电缆故障快速定位研究

电缆故障快速定位研究（精选7篇）

电缆故障快速定位研究 篇1

随着电力系统的发展, 电力电缆凭借其优越的电气绝缘性能以及构造简单、现场安装条件要求低、施工方便等优点得到了广泛应用。然而电缆线路多埋于地下, 一旦发生停电事故, 查找故障困难:一方面由于时间久远或管理不当, 使得地下电缆电路网路的资料不全;另一方面由于新城市的建设和旧城区的改建, 使地表地貌发生改变, 从而进一步增加了查找故障的难度。纵观电缆故障的检测方法中, 尤其是对开路和高阻故障时, 多是高能信号对故障点击穿, 然而故障点能否击穿、击穿情况和击穿程度还不得而知, 所以人们迫切希望对故障点的有效击穿进行深入研究。

1 电缆故障的分析

1.1 电缆故障的分类

电缆故障的分类有多种, 根据故障电阻和击穿间隙的情况, 其可分为开路、低阻、高阻、闪络等[1,2,3,4]。

(1) 开路故障。若电缆相间和相地之间的绝缘电阻达到所要求的规范值, 但工作电压不能传输到终端, 则可判断为开路故障。即电缆中某一相或几相导体断开不连续。

(2) 低阻故障。电缆相间或某一相对地绝缘电阻<10Z0, 而导体连续性良好者称为低阻故障, 有时也称为短路故障或接地故障。

(3) 高阻故障。其是相对于低阻故障而言, 电缆相间或相对地绝缘损坏, 其绝缘电阻为较大一类故障。电缆相间或相对地之间绝缘电阻低于正常值较多, 大幅远高于10Z0, 且导体连续性良好的被称为高阻故障。

(4) 闪络故障。这种故障多出现于电缆中间接头或终端头内。发生此故障时, 故障现象未必相同。有时在接近所要求的试验电压时击穿, 然后恢复;有时会连续击穿, 但频率不稳定, 间隔时间数秒至数分钟不等。有时电缆在一定电压下发生击穿, 待绝缘恢复后击穿现象便完全停止, 通常称这类故障为封闭性故障。

1.2 电缆故障的模型分析

当电缆发生故障时, 故障点的模型可用图1进行等效分析。

其中, D代表故障点的击穿间隙;R代表绝缘电阻;C代表局部分布电容。这3个值互相之间并无必然联系, 且随着故障的不同变化较大。电阻R的大小取决于电缆的碳化程度, 电容C的大小取决于故障点的受潮程度, C的数值较小, 一般可忽略[3,4,5,6,7]。根据电缆的故障分类如表1所示。

2 高压脉冲信号的分析

2.1 高压脉冲信号的产生

高能脉冲的产生主要是依靠高压脉冲信号发生器, 其包括高压脉冲信号电源模块和控制模块。高压脉冲信号电源模块包括电动调压器、试验变压器、高能硅堆、脉冲电容和能隙组件。总体设计框图如图2所示。

由图3脉冲产生电路可知, 电源开关连接至高能冲击信号控制器模块, 由高能冲击信号控制器模块控制开关电源, 当开关闭合后, 220 V交流电压信号由插座接入, 送至高能脉冲信号电源模块的电动调压器。经电动调压器T1调整后, 送至试验变压器升压, 产生高压交流信号, 交流高压信号通过高压硅堆转换为直流高压信号, 再送至脉冲电容进行充电。在与脉冲电容相连的球隙组件中, 参考金属球与能隙金属球之间的距离接近至一定程度时, 球隙间的空气将被击穿, 从而产生高压直流脉冲信号, 并经过高压信号端子输出到故障电缆。

2.2 能量的计算和量化

当电缆故障点恰好击穿时, 根据此时脉冲电容的容值和电容两端的电压, 通过公式和可近似计算出故障点击穿所需的能量。而冲击信号的能量又与能隙球之间的距离相关, 对同轴电缆和10 k V高压电缆进行故障试验, 结果如表2所示。

由上表可知, 击穿电压在8 k V, 能量在512 J时, 且故障点的故障间隙并非过大的情况下, 便能够击穿故障点, 实现故障的检测;当击穿电压<8 k V时, 能隙球之间会发生爬电现象, 故障点不会被击穿;而当击穿电压>8 k V时甚至≥10 k V时, 故障点将被完全击穿。

3 工程实例分析

江苏省昆山市某建筑工地10 k V高压电缆发生故障, 使用江苏三通仪器生产的DG-AS型电缆故障测试仪粗侧到故障点的位置约在120 m。加上高能信号发生器进行故障点击穿, 能隙大小调节为0.5 cm, 击穿电压调节为8 k V, 故障点被击穿。再使用与测试仪器配套的DG-LR型定位接收器约在120 m处接收击穿声音, 由于外界环境较吵, 声音较弱, 所以加大能量, 调节到800 J, 即击穿电压调节到10 k V、能隙大小调节到1 cm时, 可清晰地听到电缆故障点处的击穿声, 将电缆挖开, 确定了故障点的位置。

4 结束语

本文详细分析了电缆故障类型以及电缆故障点的模型, 通过对同轴电缆和10 k V高压电缆进行了高压信号有效冲击试验分析, 计算出了有效冲击的能量界限。然而电缆故障以及型号多种多样, 电缆故障测试现场的状况也复杂多变, 所以使用高压信号进行故障点击穿也就不能统一而论, 需结合现场实际情况具体分析, 例如有时会因外界环境、电缆长度等综合因素需加大能量, 否则将会带来故障定位的困难。

