一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统及方法。所述的电缆由多段长度和横截面积均不相同的线缆通过绝缘接头连接而成，所述的电缆故障定位系统包括故障电缆、参考电缆、短接线(6)、接地开关、数据采集单元、线缆电阻检测单元和处理器单元(5)，所述的故障电缆和参考电缆一端为参考端，另一端为测试端，故障电缆和参考电缆参考端通过短接线(6)连接，故障电缆参考端还通过接地开关接地，所述的线缆电阻检测单元分别连接故障电缆和参考电缆的测试端，所述的数据采集单元和线缆电阻检测单元均连接至处理器单元(5)。与现有技术相比，本发明专利技术具有测试方便，自动化程度高，故障定位结果精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电缆故障定位系统及方法，尤其是涉及一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统及方法。
技术介绍
高压电缆以其占地少、敷设方便、人身安全保障、供电可靠性高、维护工作量少等优点在高压输变电网络中得到了广泛应用。网络中的电缆，也是一个复杂的系统，可能含有GIS终端；可能含有T接头或Y接头；可能为长线路，包含多个交叉互联段。电缆一旦发生绝缘击穿，往往几天无法定位故障点，拖延供电时间，降低供电可靠性。目前市场上对于高压超高压输变电网络中电缆故障定位主要利用Murray电桥法和行波反射法两种。Murray电桥法是对击穿点定位的经典方法，如图1，通过短接线将A相和B相连接，但电桥只能得到千分比P‰，人工计算故障点距离，即图1中X终端距故障点F的距离L1，计算公式如下：L1＝(2L+L′d)×P‰，Ld′=Ld×SSd,]]>其中，L为每相电缆的全长度，Ld为短接线长度，S为电缆的截面积，Sd为短接线的截面积，由于短接线参与电桥平衡，因此需要换算成与电缆等截面的长度并参与计算，短接线通常采用截面积较小的短接线，从而测得的短接线截面积Sd误差较大，导致L′d误差也很大，严重影响了定位精度。假定电缆长度为L为1000m，截面积S为1000mm2，短接线长度Ld为10m，截面积Sd为16mm2(实际截面积为12mm2)，电桥平衡后千分比读数为30‰。表1为测试结果对比表，可以看出测试值比理论值小了63m，具有较大的误差。表1测试结果对比表电缆全长L＝2L+L′d故障点距离L1＝(2L+L′d)×P‰理论值2833mL1＝850m测试值2625mL1＝787m另外还有些场景下，Murray电桥法也无法定位，分别为：(1)临近运行电缆的负荷电流产生工频磁场，在检流计的2端M、X形成可能超过200V的工频电压，而用于定位的直流电位差不过毫伏级。因此，检流计容易损坏，或者不能平衡，或因为交流参与电桥平衡，定位比例误差很大；(2)电缆线路长，每段电缆导体截面积不同，导体材料有铜芯或铝芯，需要人工把被测电缆和辅助电缆换算成同等截面相同材料，工作量大误差也大。行波反射法主要是二次脉冲法、三次脉冲法和脉冲电流法。但因高压电缆拥有交叉互联、T接头，波阻抗产生突变，使定位反射波十分复杂，难以定位，高压脉冲在该点也有能量损失，难以到达远处。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于智能采集与分析的复杂电缆故障定位系统及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统，所述的电缆由多段长度和横截面积均不相同的线缆通过绝缘接头连接而成，所述的电缆故障定位系统包括故障电缆、参考电缆、短接线、接地开关、数据采集单元、线缆电阻检测单元和处理器单元，所述的故障电缆和参考电缆一端为参考端，另一端为测试端，故障电缆和参考电缆参考端通过短接线连接，故障电缆参考端还通过接地开关接地，所述的线缆电阻检测单元分别连接故障电缆和参考电缆的测试端，所述的数据采集单元和线缆电阻检测单元均连接至处理器单元；数据采集单元采集故障电缆中各段线缆的线缆信息并进行统一化得到线缆统一化总长度L，接地开关打开时，线缆电阻检测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元，处理器单元获取故障电缆测试端至故障点间的线缆电阻R1，接地开关闭合时，线缆电阻检测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元，处理器单元获取故障线缆测试端至参考端的线缆电阻R2，处理器单元根据Lx＝L×(R1/R2)获得故障电缆测试端至故障点的统一化距离Lx，进而处理器单元根据Lx和各段线缆的线缆信息换算出故障电缆测试端至故障点的实际距离Lx′。所述的数据采集单元包括手动输入线缆信息的数字操作旋钮，所述的数字操作旋钮连接处理器单元。所述的线缆信息包括线缆长度、线缆截面积和线缆电阻率。所述的线缆电阻检测单元包括高压恒流源、采样电阻、电流采集器和电压采集器，所述的高压恒流源通过采样电阻连接故障电缆测试端，所述的电流采集器连接于采样电阻两端，所述的电压采集器并联于故障电缆测试端和参考电缆测试端之间；接地开关打开时，电流采集器采集电流为I1，电压采集器采集电压为U1，从而获取线缆电阻R1＝U1/I1；接地开关闭合时，电流采集器采集电流为I2、电压采集器采集电压为U2，从而获取线缆电阻R2＝U2/I2。该电缆故障定位系统还包括显示单元，所述的显示单元连接处理器单元。