基于频变阻抗谱的电缆故障检测定位方法技术

本发明专利技术属于电力电缆检测技术领域，具体提供一种基于频变阻抗谱的电缆故障检测定位方法

【技术实现步骤摘要】
基于频变阻抗谱的电缆故障检测定位方法、装置及设备


[0001]本专利技术涉及电力电缆检测
，具体涉及一种基于频变阻抗谱的电缆故障检测定位方法
、
装置及设备
。

技术介绍

[0002]随着城市化建设大力推进，架空线入地工程不断开展，城市电网中电力电缆应用日益增多，电缆铺设于电缆沟或直接埋于地下，在温度
、
水分
、
酸碱等因素的影响下，易受到腐蚀，形成局部缺陷，地下电缆常因机械外力而导致绝缘受损，进而发展成永久性故障
。
电力电缆投运量的大幅度增加，使其故障率也在不断上升
。
然而，电力电缆大多铺设于地下，很难直接发现故障点，这给电缆故障的排查带来了巨大困难，导致停电时间和范围的扩大，造成巨大经济损失，同时由于电缆所处的特殊环境，使得潜在的局部缺陷无法及时发现，进而发展成永久性故障
。
[0003]针对电缆应用过程中出现的故障问题，当前电缆检测方法包括电气参数法
、
局部放电检测法
、
时域反射法等，其中，电气参数法测量绝缘电阻
、
耐压试验
、
泄露电流试验等，仅能对电缆整体性状态进行评估，难以发现局部缺陷，无法实现故障定位，且损害电缆
。
故障局部放电信号十分微弱，极易受到电磁信号干扰，由于放电信号的衰减和频散，局部放电检测法定位精度大为降低
。
由于所注入脉冲信号的高频成分少，受到信号衰减和色散及电磁干扰的影响，导致时域反射法测试精度较低，更无法有效检测局部缺陷
。
[0004]鉴于当前电缆检测方法均无法满足故障类型快速识别
、
故障位置精确定位的需求，需要提供一种在不损害电缆寿命的情况下可检测电缆的故障，并快速识别定位该故障的方法
。