摘要：地埋电缆会发生众多故障, 而在对故障的检测中, 尤其是对高阻和开路故障检测中会使用高能信号对故障点进行击穿, 然而击穿是否有效以及击穿的程度则较难判断。文中介绍了高能信号的产生, 并对同轴电缆和10 kV高压电缆对故障点有效击穿进行了分析, 通过试验计算得出了电缆故障点有效击穿时所需击穿电压和能量的大小, 并通过工程实例验证了该结果的有效性。

关键词：电缆故障,有效击穿,高能信号,能量

电缆故障快速定位研究 篇2

由于煤矿井下空间狭小空气潮湿且常有落顶和岩石塌陷事故发生,因而供电电缆易受砸、压、碰损害以及有害物质的腐蚀而发生漏电、短路、断线等故障。电缆故障从形式上可分为串联故障与并联故障。串联故障是指电缆一根芯线或多根芯线断开;并联故障是指电缆芯线对外皮或芯线之间的绝缘下降,不能承受正常运行电压。最常见的故障形式是单芯线接地[1],该种漏电故障容易引起瓦斯和煤尘爆炸[2]其它故障一般也是由单相接地故障引起的。因此,及时准确地排除电缆故障对煤矿的安全运行十分重要。

煤矿井下供电系统采用单端供电方式,系统中性点非有效接地,属于小接地电流系统[3]。供电系统一旦发生单相接地故障,由于接地电流较小,故很难确定故障点的位置。目前国内井下电力电缆的故障测距实际使用的大多是离线测距方式,主要分为阻抗法和行波法两类。电力电缆离线故障测距技术已基本成熟,但测距精度不高。因电缆故障引起的停电事件时有发生,在一定程度上影响了原煤的生产效率。所以,如何提高井下电缆故障测距的精度以及实现在线故障定位已成为井下供电系统迫切需要解决的问题之一。

由于故障线路零序特征量的暂态信号中含有丰富的故障特征信息,利用暂态零序无功功率在选线频带内的极性可选出故障线路,从而克服利用稳态分量及其它暂态选线方法的局限性。本文在采用暂态选线方法的基础上,利用有些频带的暂态高频信号与故障距离成一定映射关系的特点,运用小波分析与神经网络的紧密结合(即小波神经网络)来实现故障定位。仿真结果表明,该方法可以快速准确地实现井下电缆的在线故障选线和定位功能。

1 井下电缆单相接地故障特征分析

利用Simulink软件[4]可建立井下电缆供电系统的仿真模型,并得到各种故障情况下的零序电压、零序电流波形,从而分析总结它们的波形特征。系统仿真模型如图1所示,简化模拟矿井供电系统中井下中央变电所对2个采区和1个一般负荷供电。其中进线电缆(InLine)用YJV42,其正序电阻为0.08Ψ/km;500 m配电电缆(Line)为YJV32,其正序电阻为0.08Ψ/km,采区电缆(Mine Line)用UPQ,其正序电抗为0.732Ψ/km,正序电阻为0.07Ψ/km,长为100～150 m。采区电压为660～1 140 V,变压器(Ground Transformer)型号为KSJ2-100/6 6/0.69 kV 9.6/84 A Y/Y-12,其短路电压为4.5 V,短路电压有功分量为2.4 V,短路电压无功分量为3.82 V,空载损耗为600 W,短路损耗为2 400 W,电阻为0.113,电抗为0.182。隔爆移动变电站(Mine T)选用KSGZY-500/6 6/1.2 kV,其空载损耗为1 900 W,短路损耗为3 000 W,其短路电压百分比为4,空载电流百分比为2。Continuous为用户界面分析模块;Multimeter为万用表模块;Fault Scope为示波器模块。

仿真得到单相接地故障时的零序电压和零序电流波形如图2所示。从图2可看出,在发生单相接地故障的暂态过程中,零序电压和零序电流的变化很明显富含了故障特征量

2 暂态量小波分析选线

对于中性点不接地系统和经消弧线圈接地的配电网均能得到一个特征频带在该频带上故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流方向相反。假设第一条馈电线路发生单相接地故障,这时系统模型的零序网络如图3所示。

下面分别针对中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统进行分析。

(1)中性点不接地系统

从线路k的测量端看进去,输入零序等效阻抗为

式中:Zλ为零序特征阻抗,,其中γ0k、Z0k、y0k、L0k、C0k分别为单位长度的电阻、阻抗、导纳、电感、电容;γ为线路的零序传播常数,;Lk为线路长度;Zlk为末端负荷的零序等值阻抗。

若Zlk=∞,则有

由式(2)可导出Z0k的相频特性:

则线路k将交替发生串联谐振和并联谐振,阻抗在串联谐振时呈容性,在并联谐振时呈感性,且随着频率的升高交替呈现容性和感性。

非故障线路首次发生串联谐振(Z0k的相频特性φ=0)的临界频率为

在0<ω<ω0频带内,零序等效阻抗呈容性。设ωmin为所有非故障线路自身首次发生串联谐振频率的最小值,则在0<ω<ωmin配电线路的特征频带内,所有线路零序等效阻抗均呈容性。健全线路可等效成一个集中电容参数,而故障线路的零序等效阻抗为所有健全线路零序等效阻抗的总和。所以在选定的特征频带内,零序容性电流可理解为由故障点虚拟电源U0放电产生,经故障线路分配给其余非故障线路,即故障线路的容性电流幅值大于任何一条非故障线路,且故障线路的容性电流从线路流向母线,而非故障线路的电流从母线流向线路,二者的零序容性电流方向相反。

