一种高压单芯电缆的短路故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高压单芯电缆的短路故障定位方法及系统，其方法包括采集两端施加有直流电压的待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号；对待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号进行识别，获取待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间；根据待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间计算故障点距离待测电缆首端和/或末端的距离，确定故障点位置。本发明专利技术通过对待测电缆施加直流电压，并测量待测电缆的泄漏电流反射波信号，并计算泄漏电流反射波信号到达时间，进而获取故障点位置，实现了故障点的精确定位，安全性较高，且不受接地电阻的影响，对测试电缆的线路阻抗没有要求，适用范围更广。

【技术实现步骤摘要】
一种高压单芯电缆的短路故障定位方法及系统
本专利技术涉及电缆故障测量
，尤其涉及一种高压单芯电缆的短路故障定位方法及系统。
技术介绍
当前的高压单芯电缆离线故障测距方法依据测量原理主要分为2种：1)阻抗法。通过测试故障电缆从测量端到故障点的线路阻抗，将被测电缆线芯和金属护层短接，根据单位长度阻抗计算出故障距离的故障测距方法或者测试出电缆故障段与全长段的电压降的比值，再和全长相乘计算出故障距离。阻抗法一般用于测试故障点绝缘电阻在10kΩ以内的电缆故障的距离，测量误差相对较大。2)行波脉冲法。通过高压脉冲将故障点瞬间击穿，产生一个电压行波信号，该信号在被测电缆的测量端和故障点之间往返传播，在直流高压发生器的高压端，通过线性分压器接收并换算出该电压行波信号往返一次的时间和脉冲信号的传播速度相乘而计算出故障距离。这种方法的缺点是测试时测距仪器与高压部分有直接的电气连接部分，安全性较差，且对测试设备的技术参数要求较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高压单芯电缆的短路故障定位方法及系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种高压单芯电缆的短路故障定位方法，包括如下步骤：步骤1：采集两端施加有直流电压的待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号；步骤2：对所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号进行识别，获取待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间；步骤3：根据所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间计算故障点距离待测电缆首端和/或末端的距离，确定故障点位置。本专利技术的有益效果是：本专利技术的高压单芯电缆的短路故障定位方法，通过对待测电缆施加直流电压，并测量待测电缆的泄漏电流反射波信号，并计算泄漏电流反射波信号到达时间，进而获取故障点位置，实现了故障点的精确定位，安全性较高，且不受接地电阻的影响，对测试电缆的线路阻抗没有要求，适用范围更广。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步：所述步骤1中，采用套设在待测电缆首端和/或末端的高频电流互感器HFCT采集待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号。上述进一步方案的有益效果是：通过所述高频电流互感器HFCT可以感应待测电缆所在回路中的谐振电流，并同步检测出从待测电缆故障或缺陷出产生的泄漏电流反射波信号，便于后续根据所述泄漏电流反射波信号识别其到达时间。进一步：所述步骤2具体包括：步骤21：构建所述泄漏电流反射波信号的尺度函数Vj和小波函数Wj，并根据所述尺度函数Vj和小波函数Wj按照频带将所述泄漏电流反射波信号进行正交分解，得到多尺度小波分解函数Dj；步骤22：根据所述多尺度小波分解函数Dj构建空间多尺度方程，并通过所述多尺度方程对所述泄漏电流反射波信号进行按频带进行分解，并根据分解后的结果对所述泄漏电流反射波信号进行重构；步骤23：采用分段三次Hermite多项式对重构的泄漏电流反射波信号进行插值，并将正反向泄漏电流反射波信号进行分离，得到泄漏电流反射波信号的极大值包络线和极小值包络线；步骤24：根据所述泄漏电流反射波信号的极大值包络线和极小值包络线读取所述泄漏电流反射波信号的到达时间。上述进一步方案的有益效果是：通过对所述泄漏电流反射波信号按跑频带进行正交分解，并进行重构，可以对所述泄漏电流反射波信号进行滤波处理，并对每一层中各频带进行重新分配，只包含相应频带的信号，这样信号的特征更加明显，再通过插值提取极值包络线，从而准确得到泄漏电流反射波信号的到达时间。进一步：当仅采集待测电缆首端或末端的泄漏电流反射波信号时，所述故障点距离待测电缆首端或末端的距离计算公式为：当同时采集待测电缆首端和末端的泄漏电流反射波信号时，所述故障点距离待测电缆首端或末端的距离计算公式为：Δt＝t2-t1其中，l表示待测电缆的长度，x表示故障点距离测试端的距离，t1表示首端或末端的泄漏电流反射波信号到达时间，t2表示末端或首端的泄漏电流反射波信号到达时间，v0表示泄漏电流反射波信号在电缆中的传播速度。上述进一步方案的有益效果是：通过所述泄漏电流反射波信号的到达时间和待测电缆的长度，配合泄漏电流反射波信号在电缆中的传输速度，即可精确确定故障点位置位置，从而完成待测电缆的故障定位。本专利技术还提供了一种高压单芯电缆的短路故障定位系统，包括信号采集模块、信号处理模块和故障定位模块；所述信号采集模块，用于采集两端施加有直流电压的待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号；所述信号处理模块，用于对所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号进行识别，获取待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间；所述故障定位模块，用于根据所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间计算故障点距离待测电缆首端和/或末端的距离，确定故障点位置。