆线芯中有断点, 为断
单元由两节可充 电 的 18650 锂 电 池 组 成, 其 输 路状态; 若 C0 和 C1 之间的测量电压差近似为 0
V 时, 则感温电缆线芯间有短路, 并通过图7 以及
出电压 可 达 7.2 V , 经 稳 压 芯 片 为 TPS76850
和稳压 芯 片 AMS1117 , 获 取 稳 定 的 5.0 V 和 公式 U b 确定短路位置。
U-U b
3.3V 直 流 电 源, 为 微 处 理 器、 OLED 显 示 器、
( 4 ) 感温电缆发生断路和短路故障均由蜂鸣
指示灯和测量接口供电。 OLED 液晶显示 屏 型
器实现声音报警, 指示灯实现灯光报警。
号为 SSD1306 , 支持片选和复位信 号, 支 持 I2C
( 5 ) 感温电缆辨识结果通过液晶屏进行状态
和 SPI串行 通 信 协 议, 也 支 持 休 眠 与 唤 醒。 无
和参数显示, 同时辨识结果将通过蓝牙输送到手
线传输模块的型号 HC-05 , 支持 UART 通信协
机端, 进行存储和显示。
议, 支持 AT 指 令 集 设 置 传 输 波 特 率 和 主 从 模
液晶屏显示内容主要包括感温电缆状态、 端
式等其他工作参数。
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