(2)中性点经消弧线圈接地系统

设消弧线圈在频率ωr下可以完全补偿系统的电容电流,则有

式中:C0为整个中性点不接地系统的零序网络对地等效零序电容。

那么在任意频率ω下,故障线路i检测的容性电流为

式中:分别为整个网络、出线k、消弧线圈的零序电流;U0为零序电压;C0h为故障线路等效参数电容;C0(ω)、C0(ωr)分别为任意频率ω下、临界频率ωr下的电容值。

若,则故障线路中仍有容性电流且其方向从线路流向母线,与非故障线路的容性电流流向相反。故障线路含有电容电流的临界条件为

式中:ωL为故障线路容性电流为零时的频率。

则在ωL<ωmin频带内,故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流方向相反,消除了消弧线圈的影响。

所以对于中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统的配电网,均有一个特定的频带,在该频带内故障线路的零序电流与非故障线路的流向相反。这样在选定的特征频带内,根据零序无功功率的传输方向就可以判断出故障线路,即零序无功功率为正时,线路为非故障线路,相反则为故障线路。暂态零序无功功率的计算流程如图4所示。

零序无功功率计算公式为

式中:和分别为i0(t)、u0(t-900)在小波j0和定位k上的尺度系数;dj,k和d′j,k分别为i0(t)、u0(t-900)在小波j和定位k上的尺度系数。

3 基于小波神经网络的井下电缆故障定位

小波神经网络是小波分析理论与人工神经网络结合的产物,具有小波变换良好的时频局部化特性和神经网络强大的学习能力[5]。其结合途径大致可分为松散型结合与紧密型结合,这里采用紧密型结合。

小波神经网络的结构如图5所示,其中学习样本经输入层投影压缩后作用于小波神经网络[6]。图5中,输入端有2M个节点,隐层有k个节点,给定P组输入输出样本。隐层选取的小波为Morlet小波,对网络的输出也并不是进行简单的加权求和,而是先对网络隐层小波节点的输出加权求和经Sigmoid函数变换后得到最终的网络输出。这样有利于处理分类问题,同时减少训练过程中发散的可能性[7,8]。

训练样本时,在权值和阈值的修正算法中加入动量项,引进前一步的修正值来平滑学习路径,避免引入局部极小,加速学习速率。为了避免在逐个样本训练时对权值和阈值修正可能出现的振荡,采用成批训练方法,将一批样本所产生的修正值累计后统一进行一次处理。

选取的代价函数为

式中:Yp为输出层的期望输出;yp为网络输出。

隐层输出和输出层输出分别为

式中:ψ为小波变换函数;wkm为连接权值;imp、U mp分别为神经网络输入的电流值和电压值。

小波神经网络训练算法逐步更新神经元间的连接权值wkm、wk及小波的伸缩因子ak和平移因子bk,其表达式为

式中:wknew、wkmnew、aknew、bknew为更新值;wkold、wkmold、akold、bkold为更新前的值;Δwkold、Δwkmold、Δakold、Δbkold为更新值与原值的差值;δk、δkm、δak、δbk分别为Ep对wk、wkm、ak、bk的梯度,;xpm为输入样本。

学习算法的具体实现步骤[9]:

(1)网络参数的初始化:将小波的伸缩因子ak、平移因子bk、网络连接权值wkm和wk、学习率η(η>0)以及动量因子λ(0<λ<1)赋予初始值,并令其输入样本计数器m=1。

(2)输入学习样本及相应的期望输出Yp。

(3)计算隐层及输出层的输出。

(4)计算误差和梯度向量。

(5)进行递增运算,即m=m+1,如果m

(6)当E<ε,即代价函数E小于预先设定的某个值ε(ε>0)时,停止网络的学习,否则将m重置为1,并转步骤(2)。

假设线路L1的A相发生故障,将不同条件下发生故障时得到的系统母线零序电压和线路零序电流作为输入样本对小波神经网络进行故障测距训练,然后通过训练好的网络来验证小波神经网络的实际测距能力。取表1中的故障情况,训练结果如图6所示。

从图6可看出,所选故障情况在测试中能够达到预期的结果,前提是该网络有足够的训练样本。

4 结语

提出的基于小波变换的井下电缆单相接地故障在线选线和定位方法具有精度高、抗干扰能力强、实时性好的特点。利用该方法,仅需测量井下变电站出口单端信息就能实现供电线路的选线和电缆故障定位功能,对井下供电电缆的快速、准确故障定位以及矿井的快速恢复生产和安全可靠供电具有重大意义

参考文献

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[8]成礼智,王红霞,罗永.小波的理论与应用[M].北京:科学出版社,2004.

电缆故障快速定位研究 篇3

电力电缆广泛应用于各个领域, 但是当电缆发生故障时, 由于电缆敷设隐蔽, 很难发现故障位置, 这给迅速排除故障恢复供电带来困难。如果能够准确地测量电缆故障点的位置, 可以大大缩短寻找故障点的时间, 迅速排除故障以确保正常供电。目前, 通常采用测距方法确定电缆的故障位置。根据检索资料, 国外采用该方法已取得了较好的成果, 奥地利一家公司生产的测距装置精度可在1 m以内, 但价格非常昂贵;国内在测距方面也取得了一定的进展, 但测距误差仍有5～8 m, 因为在测距时使用的行波波速是恒定不变的光速, 这样必然会造成测距的误差。为此, 本文采用正向电压行波与反向电压行波极性的不同进行电缆故障测距定位检测, 可减少测距误差, 从而可以迅速地确定电缆故障位置, 便于维修。

