【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电缆故障检测，更具体地涉及了一种基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法。
技术介绍
1、随着配电网的不断发展，配电网的安全稳定运行对居民用户的用电质量以及国家的经济发展具有重要意义。一旦配电网发生故障，及时快速地对故障位置进行定位抢修不仅能保证电网安全稳定运行，更能避免长时间故障带来更大的经济损失。因此，研究有效的配电网电缆线路故障定位系统能指导运维人员快速准确定位故障点进而采取进一步措施，具有重要的现实意义。
2、造成电缆故障的原因是多方面的。主要表现为为机械损伤、电缆绝缘的劣化和护层的腐蚀。电缆的敷设过程中易造成机械损伤。电缆绝缘的劣化主要指的是由于长期在电场的作用下，电缆绝缘形成水树，造成电缆绝缘老化，并逐渐产生电树，导致电缆击穿。在电缆恶劣的敷设环境中，电缆也容易受到腐蚀，使电缆的护层绝缘外皮受损破裂，导致水分进入电缆，最终也会导致电缆发生故障。一旦配电网发生故障就有可能造成大面积的停电，威胁系统的安全稳定运行，甚至造成系统崩溃。
3、目前，当配电网线路发生故障时，主要采用人工巡线的方式对故障进行处理，通过派出线路运维人员沿线查找故障点，并视故障情况采取相应的措施。但这种处理方式主要存在以下问题：(1)电缆线路一般深埋在地下或电缆沟，无法采用巡线的方式直接查找故障，其检修的难度较大，工作量更多。(2)在传统的输电电缆接地故障的查找中往往需要停电处理，增加了线路的计划停电时间且故障查找费时费力，效率有待提高。
技术实现思路
1、本专利
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、s1、获取护层环流比值及线芯电流；
4、s2、确定电缆型号及交叉互联段长度；
5、s3、根据测量到的数据判断线路是否发生故障并判断故障相；
6、s4、仿真建立发生单相护层接地故障的线路模型得到故障点距线路首端距离与首、末端护层环流比值的函数关系曲线；
7、s5、根据首、末端护层电流比值确定故障点距电缆首端距离。
8、本专利技术所述的步骤s1包括将电缆交叉互联段两侧三相护层电流峰值以及线芯电流作为电缆线路发生单相短路故障时即护层短接故障定位判据的采集参数，测量交叉互联段两侧三相护层电流幅值以及任意一侧线芯电流值，对采集到的护层电流峰值进行处理得到首、末端护层环流比值。
9、本专利技术所述的步骤s1包括：在电缆首、末端护层处安装电流传感器，在电缆交叉互联段两侧的接地处分别安装电流互感器，三相护层电流分别测量，在电缆首末两端接地箱内共设置6个电流传感器测量三相电缆两侧的护层环流，线芯电流通过电缆上的电流传感器获得；
10、实时采集首、末端护层电流,在电缆上设置3个电流传感器测量三相线芯电流；
11、对检测到的首、末端护层电流进行处理，得到a、b、c三相回路首、末端电流比值。
12、本专利技术所述的步骤s2确定电缆型号以获取电缆的电气和结构参数，结合交叉互联段的长度建立仿真模型。
13、本专利技术所述的步骤s3：若满足max{isa，isb，isc}>1.5min{isa，isb，isc}且线芯电流不变，则判断线路发生护层短路故障，执行步骤5，否则执行步骤1。
14、本专利技术所述的步骤s3：根据测量到的数据判断线路是否发生故障并判断故障相，正常工况下，假设电缆均匀分布，简化得到式(1)用于计算正常工况下各相环流：
15、
16、其中isa，isb，isc分别表示a相、b相、c相的护层电流幅值，z0为金属护层的单位长度阻抗，l为交叉互联段的长度，eabc为回路的总感应电动势，r1、r2为g1、g2处的护层接地电阻；由于交叉互联的接地方式限制了护层中的感应电压，所以正常情况下护层环流较小；若某相环流较大，且线芯电流不变，则可判断该相出现护层短路故障，判断方式如下，判断线路中是否存在护层短路故障：
17、如果满足max{isa，isb，isc}>1.5min{isa，isb，isc}且线芯电流不变，则判断线路发生了护层短路故障，继续判断故障相后进行步骤4，否则没有发生护层短路故障，跳回到步骤1；
18、当isa>1.5min{isa，isb，isc}且线芯电流不变，则判断线路a相发生了护层短路故障；
19、当isb>1.5min{isa，isb，isc}且线芯电流不变，则判断线路b相发生了护层短路故障；当isc>1.5min{isa，isb，isc}且线芯电流不变，则判断线路c相发生了护层短路故障。
20、本专利技术所述的步骤s3中判断故障相的依据在于：当出现故障时，故障相护层电流会显著增大，则判断该相出现故障，如当isa>1.5min{isa，isb，isc}且线芯电流不变，则判断线路a相发生了护层短路故障。
21、本专利技术所述的步骤s4对故障点距线路首端距离与首、末端护层环流比值的函数关系曲线拟合的依据在于拟合基于理论计算公式，判断故障相后建立故障回路的等效电路，可以计算得出故障回路首末两端的环流比值与故障点距线路首端距离的函数关系，拟合目标函数基于最小二乘法，目标函数如式(2)所示。
22、
23、式中，ifit,k和imea,k表示拟合电流幅值和仿真电流幅值,k为当前故障点序号，n为仿真的故障点个数。
24、本专利技术所述的步骤s4中当电缆某相发生单相护层接地故障时，故障点两侧的电压随着故障点两侧护层电流线性变化，故障点两侧的电压efl和efr相加等于故障回路中的总感应电动势eabc，认为efl≈-efr，推算故障回路首、末两端的环流比值与故障点距线路首端距离的函数关系。
25、本专利技术所述的步骤s4的仿真建模得到故障点距线路首端距离与首、末端护层环流比值的函数关系的步骤包括：s41、建立发生单相护层接地故障的等效电路图，故障回路a1-b2-c3，isal、isar分别为故障点f流向g1和g2的护层环流，if为流过故障点的电流，rf为故障电阻，ea1l和za1l为f和g1之间a1段金属护层的感应电动势和等效阻抗，ea1r和za1r为f和j1之间a1段金属护层的感应电动势和等效阻抗；
