一种配网电缆故障识别与定位方法技术

本发明专利技术提出的是一种配网电缆故障识别与定位方法，该方法包括以下步骤：1、获取故障反射波形y(t)；2、获取无故障反射波形y0(t)；3、对故障反射波形y(t)减去无故障反射波形y0(t)得到的信号取绝对值获得波形y1(t)；4、对波形y1(t)进行时间反演得到反演波形y1(T

【技术实现步骤摘要】
一种配网电缆故障识别与定位方法


[0001]本专利技术涉及的是一种配网电缆故障识别与定位方法，属于配电电缆故障定位


技术介绍

[0002]电缆广泛应用于电网配电系统和铁路、航空、制造等行业的供电系统中；为了避免雷击、风害等外力的影响，电缆通常埋设在系统内部或地下，所以电缆的故障无法像架空线路一样通过巡检进行识别和定位，而是需要特殊的故障定位方法。
[0003]以时域反射法为代表的行波法作为输电线路主要的故障定位方法，通过测量电磁行波在线路中的传播与反射的暂态响应，可以对故障进行诊断和位置估计；该方法虽然有很多优点，但是存在单端测距时二次反射波头的信号很微弱，不易识别等问题；双端测距时需要GPS辅助获得行波到达线路终端的精确时间来实现双端同步采样，增加了成本，使得此类行波法的应用受到了一定的局限；此外，配电网往往具有复杂的拓扑结构，也大大增加了行波法的反射信号分析难度。
[0004]时间反演(Time Reversal，TR)技术利用波动方程的时间对称性，将观测点中观察到的信号在时间上翻转注入原系统，利用在故障点形成时间和空间上的聚焦特性实现故障定位；在配电网中，对于多分支线路的故障定位，首先要确定故障的区段，即故障发生在哪条支路上，然后再利用无分支线路测距的方法完成故障定位，但传统的时间反演算法对故障类型和过渡电阻大小依赖度较高、且只能对单一类型的故障进行定位。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种配网电缆故障识别与定位方法，其目的旨在解决现有技术无法对配电网中电缆故障进行有效识别和定位的问题。
[0006]本专利技术的技术解决方案：一种配网电缆故障识别与定位方法，该方法包括以下步骤：
[0007]1、获取故障反射波形y(t)；
[0008]2、获取无故障反射波形y0(t)；
[0009]3、对故障反射波形y(t)减去无故障反射波形y0(t)得到的信号取绝对值获得波形y1(t)；
[0010]4、对波形y1(t)进行时间反演得到反演波形y1(T
‑
t)；
[0011]5、将反演波形y1(T
‑
t)注入设置N个检测点的仿真模型2中进行仿真，获取N个检测点的电压波形；
[0012]6、根据能量谱进行故障定位。
[0013]进一步地，所述获取故障反射波形y(t)，具体包括以下步骤：
[0014]1‑
1、通过脉冲发生器装置产生入射脉冲f(t)；
[0015]1‑
2、在故障电缆首端注入入射脉冲f(t)，检测获取故障反射波形y(t)。
[0016]进一步地，所述获取无故障反射波形y0(t)，具体包括以下步骤：
[0017]2‑
1获取需要进行故障定位的配电电缆的相关参数，在Simulink里建立无故障仿真模型1；
[0018]2‑
2获取仿真模型1中无故障电缆的首端注入入射脉冲f(t)下产生的无故障反射波形y0(t)。
[0019]进一步地，所述对波形y1(t)进行时间反演得到反演波形y1(T
‑
t)，具体包括：对波形y1(t)进行时间反演，并进行额外的时间延迟T，得到反演波形y1(T
‑
t)。
[0020]进一步地，所述将反演波形y1(T
‑
t)注入设置N个检测点的仿真模型2中进行仿真，获取N个检测点的电压波形，具体包括以下步骤：
[0021]3‑
1、在Simulink里建立仿真模型2，根据用户输入的测量间距d，在仿真模型2中的无故障电缆上设置N个检测点以检测其电压波形，并对各检测点进行编号，所述N＝电缆长度/d
‑
1；
[0022]3‑
2、将反演波形y1(T
‑
t)首端注入到仿真模型2中的无故障电缆当中；
[0023]3‑
3、运行仿真模型2，获取N个检测点的电压波形并记录。
[0024]进一步地，所述根据能量谱进行故障定位，具体包括以下步骤：
[0025]4‑
1、测量各检测点的电压波能量；
[0026]4‑
2、通过找到电压波能量的能量极大值点。
[0027]进一步地，所述测量各检测点的电压波能量，具体包括：
[0028]4‑1‑
