三芯电缆的故障定位方法技术

本发明专利技术公开了一种三芯电缆的故障定位方法

【技术实现步骤摘要】
三芯电缆的故障定位方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及故障定位
，尤其涉及一种三芯电缆的故障定位方法
、
装置
、
设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]由于海上地形复杂架空线路难以敷设，为了保证电能安全稳定传输，通常使用海底电缆进行输电
。
常用的海底电缆包括三相单芯电缆与三相三芯电缆，与三相单芯高压电缆相比，三相三芯高压电缆电能损耗更小
、
传输容量更大
、
占地面积更小，且运输与安装的成本更低，因此得到广泛应用
。
[0003]三芯海底电缆受到诸多不利因素与金属护套环流的影响后，电气性能会逐渐变差，一些破坏
、
老化等缺陷会慢慢变成故障，大大缩减了三芯电缆的寿命
。
目前已有的针对电缆的故障定位方法只限于线芯导体，但是电缆并非只有线芯一根导体，高压三芯海底电缆中含有多根导体，比如管道内三根同轴电缆的线芯与金属套，以及管道中的铠装等
。
这些导体之间存在复杂的电磁耦合关系，仅仅基于线芯导体建立的微元电路模型无法正确定位电缆的故障
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种三芯电缆的故障定位方法
、
装置
、
设备及存储介质，以解决三芯电缆中存在的多个导体之间存在着复杂的电磁耦合关系，无法实现准确确定三芯电缆的故障位置的问题
。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供了一种三芯电缆的故障定位方法，包括：
[0006]基于多导体电磁耦合理论建立无故障三芯电缆的波动方程，并获取所述波动方程的第一通解；所述第一通解包括：所述无故障三芯电缆中各导体的第一电压模量和第一电流模量；
[0007]根据所述第一通解和所述无故障三芯电缆在末端阻抗不匹配点处的反射系数矩阵，确定所述波动方程在末端阻抗不匹配情况下的第二通解；所述第二通解包括：所述无故障三芯电缆中各导体的第二电压模量和第二电流模量；
[0008]向待检测三芯电缆中的各导体发送不同频率的扫频信号，并获取所述待检测三芯电缆中各导体的首端故障反射系数函数；
[0009]根据所述第二通解和所述扫频信号确定所述无故障三芯电缆中各导体的首端无故障反射系数函数，并根据所述首端故障反射系数函数和所述首端无故障反射系数函数确定故障信息函数；
[0010]对各所述故障信息函数进行处理获得所述待检测三芯电缆中所有导体的故障定位波形；根据所述故障定位波形确定所述待检测三芯电缆的故障位置
。
[0011]根据本专利技术的另一方面，提供了一种三芯电缆的故障定位装置，包括：
[0012]第一通解确定模块，用于基于多导体电磁耦合理论建立无故障三芯电缆的波动方
程，并获取所述波动方程的第一通解；所述第一通解包括：所述无故障三芯电缆中各导体的第一电压模量和第一电流模量；
[0013]第二通解确定模块，用于根据所述第一通解和所述无故障三芯电缆在末端阻抗不匹配点处的反射系数矩阵，确定所述波动方程在末端阻抗不匹配情况下的第二通解；所述第二通解包括：所述无故障三芯电缆中各导体的第二电压模量和第二电流模量；
[0014]扫频模块，用于向待检测三芯电缆中的各导体发送不同频率的扫频信号，并获取所述待检测三芯电缆中各导体的首端故障反射系数函数；
[0015]信息函数确定模块，用于根据所述第二通解和所述扫频信号确定所述无故障三芯电缆中各导体的首端无故障反射系数函数，并根据所述首端故障反射系数函数和所述首端无故障反射系数函数确定故障信息函数；
[0016]故障定位模块，用于对各所述故障信息函数进行处理获得所述待检测三芯电缆中所有导体的故障定位波形；根据所述故障定位波形确定所述待检测三芯电缆的故障位置
。
[0017]根据本专利技术的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
[0018]至少一个处理器；以及
[0019]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0020]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本专利技术任一实施例所述的三芯电缆的故障定位方法
。
[0021]根据本专利技术的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本专利技术任一实施例所述的三芯电缆的故障定位方法
。