26、s42、三相电缆环流通过式(3)进行计算。
27、
28、其中，x为f与g1之间的距离，efl为故障点f与g1间的总感应电动势，efr为f与g2间的总感应电动势，isb和ebca为b1-c2-a3回路中的环流和总感应电动势，isc和ecab为c1-a2-b3回路中的环流和总感应电动势。
29、s43、故障点两侧的电压efl和efr相加等于a1-b2-c3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤S1包括将电缆交叉互联段两侧三相护层电流峰值以及线芯电流作为电缆线路发生单相短路故障时即护层短接故障定位判据的采集参数，测量交叉互联段两侧三相护层电流幅值以及任意一侧线芯电流值，对采集到的护层电流峰值进行处理得到首、末端护层环流比值。
3.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤S1包括：在电缆首、末端护层处安装电流传感器，在电缆交叉互联段两侧的接地处分别安装电流互感器，三相护层电流分别测量，在电缆首末两端接地箱内共设置6个电流传感器测量三相电缆两侧的护层环流，线芯电流通过电缆上的电流传感器获得；
4.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤S2确定电缆型号以获取电缆的电气和结构参数，结合交叉互联段的长度建立仿真模型。
5.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的
6.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤S3中判断故障相的依据在于：当出现故障时，故障相护层电流会显著增大，则判断该相出现故障，如当Isa>1.5min{Isa，Isb，Isc}且线芯电流不变，则判断线路A相发生了护层短路故障。
7.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤S4对故障点距线路首端距离与首、末端护层环流比值的函数关系曲线拟合的依据在于拟合基于理论计算公式，判断故障相后建立故障回路的等效电路，计算得出故障回路首末两端的环流比值与故障点距线路首端距离的函数关系，拟合目标函数基于最小二乘法，目标函数如式(2)所示。
8.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤S4中当电缆某相发生单相护层接地故障时，故障点两侧的电压随着故障点两侧护层电流线性变化，故障点两侧的电压EfL和EfR相加等于故障回路中的总感应电动势Eabc，认为EfL≈-EfR，推算故障回路首、末两端的环流比值与故障点距线路首端距离的函数关系。
9.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤S4的仿真建模得到故障点距线路首端距离与首、末端护层环流比值的函数关系的步骤包括：S41、建立发生单相护层接地故障的等效电路图，故障回路A1-B2-C3，IsaL、IsaR分别为故障点f流向G1和G2的护层环流，If为流过故障点的电流，Rf为故障电阻，Ea1L和Za1L为f和G1之间A1段金属护层的感应电动势和等效阻抗，Ea1R和Za1R为f和J1之间A1段金属护层的感应电动势和等效阻抗；
10.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤S5根据首、末端护层电流比值确定故障点距电缆首端距离，将测量得到的首、末端护层环流比值代入步骤S4中得到的拟合曲线中，精准定位故障位置。
...【技术特征摘要】
1.一种基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤s1包括将电缆交叉互联段两侧三相护层电流峰值以及线芯电流作为电缆线路发生单相短路故障时即护层短接故障定位判据的采集参数，测量交叉互联段两侧三相护层电流幅值以及任意一侧线芯电流值，对采集到的护层电流峰值进行处理得到首、末端护层环流比值。
3.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤s1包括：在电缆首、末端护层处安装电流传感器，在电缆交叉互联段两侧的接地处分别安装电流互感器，三相护层电流分别测量，在电缆首末两端接地箱内共设置6个电流传感器测量三相电缆两侧的护层环流，线芯电流通过电缆上的电流传感器获得；
4.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤s2确定电缆型号以获取电缆的电气和结构参数，结合交叉互联段的长度建立仿真模型。
5.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤s3：根据测量到的数据判断线路是否发生故障并判断故障相，正常工况下，假设电缆均匀分布，得到式(1)用于计算正常工况下各相环流：
6.根据权利要求1所述的基于护层环流的电缆线路绝缘故障定位方法，其特征在于所述的步骤s3中判断故障相的依据在于：当出现故障时，故障相护层电流会显著增大，则判断该相出现故障，如当isa>1.5min{isa，isb，isc}且线芯电流不变，则判断线路a相发生了护层短路故障。
【专利技术属性】
技术研发人员：张耀东，任想，黄泽琦，冯志强，姚尧，周学明，付剑津，李籽剑，汪显康，张致，刘晓鹏，张力，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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