技术实现思路

[0005]针对当前电缆检测方法均无法满足故障类型快速识别
、
故障位置精确定位的需求，本专利技术提供一种基于频变阻抗谱的电缆故障检测定位方法
、
装置及设备
。
[0006]第一方面，本专利技术技术方案提供一种基于频变阻抗谱的电力电缆故障检测定位方法，包括如下步骤：建立电缆输入阻抗计算模型；根据建立的电缆输入阻抗计算模型建立表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型；从频变参数模型中提取表征电缆各种运行状态以及表征缺陷位置的特征量；将提取的特征量进行离散傅里叶变换获取电缆末端以及频谱图中的峰值点对应的位置即故障位置
。
[0007]作为本专利技术技术方案的进一步限定，建立电缆输入阻抗计算模型的步骤包括：设置电缆首端为坐标原点负载侧方向为正方向计算与电缆首端距离
x
处的电压和电流；
根据计算的电压
、
电流以及电缆的特性阻抗创建电缆输入阻抗计算模型
。
[0008]作为本专利技术技术方案的进一步限定，与电缆首端距离
x
处的电压；与电缆首端距离
x
处的电流；电缆输入阻抗计算模型；式中为负载反射系数，为入射电压波，为电缆的特性阻抗，是传播常数
,
是电缆长度
。
[0009]作为本专利技术技术方案的进一步限定，根据建立的电缆输入阻抗计算模型建立表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型的步骤包括：根据建立的电缆输入阻抗计算模型计算电源频率
f
下距离电缆首端任意位置
x
处的输入阻抗；计算电缆末端开路状态时位置
x
处的输入阻抗即待处理输入阻抗；运用欧拉公式结合传播常数将待处理输入阻抗进行处理得到表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型
。
[0010]作为本专利技术技术方案的进一步限定，表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型为：频变参数模型为：为电缆的特性阻抗，为电磁波衰减长度，
x
为与电缆首端的距离，是电缆长度，
f
为电源频率
。
[0011]作为本专利技术技术方案的进一步限定，从频变参数模型中提取表征电缆各种运行状态以及表征缺陷位置的特征量的步骤包括：计算频变参数模型的幅值并根据幅值判断故障及缺陷信息；分析电缆故障及缺陷对输入阻抗谱的影响在频变参数模型中提取影响因子即携带位置信息的变频函数
。
[0012]作为本专利技术技术方案的进一步限定，将提取的特征量进行离散傅里叶变换获取电缆末端以及频谱图中的峰值点对应的位置即故障位置的步骤包括：将携带位置信息的变频函数进行离散傅里叶变换提取距离因子；提取距离因子中包含的故障位置信息
。
[0013]第二方面，本专利技术技术方案提供一种基于频变阻抗谱的电力电缆故障检测定位装置，包括第一模型建立模块
、
第二模型建立模块
、
特征提取模块和分析定位模块；第一模型建立模块，用于建立电缆输入阻抗计算模型；第二模型建立模块，用于根据建立的电缆输入阻抗计算模型建立表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型；
特征提取模块，用于从频变参数模型中提取表征电缆各种运行状态以及表征缺陷位置的特征量；分析定位模块，用于将提取的特征量进行离散傅里叶变换获取电缆末端以及频谱图中的峰值点对应的位置即故障位置
。
[0014]作为本专利技术技术方案的进一步限定，第一模型建立模块，用于设置电缆首端为坐标原点负载侧方向为正方向计算与电缆首端距离
x
处的电压和电流；根据计算的电压
、
电流以及电缆的特性阻抗创建电缆输入阻抗计算模型
。
[0015]与电缆首端距离
x
处的电压；与电缆首端距离
x
处的电流；电缆输入阻抗计算模型；式中为负载反射系数，为入射电压波，为电缆的特性阻抗，是传播常数
,
是电缆长度
。
[0016]作为本专利技术技术方案的进一步限定，第二模型建立模块包括设置单元
、
第一计算单元和处理创建单元；设置单元，用于根据建立的电缆输入阻抗计算模型计算电源频率
f
下距离电缆首端任意位置
x
处的输入阻抗；第一计算单元，用于计算电缆末端开路状态时位置
x
处的输入阻抗即待处理输入阻抗；处理创建单元，用于运用欧拉公式结合传播常数将待处理输入阻抗进行处理得到表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型
。
[0017]表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型为：表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型为：为电缆的特性阻抗，为电磁波衰减长度，
x
为与电缆首端的距离，是电缆长度，
f
为电源频率
。
[0018]本专利技术在电缆输入阻抗谱的基础上，利用缺陷的共振信息来辨别电缆故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于频变阻抗谱的电力电缆故障检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤：建立电缆输入阻抗计算模型；根据建立的电缆输入阻抗计算模型建立表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型；从频变参数模型中提取表征电缆各种运行状态以及表征缺陷位置的特征量；将提取的特征量进行离散傅里叶变换获取电缆末端以及频谱图中的峰值点对应的位置即故障位置
。2.
根据权利要求1所述的基于频变阻抗谱的电力电缆故障检测定位方法，其特征在于，建立电缆输入阻抗计算模型的步骤包括：设置电缆首端为坐标原点负载侧方向为正方向计算与电缆首端距离
x
处的电压和电流；根据计算的电压
、
电流以及电缆的特性阻抗创建电缆输入阻抗计算模型
。3.
根据权利要求2所述的基于频变阻抗谱的电力电缆故障检测定位方法，其特征在于，与电缆首端距离
x
处的电压；与电缆首端距离
x
处的电流；电缆输入阻抗计算模型；式中为负载反射系数，为入射电压波，为电缆的特性阻抗，是传播常数
, 是电缆长度
。4.
根据权利要求3所述的基于频变阻抗谱的电力电缆故障检测定位方法，其特征在于，根据建立的电缆输入阻抗计算模型建立表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型的步骤包括：根据建立的电缆输入阻抗计算模型计算电源频率
f
下距离电缆首端任意位置
x
处的输入阻抗；计算电缆末端开路状态时位置
x
处的输入阻抗即待处理输入阻抗；运用欧拉公式结合传播常数将待处理输入阻抗进行处理得到表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型
。5.
根据权利要求4所述的基于频变阻抗谱的电力电缆故障检测定位方法，其特征在于，表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型为：表征电缆缺陷与电缆首端输入阻抗谱关系的频变参数模型为：为电缆的特性阻抗，为电磁波衰减长度，
x
为与电缆首端的距离，是电缆长度，
f
为电源频率
。6.
根据权利要求5所述的基于频变阻抗谱的电力电缆故障检测定位方法，其特征在于，从频...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁飞，张伟，代勇，张寒，荣鹏，叶俊，崔璨，刘文明，王毅，柳晓，王蕾，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司泰安供电公司，
类型：发明
国别省市：