[0022]本专利技术实施例的技术方案，通过基于多导体电磁耦合理论建立无故障三芯电缆的波动方程，并获取波动方程的第一通解；第一通解包括：无故障三芯电缆中各导体的第一电压模量和第一电流模量； 根据第一通解和无故障三芯电缆在末端阻抗不匹配点处的反射系数矩阵，确定波动方程在末端阻抗不匹配情况下的第二通解；第二通解包括：无故障三芯电缆中各导体的第二电压模量和第二电流模量；向待检测三芯电缆中的各导体发送不同频率的扫频信号，并获取待检测三芯电缆中各导体的首端故障反射系数函数；根据第二通解和扫频信号确定无故障三芯电缆中各导体的首端无故障反射系数函数，并根据首端故障反射系数函数和首端无故障反射系数函数确定故障信息函数；对各故障信息函数进行处理获得待检测三芯电缆中所有导体的故障定位波形；根据故障定位波形确定待检测三芯电缆的故障位置，采用频域反射技术和多导体电磁耦合理论确定故障定位波形，从而实现了准确定位三芯电缆的故障位置，解决了由于三芯电缆中存在的多个导体之间存在着复杂的电磁耦合关系，无法实现准确定位三芯电缆的故障位置的问题
。
[0023]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围
。
本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解
。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0025]图1是本专利技术实施例一提供的一种三芯电缆的故障定位方法的流程图；
[0026]图2是三芯电缆的层状结构示意图；
[0027]图3是三芯电缆的接地方式的示意图；
[0028]图4是本专利技术实施例二提供的一种三芯电缆的故障定位方法的流程图；
[0029]图5是无故障三芯电缆的微元阻抗电路模型的示意图；
[0030]图6是无故障三芯电缆的微元导纳电路模型的示意图；
[0031]图7是本专利技术实施例三提供的一种三芯电缆的故障定位装置的结构示意图；
[0032]图8是实现本专利技术实施例的三芯电缆的故障定位方法的电子设备的结构示意图
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种三芯电缆的故障定位方法，其特征在于，包括：基于多导体电磁耦合理论建立无故障三芯电缆的波动方程，并获取所述波动方程的第一通解；所述第一通解包括：所述无故障三芯电缆中各导体的第一电压模量和第一电流模量；根据所述第一通解和所述无故障三芯电缆在末端阻抗不匹配点处的反射系数矩阵，确定所述波动方程在末端阻抗不匹配情况下的第二通解；所述第二通解包括：所述无故障三芯电缆中各导体的第二电压模量和第二电流模量；向待检测三芯电缆中的各导体发送不同频率的扫频信号，并获取所述待检测三芯电缆中各导体的首端故障反射系数函数；根据所述第二通解和所述扫频信号确定所述无故障三芯电缆中各导体的首端无故障反射系数函数，并根据所述首端故障反射系数函数和所述首端无故障反射系数函数确定故障信息函数；对各所述故障信息函数进行处理获得所述待检测三芯电缆中所有导体的故障定位波形；根据所述故障定位波形确定所述待检测三芯电缆的故障位置
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于多导体电磁耦合理论建立无故障三芯电缆的波动方程，并获取所述波动方程的第一通解，包括：根据所述无故障三芯电缆的微元电路模型，建立所述无故障三芯电缆的单位阻抗矩阵
、
各导体的电流与电压之间的第一微分方程，以及所述无故障三芯电缆的单位导纳矩阵
、
各导体的电流与电压之间的第二微分方程；基于多导体电磁耦合理论，根据所述第一微分方程和所述第二微分方程，确定所述无故障三芯电缆的波动方程；使用相模变换计算方法，计算所述波动方程的第一通解
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一通解和所述无故障三芯电缆在末端阻抗不匹配点处的反射系数矩阵，确定所述波动方程在末端阻抗不匹配情况下的第二通解，包括：建立所述无故障三芯电缆在末端不匹配阻抗情况下的电路模型；基于行波折反射原理，根据所述电路模型确定所述无故障三芯电缆的末端反射系数矩阵和首端反射系数矩阵；将所述末端反射系数矩阵和所述首端反射系数矩阵代入所述第一通解，获得所述波动方程在末端阻抗不匹配情况下的第二通解
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二通解和所述扫频信号，确定所述无故障三芯电缆中各导体的首端无故障反射系数函数，包括：计算各所述扫频信号在所述无故障三芯电缆中各导体上产生的反射信号；根据各所述反射信号和所述第二通解确定所述无故障三芯电缆中各导体的首端无故障反射系数函数；所述首端无故障反射系数函数是所述首端无故障反射系数随频率变化的函数
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述首...

【专利技术属性】
技术研发人员：余俊贤，王瑛，戴栋，黄伟校，
申请(专利权)人：上海海能先源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：