1 电缆故障点的检测方法

电缆故障点的检测方法有很多, 主要有基于工频基波分量的阻抗法故障测距定位、解微分方程法故障测距定位和行波法故障测距定位等。前2种方法都是利用阻抗法进行故障定位, 阻抗法是建立在对输电线路故障后稳态信号的分析和求解的基础上, 长期以来获得了较广泛的关注, 并取得了较好的理论和实际研究成果。但是以往在我国由于技术和经济等方面的原因, 一般的线路都不装设专门的故障测距装置, 都是根据故障录波图形或录波数据采样基于工频基波分量的方法测距, 这种方法往往比较粗糙。近年来, 随着GPS技术的广泛应用, 双端同步数据采集的应用使得基于解微分方程故障测距法可以实现较精确的测距并得到较广泛的应用。尽管如此, 由于利用阻抗测距定位的方法与线路参数密切相关, 对于高阻接地、多端电源线路及采用了串联补偿装置的交流输电线路或直流输电线路, 这种方法很难实现。行波法是利用行波的传播距离在假定波速恒定的情况下与传播时间成正比的原理来完成故障测距定位的。这种方法受线路类型、故障类型、过渡电阻等因素的影响小, 因此, 越来越受到国内外学者的关注。为了更好地深入研究, 本文采用行波故障测距定位方法分析电缆故障位置。

1.1 行波极性的确定

行波分为电压行波和电流行波, 而电压行波和电流行波又有前行电压、电流行波和反行电压、电流行波之分。电压行波与电流行波的比值为波阻抗, 波阻抗为一定值, 故电压行波与电流行波波形相同。假定正电荷向x轴正方向运动而形成的电流行波的极性为正, 则正极性前行电压波必然伴随正极性的前向电流波。反之, 负极性前行电压波必然伴随负极性前行电流波, 即前行电压波和前行电流波极性相同。对于反向行波, 正极性的反行电压行波的正极性电荷向x轴反方向运动, 与它对应的反向电流行波极性为负。同样, 如果反行电压行波为负, 则意味着负的电荷向x轴反方向运动, 与此对应的电流行波极性为正。所以反行电压行波极性与反行电流行波极性相反。由此可以得出, 前行电压波与前行电流波极性相同, 反行电压波与反行电流波极性相反, 而正向电流行波和反向电流行波的极性相同[1]。

1.2 行波测距定位

行波在无损导线上传播时会在导线周围空间建立电场和磁场, 行波沿无损导线的传播过程就是平面电磁场的传播过程。架空线路周围介质是空气, 故电磁场的传播速度必然等于光速。而电缆一般都敷设于地下, 所以, 电缆周围的介质随环境变化而变化[2,3]。电缆线路如图1所示。

当在F点发生接地故障时, 在故障点处同时产生向线路两端传播的同极性的电压行波u1 和u2, 当初始行波u1到达母线C时, 安装在母线C处的保护3捕捉经过小波变换后的初始行波波头并记录行波波头到达时间。同时, 由于阻抗的不连续性, 行波在母线C处发生反射, 反射波到达故障点后, 再一次发生反射和透射现象, 透射波的极性不变, 将继续前行到达母线D, 而反射波将返回母线C处, 此时的反射波极性与初始电压行波u1的极性相同。当故障点反射波到达保护安装点3时, 保护装置再次捕捉行波的波头并记录波头的到达时刻。第二次记录的时间与第一次记录的时间差的一半就是行波由故障点F到保护安装点3所用的时间。根据式 (1) 即可确定保护安装点到故障点的距离x[2]。

undefined

式中:ν=2.2×108 m/s (橡胶绝缘电缆) , 为行波速度;Δt为第二次记录的时间与第一次记录的时间差。

当保护装置设置为只捕捉与初始电压行波波头极性相同的行波时, 不捕捉与初始行波波头极性不同的行波波头。所以当初始行波u2到达母线D时发生反射, 反射波的极性与初始行波u2的极性相反, 反射波在故障点F处发生反射和透射, 透射波的极性不变, 继续向前运动到达保护3处, 但此时由于行波的极性与初始行波u1的极性相反, 保护装置不捕捉行波的波头。所以, 端电压反射波不影响行波测距。同理, 保护4也会测得故障点F到保护4的距离, 从而完成测距定位。

2 EMTP软件仿真

2.1 软件介绍

目前电力系统仿真多用EMTP实现, EMTP即电磁暂态分析程序, 该程序具有规模大、功能强、模拟真实、仿真时速度快、数值计算稳定等优点, 其典型的应用是预测电力系统在某个扰动之后变量随时间变化的规律。将EMTP的稳态分析和电磁暂态分析相结合, 可以作为电力系统谐波分析的有力工具。

2.2 故障点的仿真

电缆线路仿真参数如表1所示。

2.2.1 故障发生在小于CD段线路的一半处

当故障发生在距离保护安装点的长度大于本段线路全长的一半时, 以图1中a 点故障为例分析, 如图2所示。从图2可以看出, 当故障发生在距离保护安装点的长度小于本段线路全长的一半时, 故障点的反射波将第一个到达保护安装点, 其极性和故障初始行波的极性相同, 且其小波变换后的模极大值也比较大。而对端母线和相邻母线的反射波到达保护安装点比较滞后, 且其极性均与初始行波和故障点反射波的极性相反, 其小波变换的模极大值也很小, 这些特点对于准确捕捉故障点反射波的波头, 进行精确测距是有利的[4]。