本专利技术的高压单芯电缆的短路故障定位系统，通过信号采集模块采集两端施加有直流电压的待测电缆的泄漏电流反射波信号，并由信号处理模块计算泄漏电流反射波信号到达时间，最终通过故障定位模块进而获取故障点位置，实现了故障点的精确定位，安全性较高，且不受接地电阻的影响，对测试电缆的线路阻抗没有要求，适用范围更广。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步：所述信号采集模块包括高压脉冲信号发生电路和采集电路；所述高压脉冲信号发生电路与待测电缆电连接，用于通过施加在待测电缆两端的直流电压产生高频脉冲信号；所述采集电路套设在待测电缆首端和/或末端，用于采集待测电缆故障点产生并传输至待测电缆的首端和/或末端的泄漏电流反射波信号。上述进一步方案的有益效果是：通过所采集电路可以感应待测电缆所在回路中的谐振电流，并同步检测出从待测电缆故障或缺陷出产生的泄漏电流反射波信号，便于后续根据所述泄漏电流反射波信号识别其到达时间。进一步：所述信号处理模块具体用于：构建所述泄漏电流反射波信号的尺度函数Vj和小波函数Wj，并根据所述尺度函数Vj和小波函数Wj按照频带将所述泄漏电流反射波信号进行正交分解，得到多尺度小波分解函数Dj；根据所述多尺度小波分解函数Dj构建空间多尺度方程，并通过所述多尺度方程对所述泄漏电流反射波信号进行按频带进行分解，并根据分解后的结果对所述泄漏电流反射波信号进行重构；采用分段三次Hermite多项式对重构的泄漏电流反射波信号进行插值，并将正反向泄漏电流反射波信号进行分离，得到泄漏电流反射波信号的极大值包络线和极小值包络线；根据所述泄漏电流反射波信号的极大值包络线和极小值包络线读取所述泄漏电流反射波信号的到达时间。上述进一步方案的有益效果是：通过对所述泄漏电流反射波信号按跑频带进行正交分解，并进行重构，可以对所述泄漏电流反射波信号进行滤波处理，并对每一层中各频带进行重新分配，只包含相应频带的信号，这样信号的特征更加明显，再通过插值提取极值包络线，从而准确得到泄漏电流反射波信号的到达时间。进一步：当仅采集待测电缆首端或末端的泄漏电流反射波信号时，所述故障定位模块计算故障点距离待测电缆首端或末端的距离的公式为：当同时采集待测电缆首端和末端的泄漏电流反射波信号时，所述故障定位模块计算故障点距离待测电缆首端或末端的距离公式为：Δt＝t2-t1其中，l表示待测电缆的长度，x表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压单芯电缆的短路故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采集两端施加有直流电压的待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号；步骤2：对所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号进行识别，获取待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间；步骤3：根据所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间计算故障点距离待测电缆首端和/或末端的距离，确定故障点位置。

【技术特征摘要】
1.一种高压单芯电缆的短路故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采集两端施加有直流电压的待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号；步骤2：对所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号进行识别，获取待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间；步骤3：根据所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号的到达时间计算故障点距离待测电缆首端和/或末端的距离，确定故障点位置。2.根据权利要求1所述的高压单芯电缆的短路故障定位方法，其特征在于，所述步骤1中，采用套设在待测电缆首端和/或末端的高频电流互感器HFCT采集待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号。3.根据权利要求1所述的高压单芯电缆的短路故障定位方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：步骤21：构建所述泄漏电流反射波信号的尺度函数Vj和小波函数Wj，并根据所述尺度函数Vj和小波函数Wj按照频带将所述泄漏电流反射波信号进行正交分解，得到多尺度小波分解函数Dj；步骤22：根据所述多尺度小波分解函数Dj构建空间多尺度方程，并通过所述多尺度方程对所述泄漏电流反射波信号进行按频带进行分解，并根据分解后的结果对所述泄漏电流反射波信号进行重构；步骤23：采用分段三次Hermite多项式对重构的泄漏电流反射波信号进行插值，并将正反向泄漏电流反射波信号进行分离，得到泄漏电流反射波信号的极大值包络线和极小值包络线；步骤24：根据所述泄漏电流反射波信号的极大值包络线和极小值包络线读取所述泄漏电流反射波信号的到达时间。4.根据权利要求1-3任一项所述的高压单芯电缆的短路故障定位方法，其特征在于，当仅采集待测电缆首端或末端的泄漏电流反射波信号时，所述故障点距离待测电缆首端或末端的距离计算公式为：当同时采集待测电缆首端和末端的泄漏电流反射波信号时，所述故障点距离待测电缆首端或末端的距离计算公式为：Δt＝t2-t1其中，l表示待测电缆的长度，x表示故障点距离测试端的距离，t1表示首端或末端的泄漏电流反射波信号到达时间，t2表示末端或首端的泄漏电流反射波信号到达时间，v0表示泄漏电流反射波信号在电缆中的传播速度。5.一种高压单芯电缆的短路故障定位系统，其特征在于，包括信号采集模块、信号处理模块和故障定位模块；所述信号采集模块，用于采集两端施加有直流电压的待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号；所述信号处理模块，用于对所述待测电缆首端和/或末端的泄漏电流反射波信号进行识别，获取待测电缆首端和/或末端的泄漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，李文立，李强，夏湛然，田智，李明贞，周承科，周文俊，孙长群，何剑锋，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网湖北省电力有限公司武汉供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11