1、根据步骤5所获取的N个检测点的电压波形计算各检测点电压波能量；
[0029]4‑1‑
2、根据各检测点的电压波能量与各检测点的对应关系，获得整个配电电缆位置
‑
能量谱图。
[0030]进一步地，所述电压波能量的能量值计算公式如下：
[0031][0032]其中，E(x)是电压波能量的能量值，T是电压波信号持续总时间，u
x
(j)为仿真模型2仿真时第x个检测点第j步的电压值，Δt是仿真步长，M为仿真步数。
[0033]进一步地，所述电压波能量的能量极大值点即为故障电缆的故障位置。
[0034]本专利技术的有益效果：
[0035]1)本专利技术适用于不同类型的电缆故障定位，能够对配网电缆各类故障类型实现准确快速定位，具有测量精度高、抗噪声能力强等优点；
[0036]2)本专利技术将时域反射法与时间反演方法相结合利用，适用性强，灵活性高，使用成本低；
[0037]3)从现实故障反射波形减去无故障反射波形，解决了时间反演故障定位中开路故障与接地故障等全反射现象下丢失末端信息而无法聚焦的问题；具有定位结果明显、准确性高、抗噪声能力强等特点；
[0038]4)本专利技术能够实现无分支线路的故障定位，解决了时间反演算法对故障类型和过渡电阻大小依赖度较高的问题以及现有技术中只对单一类型的故障定位的问题。
附图说明
[0039]附图1是本专利技术配网电缆故障识别与定位方法的总体流程示意图。
[0040]附图2是获得的故障反射波形y(t)示意图。
[0041]附图3是获得的无故障反射波形y0(t)(终端反射波形)示意图。
[0042]附图4是|y(t)
‑
y0(t)|获得的波形y1(t)示意图。
[0043]附图5是反演波形y1(T
‑
t)示意图。
[0044]附图6是位置—能量谱图，聚焦点即为故障点。
具体实施方式
[0045]一种配网电缆故障识别与定位方法，该方法包括以下步骤：
[0046]1、获取故障反射波形y(t)；
[0047]2、获取无故障反射波形y0(t)(终端反射波形)；
[0048]3、对故障反射波形y(t)减去无故障反射波形y0(t)得到的信号取绝对值获得波形y1(t)；故障反射波形y(t)减去无故障反射波形y0(t)等效于只剩下故障点与末端信息，而末端信息的补充能够增强时间反演在故障点的聚焦程度，解决了时间反演算法对故障类型和过渡电阻大小依赖度较高的问题以及现有技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配网电缆故障识别与定位方法，其特征是包括以下步骤：1、获取故障反射波形y(t)；2、获取无故障反射波形y0(t)；3、对故障反射波形y(t)减去无故障反射波形y0(t)得到的信号取绝对值获得波形y1(t)；4、对波形y1(t)进行时间反演得到反演波形y1(T
‑
t)；5、将反演波形y1(T
‑
t)注入设置N个检测点的仿真模型2中进行仿真，获取N个检测点的电压波形；6、根据能量谱进行故障定位。2.根据权利要求1所述的一种配网电缆故障识别与定位方法，其特征是所述获取故障反射波形y(t)，具体包括以下步骤：1
‑
1、通过脉冲发生器装置产生入射脉冲f(t)；1
‑
2、在故障电缆首端注入入射脉冲f(t)，检测获取故障反射波形y(t)。3.根据权利要求1所述的一种配网电缆故障识别与定位方法，其特征是所述获取无故障反射波形y0(t)，具体包括以下步骤：2
‑
1获取需要进行故障定位的配电电缆的相关参数，在Simulink里建立无故障仿真模型1；2
‑
2获取仿真模型1中无故障电缆的首端注入入射脉冲f(t)下产生的无故障反射波形y0(t)。4.根据权利要求1所述的一种配网电缆故障识别与定位方法，其特征是所述对波形y1(t)进行时间反演得到反演波形y1(T
‑
t)，具体包括：对波形y1(t)进行时间反演，并进行额外的时间延迟T，得到反演波形y1(T
‑
t)。5.根据权利要求1所述的一种配网电缆故障识别与定位方法，其特征是所述将反演波形y1(T
‑
t)注入设置N个检测点的仿真模型2中进行仿真，获取N...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，王秀茹，赵宇，庞吉年，夏泰宝，张亦大，韩雪琳，陈建建，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司，
类型：发明
国别省市：