仿真过程中, 设CD段全长为1 000 m, 故障点b发生在距C点370 m处。从图2可以看出, 故障初始行波在1.7×10-6 s处, 反射波在5.05×10-6 s处, 由式 (1) 得:

x|m=0.5νΔt

=0.5×2.2×108× (5.05-1.7) ×10-6

=368.5

与实际距离只差1.5 m。

2.2.2 故障发生在CD段线路的中间处

当故障发生在距离保护安装点的长度大于本段线路全长一半时, 以图1中b 点故障为例分析, 如图3所示。从图3可以看出, 当故障发生在距离保护安装点的长度等于本段线路全长的一半时, 对端母线D的反射波透过故障点后与故障点反射波发生重叠, 由于二者极性相反, 所以, 重叠后使叠加波经过小波变换后的模极大值变小, 但是变化不大, 且其极性仍与故障初始行波和故障点反射波的极性相同。原因是由于故障点过渡电阻比较小, 对端母线D的反射波在故障点处透射的部分非常小, 故经过小波变换后的模极大值也非常小, 所以, 虽然其极性和故障点反射波极性相反, 但与故障点反射波合成后, 故障点反射波的小波变换模极大值变化不大, 仍然不会影响对故障点反射波波头的捕捉以及测距的精度。

仿真过程中, 设CD段全长为1 000 m, 故障点b发生在距C点500 m处。从图3可以看出, 故障初始行波在1.8×10-6 s处, 反射波在6.35×10-6 s处, 由公式 (1) 得:

x|m=0.5νΔt

=0.5×2.2×108× (6.35-1.8) ×10-6

=500.5

与实际距离只差0.5 m。

2.2.3 故障发生在大于CD段线路的一半处

当故障发生在距离保护安装点的长度大于本段线路全长的一半时, 以图1中c 点故障为例分析, 如图4所示。从图4可以看出, 当故障发生在距离保护安装点的长度大于本段线路全长的一半时, 故障点的反射波将最后一个到达保护安装点, 并且故障初始行波和故障点反射波经过小波变换后的模极大值略有减小, 这是由于行波在线路中的传播长度增加后能量损耗造成的, 而各波头的极性与图2相比较没有变化, 所以对行波波头的捕捉和测距精度没有影响。

仿真过程中, 设CD段全长为1 000 m, 故障点c发生在距C点650 m处。从图4可以看出, 故障初始行波在2.5×10-6 s处, 反射波在8.4×10-6 s处, 由公式 (1) 得:

x|m=0.5νΔt

=0.5×2.2×108× (8.4-2.5) ×10-6

=649

与实际距离只差1 m。

3 结语

本文提出了一种采用电压行波测距确定电缆不同故障点位置的方法。该方法采用电压行波与小波变换模最大值的关系判别初始行波、故障点反射波以及其它波的极性, 以确定电缆线路故障位置。采用EMTP软件仿真, 验证了该方法的可靠性。该方法可以使误差限制在1.5 m之内, 比国内同类方法的精度提高约3倍, 大大提高了电缆线路故障位置确定的准确度, 节省了人力、物力, 从而提高了电力部门的经济效益。

参考文献

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电缆故障快速定位研究 篇4

配电网是电力系统中的重要组成部分, 按照其连接方式不同可以将其分成放射性、树形以及环状等。其中放射性配电网络的接线比较简单, 投资成本较小, 但是, 一旦线路中出现故障就必须要将整个线路进行隔离, 不然就将造成大面积停电现象。树状网络能够具有较长的供电半径, 但是线路中出现故障后会导致故障点之后的全部区域发生停电现象。环状网络是现阶段常用的供电方式, 它是采用环网柜和开关进行各个线路的连接。

1 配电网常见故障及原因

对于配电网来说, 其产生故障的概率较大, 任何一个设备发生损坏都会影响电网运行的稳定性。下面就汕尾城区配电网中常见几种故障及发生原因进行分析。

1. 1 单相接地故障

三相故障是配电网中常见故障, 出现的几率非常大。造成单相接地故障的原因非常多, 多是由于线路周边快速生长的高杆植物受大风天气造成与线路安全距离不足、避雷器击穿等。

1. 2 两相短路

两相短路是指电网线路产生了短路现象, 如果不及时进行故障的排除, 将会造成配电线路出现大面积停电现象, 严重的还会导致导线烧断。较常见该类型故障多是雷击、外力破坏。

1. 3 三相故障

缺相故障是配电网中存在的最为严重的故障, 表示电网中的三相发生了短接。较常见的三相短路故障多是由于外力破坏等原因造成的, 因此要尽量避免线路周围有比较高的树木或者其他建筑等。

1. 4 缺相

该故障是配电网中的三相电压缺少一相或者两相, 影响配电网中电机的运行。较常见的缺相故障多是由于跳线烧断、跌落式保险熔断等引起。

1. 5 断线故障

断线故障也是配电网中较多发的故障, 其发生的原因有很多, 目前汕尾地区较常见的多是雷害和外力破坏造成的。

2 配电网故障定位系统在汕尾城区的应用

随着配电网自动化技术的不断发展, 现阶段配电网中的智能化程度越来越高, 配电网故障智能监测系统孕育而生, 它综合运用故障检测技术、无线通信技术、计算机技术、网络通信和信息建模等相关技术, 面向配网调度、优化运行、协调控制和配电终端构建的运行控制系统, 可以提高供电可靠性, 提高作业自动化、信息化水平, 为电力线路的安全、经济运行保驾护航。下面就汕尾市城区所采用的配电网故障定位录波监测系统作一介绍。

配电线路故障智能在线监测系统主要由故障检测单元和监控中心构成, 可采用SMS短信、GPRS流量等通信方式。故障检测单元由故障检测器和通信终端 ( 通信终端) 组成。监控中心由通信交换机、服务器、客户端等组成, 并可支持与其他电力自动化系统进行扩展连接。