一种基于智能采集与分析的电缆故障定位方法，该方法包括如下步骤：(1)将故障电缆中每一段线缆从测试端依次标号为Di，其中i＝1,2……n，n为组成故障电缆的线缆总段数，处理器单元采集故障电缆中第i段线缆Di的线缆信息并发送至处理器单元，其中第i段线缆Di的线缆信息包括线缆长度为Li、截面积为Si和线缆电阻率为ρi；(2)处理器单元以第一段线缆为基准线缆，对第二段线缆至第n段线缆进行统一化，根据下式计算出第二段线缆至第n段线缆的统一化长度：Lj′=Lj×S1Sj×ρjρ1,]]>其中j＝2,3……n；(3)处理器单元获取故障线缆统一化总长度L：L=L1+Σj=2nLi′;]]>(4)打开接地开关，线缆电阻检测单元获取故障电缆测试端至故障点间的线缆电阻R1；(5)关闭接地开关，线缆电阻检测单元获取故障线缆测试端至参考端间的线缆电阻R2；(6)根据Lx＝L×(R1/R2)计算得到故障电缆测试端至故障点的统一化距离Lx；(7)根据下式换算出故障电缆测试端至故障点的实际距离Lx′：Lx′=LxLx≤L1L1+(Lx-L1)×S2S1×ρ1ρ2L1<Lx≤L1+L2′Σk=1jLk+(Lx-L1-Σp=2jLp′)×Sj+1S1×ρ1ρj+1L1+L2′+...+Lj′<Lx≤L1+L2′+...+Lj′+Lj+1′,j=2,3...n.]]>与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术数据采集单元采集故障电缆中各段线缆的线缆信息并进行统一化得到线缆统一化总长度L，将故障电缆中不同材料不同截面积线缆换算成相同截面相同导体材料的等效电缆长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统，所述的电缆由多段长度和横截面积均不相同的线缆通过绝缘接头连接而成，其特征在于，所述的电缆故障定位系统包括故障电缆、参考电缆、短接线(6)、接地开关、数据采集单元、线缆电阻检测单元和处理器单元(5)，所述的故障电缆和参考电缆一端为参考端，另一端为测试端，故障电缆和参考电缆参考端通过短接线(6)连接，故障电缆参考端还通过接地开关接地，所述的线缆电阻检测单元分别连接故障电缆和参考电缆的测试端，所述的数据采集单元和线缆电阻检测单元均连接至处理器单元(5)；数据采集单元采集故障电缆中各段线缆的线缆信息并进行统一化得到线缆统一化总长度L，接地开关打开时，线缆电阻检测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元(5)，处理器单元(5)获取故障电缆测试端至故障点间的线缆电阻R1，接地开关闭合时，线缆电阻检测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元(5)，处理器单元(5)获取故障线缆测试端至参考端的线缆电阻R2，处理器单元(5)根据Lx＝L×(R1/R2)获得故障电缆测试端至故障点的统一化距离Lx，进而处理器单元(5)根据Lx和各段线缆的线缆信息换算出故障电缆测试端至故障点的实际距离Lx′。...

【技术特征摘要】
1.一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统，所述的电缆由多段长度和横截面积
均不相同的线缆通过绝缘接头连接而成，其特征在于，所述的电缆故障定位系统包括故障
电缆、参考电缆、短接线(6)、接地开关、数据采集单元、线缆电阻检测单元和处理器单元
(5)，所述的故障电缆和参考电缆一端为参考端，另一端为测试端，故障电缆和参考电缆参
考端通过短接线(6)连接，故障电缆参考端还通过接地开关接地，所述的线缆电阻检测单元
分别连接故障电缆和参考电缆的测试端，所述的数据采集单元和线缆电阻检测单元均连接
至处理器单元(5)；
数据采集单元采集故障电缆中各段线缆的线缆信息并进行统一化得到线缆统一化总
长度L，接地开关打开时，线缆电阻检测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元(5)，处
理器单元(5)获取故障电缆测试端至故障点间的线缆电阻R1，接地开关闭合时，线缆电阻检
测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元(5)，处理器单元(5)获取故障线缆测试端至
参考端的线缆电阻R2，处理器单元(5)根据Lx＝L×(R1/R2)获得故障电缆测试端至故障点的
统一化距离Lx，进而处理器单元(5)根据Lx和各段线缆的线缆信息换算出故障电缆测试端至
故障点的实际距离Lx′。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统，其特征在于，
所述的数据采集单元包括手动输入线缆信息的数字操作旋钮，所述的数字操作旋钮连接处
理器单元(5)。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统，
其特征在于，所述的线缆信息包括线缆长度、线缆截面积和线缆电阻率。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统，其特征在于，
所述的线缆电阻检测单元包括高压恒流源(1)、采样电阻(2)、电流采集器(3)和电压采集器
(4)，所述的高压恒流源(1)通过采样电阻(2)连接故障电缆测试端，所述的电流采集器(3)
连接于采样电阻(2)两端，所述的电压采集器(4)并联于故障电缆测试端和参考电缆测试端
之间；
接地开关打开时，电流采集器(3)采集电流为I1，电压采集器(4)采集电压为U1，从而获<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周韫捷，李海，周婕，杨洋，叶志豪，周宏，管灏磬，程黎，朱隽辰，赵杰，许萍萍，张伟，孔德武，郑柒拾，丁鹏，马俊方，黎志刚，李会军，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海慧东电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31