2. 1 故障检测原理

1) 接地检查原理。接地根据不同中性点接地方式产生故障的特征, 通过对各项故障特征的分析, 我们可以采用通过实时采集三相线路在线电流、线路对地电场、冻结故障三相暂态电流、三相无线同步计算零序电流等方法综合性地进行接地故障判断。

2) 短路、过流检测原理。故障检测器短路检测部分的工作原理。根据短路时的特征, 通过电磁感应方法测量线路中的电流突变 ( 或者实际短路电流大小) 、故障持续时间以及线路是否停电来判断故障。自动适应负荷电流根据变电站出线保护定值, 在负荷波动大、合闸涌流情况不会误动。

2. 2 系统综合判断原理

1) 主干线故障判断原理。故障说明: 主干线L3 和L4 间发生故障, 检测检测单元L1、L2、L3 均会检测到故障特征信息, L1、L2、L3 均会发送故障信息给监控中心。监控中心应用软件结合该线路的拓扑结构和故障检测器的位置信息判断出故障位于L3 和L4 之间, 并以图形、声音、短信等方式进行报警。

2) 分支线故障判断原理。故障说明: 分支线LA2 和LA3间发生故障, 检测单元L1、L2, LA1、LA2 均会检测到故障特征信息, L1、L2, LA1、LA2 均会发送故障信息给监控中心, 监控中心应用软件结合该线路的拓扑结构和故障检测器的位置信息判断出故障位于LA2 和LA3 之间, 并以图形、声音、短信等方式进行报警。

3 配电网故障隔离措施研究

为了提高10 k V配电网的自动化水平, 未来汕尾城区的配网自动化发展趋势是建成具有智能故障诊断系统, 并对配电网的各个开关节点实现三遥功能。它融合了电力传感测量、故障定位、太阳能供电与低功耗、无线通信集成、计算机系统集成等诸多技术, 具有多功能、智能性、数据完整性等新的配电线路故障智能在线监测系统。

该系统通过分布外挂在各配电线路, 需要进行监控区段各断路器、负荷开关上的FTU装置、线路的无线故障检测器等终端, 实时监测线路运行情况, 在配电线路出现短路故障、接地故障、过流、停送电等情况时, 将采集的特征数据传送到系统主站。系统主站结合线路拓扑结构或GIS定位系统对这些信息进行分析处理, 确定出故障位置区段。系统对故障的隔离主要依靠如下手段实现。

3. 1 接地故障

线路发生单相接地时, 根据不同的接地条件 ( 例如金属性接地、高阻接地等) 及不同的中性点接地方式, 会出现多种复杂的暂态现象, 包括出现线路对地的分布电容放电电流、接地线路对地电压下降、接地线路出现高次谐波增大, 以及该线路零序电流增大等特征。针对上述各项故障特征, 三遥智能故障诊断系统通过实时采集三相线路在线电流、线路对地电场、冻结故障三相暂态电流、三相无线同步计算零序电流等方法综合性地进行接地故障判断。

3. 2 两相短路

对于10 k V配电网中的短路故障, 故障自动诊断系统的判断依据如下。

1) 线路正常运行 ( 有电流, 或有电场) 超过30 s。

2) 线路中出现较大的突变电流, 或者超过设定的短路故障检测参数 ( 标准的速断、过流定值) 。

3) 大电流持续时间不超过10 s, 即0. 02 s≤△T≤10 s, △T为电流突变时间。

4) 10 s后线路处于停电 ( 无电流、无电场) 状态。

以上四个条件满足, 故障检测器判断该位置的线路后出现永久性或瞬时性短路故障。

当故障智能诊断系统检测到该故障后, 会对相应的断路器发出分合闸命令, 实现对故障区域的自动隔离。同时, 故障诊断系统中会响应短路电流信号, 指示短路故障。

3. 3 三相故障

故障诊断系统中采用了先进的三相零序同步技术, 实现对配电网中三相零序电流的实时采集和计算, 如果通过线路零序电流的大小可判断线路是否出现三相接地故障。

3. 4 断线故障

配电自动化系统通过对线路电流、电压进行实时采样比较判断, 一旦检测到电路中出现断线故障信号时, 系统就会发出指令对相关节点的断路器或负荷开关发出分闸指令, 实现对故障区域的自动隔离。

4 结语

配电网是实现电力网络和用户之间连接的重要部分, 一旦其发生故障会给用户带来非常严重的损失, 因此研究配电网的故障定位和隔离措施具有非常重要的意义。本文根据汕尾城区故障定位型产品的应用和未来配电自动化的发展方向做出了探讨, 实现了理论和实践的联系。

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新型光纤电缆故障定位系统 篇5

发展全光纤电力电缆故障定点技术[1], 建设新型光纤传感监控网, 是保障我国电力安全的重要措施。全光纤电力电缆故障定位预警系统通过全面监测数千米光纤沿线上电缆周边环境的振动信号进行预警, 从而减小电缆故障事件的发生几率, 达到安全防范的作用。它具备传统电缆维护方式所不具备的一系列优势, 譬如隐蔽性强、智能化高、抗干扰能力强等, 解决了城市环网供电干线故障定位预警的行业性技术难题。

1 系统工作原理

全光纤电力电缆故障定位预警系统采用基于光时域反射计 (OTDR) 结构, 利用Φ-光时域反射计[2,3,4]的干涉机理, 外界扰动作用在光缆上面或附近产生的压力 (振动) 导致光纤中瑞利散射光相位[5]发生变化, 后向瑞利散射光经光学系统处理, 将微弱的相位变化转换为光强变化, 经光电转换和信号处理后, 进入计算机进行数据分析。系统通过分析电缆环境周围的振动波形, 判断偷盗事件的发生。

该系统的被测点距离是基于光时域反射技术 (OTDR) [6,7]实现的, 被测点定位精度[8,9]L由光源脉冲的宽度△T、光探测器的响应时间tp和A/D转换时间tad中的最大值直接确定。当这三个时间因素中△T远大于tp和tad时有

式 (1) 中, c为光纤中的光速;△T为注入光纤的光脉冲宽度。系统试验样机采用的光脉冲宽度△T为100 ns, 对应定位精度10 m。

2 系统的硬件设计

根据电力电缆险情定位与预警系统的功能, 选择合适的硬件, 包括主机和传感光缆。主机放置于机房中, 由主机引出传感光缆敷设至现场需要监测的位置。主机主要由光电接收模块、光纤干涉仪、数据采集器和计算机组成, 其硬件功能结构图如图1所示。当外界有振动发生时, 背向瑞利散射光的相位随之发生变化, 这些携带外界振动信息的信号光, 反射回系统主机时, 经光纤干涉仪处理, 将微弱的相位变化转换为光强变化, 经光电转换和数据采集处理后, 进入计算机进行数据分析, 经系统识别、处理后, 传给用户终端 (如数据分析终端) , 驱动其他辅助系统, 从而快速、高效地实现电力电缆防盗预警目的。

该系统通过采集光纤沿线的电力电缆振动信号分布, 对电力电缆进行实时监测, 并通过采集得到的数据对通信光缆的振动状态进行特性分析和诊断, 系统信号硬件处理流程如图2所示。

3 系统的软件设计

全光纤电力电缆故障定位预警系统能够测量光纤周围任何的振动、扰动、颤噪和声音信号, 而周界安全检测往往更关心的是人为的越界、破坏等现象, 因此如何在大量的振动信息中提取有用的信号数据是非常关键的技术。系统软件功能处理流程图如图3所示。

系统报警软件的目的是要实现实时自动报警和报警判断的功能, 故项目在软件设计上采用了目前最先进的模式识别算法[10], 完成对扰动特征信息的动态提取、分析和比较, 确定扰动的频率、幅度和类型等物理特征, 实时给出分析结果或对非正常扰动给出预警信号。系统软件的主要功能就是对振动信号检测、分类和报警, 同时对数据信息进行管理。主要报警功能如下。

(1) 侵入监测

该功能实质包括探测侵入行为和识别侵入行为两方面。如果有人企图偷盗或破坏电缆, 则将对电缆侧边的光缆内传输光束产生扰动, 扰动信号通过同一根光缆传输至位于控制中心的系统主机上, 系统软件对这些信号进行分析识别后, 判断为人员侵入则发出指令触发报警。该系统特点之一在于可在后端灵活调节系统灵敏度, 因此, 极大降低了侵入行为的漏报率。

(2) 防区定位功能

系统软件根据对各处环境状况、保安人员采取行动路径和侵入威胁发生可能性等级的判别, 自由设置报警防区。在判断有威胁侵入行为发生时, 该软件根据光信号调制分析, 可以实时对侵入行为发生点进行定位, 从而便于安保人员目标明确地及时采取有效措施, 制止侵入行为后续事件发生。

(3) 联动功能

根据客户的具体需要, 系统软件可与各种音响、声光报警装置实现联动, 在监测、识别、定位侵入行为后, 启动报警装置, 威慑、制止侵入行为。同时, 联动相应位置视频摄像头, 追踪侵入对象。

该软件可以把报警信息保存起来, 以便于用户对报警记录的查看。在查看报警记录时, 用户可以根据自己的需求, 把报警记录导出来以文件的形式保存, 同时还支持打印的功能。

4 试验结果

实验中电力电缆监测长度23.5 km, 传感光缆为GYTA53通信光缆。光缆敷设在电力电缆表面, 光缆外加硬硅胶护套管保护, 埋在沙下30 cm深处, 全光纤电力电缆故障定位预警系统主机放置在监控室内。在电力电缆沿线选取20 025 m处进行人员盗挖测试和电缆高压放电测试, 每组测试各采集10组信号。

根据用户选择可以显示瑞利散射后向曲线或者散射曲线相减后的波影。23 km通信光缆沿线探测的瑞利散射信号如图4所示。

在故障电缆上施加高压脉冲信号, 使电缆在放电时系统采集到的故障点的瑞利散射信号相减后的波形如图5所示, 图中横坐标表示振动信号周期时间t (单位s) , 纵坐标表示振幅A (单位V) 。

当有事件破坏电力电缆时, 软件电子地图界面可以及时发出报警信号, 并在下方的报警信息栏里显示具体的报警信息, 能准确定位事件发生地点, 显示定位精度在±10 m范围内系统报警信号指示如图5所示。

机械切割电力电缆时系统采集到的信号波形如图6所示。系统电子地图报警指示如图7所示。当有事件破坏电力电缆时, 软件电子地图界面可以及时发出报警信号, 并在下方的报警信息栏里显示具体的报警信息, 能准确定位事件发生地点, 同时报警的防区会以红色的点进行闪烁显示。实验结果表明, 系统能有效监测传感光缆周围外界振动事件的发生。

5 结束语

阐述了一种基于光纤振动技术的高压电缆智能故障定位系统的实现方法。系统通过敷设在电缆上方的光缆感应到路面施工产生的轻微振动, 进行电缆故障测寻, 实现了传感光纤沿途电缆的故障预警监控。研究了系统的工作原理, 搭建了实验样机, 并在故障电缆上施加高压脉冲信号, 使电缆在放电的时候形成振动, 从而快速地对电缆故障进行预定位, 节约电缆故障定位的时间, 可以尽快对故障点进行处理。实验证明, 系统能准确探测人员盗挖和机械切割等入侵事件, 测量距离大于20 km, 空间分辨率为±3 m。

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电缆故障快速定位研究 篇6

1 OTDR的工作原理

OTDR一个对光的后向散射和菲涅耳反射原理进行利用所设计出来的仪器, 主要是用来测试光缆故障点的。它的工作原理就是:光源所产生的激光探测脉冲在光纤的传输过中, 会产生一定的瑞利散射, 这些散射的信号会有一部分逆光纤返回, 这些信号也就是后向散射信号, OTDR就会在抽样收集、量化处理后这些信号的回达时间、区域差别以及光功率变化情况之后, 在示波器上以一个几何平面形式把被测光纤反向散射曲线显示出来。如果光在传输过程中遇到了障碍或者光纤断点, 那么就会有一个尖锐信号的产生, 并会叠加到后向散射信号上, 这时后向散射曲线就会出现一个较大的突变, 那么在测试的时候在曲线的末端点设置示波器的游杆, 被测光纤的故障点和测试端的距离就会显示在仪表上。

2 OTDR在电力光缆故障点快速定位中的应用

2.1 光纤长度测试

OTDR测试的不是线缆长度而是光纤的长度, 在成缆过程中为了能够维持光纤的一定张度, 就需要具有一定的纽距, 所以说光纤的长度必须要比光缆的长度大, 其计算公式为:, 其中C代表的是光在真空中的速度, T代表的是光脉冲信号在光纤中的往返时间, n代表的是光纤的折射率。光缆的长度在实际维修中是关键参数, 主要是因为一方面光缆长度和光缆径度直接相关, 另一方面光缆上的长度标示指的不是光纤的长度, 而是光缆的长度, 所以说还应该把光纤长度换算成为光缆长度。首先需要把OTDR的折射率先换算成为是厂家所提供的固有折射率, 如果说已知一盘光缆的长度L1, 所测试的长度为L2, 那么折算系数就是K=L2/L1;所测得的光缆光纤长度为L3, 那么光缆长度L缆=L3/K。这种算法完全符合光缆长度和光纤长度的线性关系, 所以说其所得结果相当准确, 但是折算系数K会随着光缆生产工艺的不同, 厂家的不同, 批次的不同, 机构的不同等而发生改变, 所以需要对不同的光缆进行测定, 并且作好记录, 以便于以后进行故障点判断。

2.2 故障点定位分段函数算法

就算已经得出了光缆长度, 但却还没有得到故障点的实际位置。主要是因为光缆在铺设过程中会因为自然弯曲、地形起伏以及持续点和过桥隧道的预留等, 其敷设长度会远远的大于其径路长度;另外OTDR本身也会因为线性差、测试精度差, 也会出现一定的测试误差;还有在光缆的投入运营之后, 接头增加以及光缆迁改等都会因为光缆的长度变化;最后在维护过程中, 厂家的不同、批次不同以及结构不同都会造成光纤长度和光缆长度具有一定的差距。虽然有这些不利因素的存在, 但是我们知道任一点和测试点之间的距离, 仅只有一个地理位置与之对应, 所以我们就可以把光纤长度作为自变量, 把光缆径路上的地理位置K作为是因变量, 而建立函数K (t) =f (t) , 为了能够简化运算过程, 我们可以把预留光缆的位置简化成为一个点, 把铁路系统因变量用K (1) 表示, 那么f (1) 则因为种种因素, 则形成的是分段函数K (t) =K0 (1≤t≤e0) , K0+f1 (t) (e0≤t≤e1) , K1 (e1≤t≤e2) , k1+f3 (e2≤t≤e3) , ……, Km-2+fm (t) (em-2≤t≤em-1) , km-1 (em-1≤t≤em) , 群殴函数曲线如图一所示。

从上图可以看出, 有一些点的特殊值的地理位置是明确的, 并且已经在OTDR曲线上明显的标记了出来, 所以我们可以把这些点作为是参考点, 以此计算故障点的铁路里程数, 计算公式为k (l故) =k (lm) +f (l故) 。选择的参考点的距离越近, 故障定位点的地理位置确定的更精确。

3 结语

在电力通信光缆故障点快速定位中加大对OTDR的应用, 可以有效的提高故障点的寻找的速度, 经过精确的计算, 便可精确的确定出故障点的地理位置。

摘要：OTDR系统集电、光、计算机于一体, 并且融合了光纤技术、激光技术以及微弱信号处理技术等多种技术, 如果将其应用在电力光缆中, 它就可以准确的测量光纤长度、传输衰减、接头衰减以及故障定位等。下面本文就对OTDR在电力光缆故障点快速定位中的应用进行分析研究。

关键词：OTDR,电力光缆故障点,快速定位

参考文献

[1]盛蕊.GIS技术在通信光缆故障定位系统的应用研究[D].硕士学位论文, 华北电力大学, 计算机应用技术专业, 2009.

电力电缆故障分析及定位 篇7

1 电力电缆故障类型分析

1.1 开路故障

如果电缆的绝缘电阻出现无穷大的情况, 而电压却不影响用户端, 这样故障我们称为开路故障。在这种故障发生后, 电缆故障点处的阻抗无穷大。

1.2 低阻短路故障

如果电缆的绝缘电阻值变小, 与电缆自身特性阻抗相比, 绝缘电阻小于电缆自身阻抗, 甚至没有电阻, 即0≤RL

1.3 电阻泄露故障

如果电缆故障点处的直流电阻比该电缆自身的阻抗大, 这种故障类型成为电阻泄露故障。进行高压绝缘测试的时候, 随着实验电压的升高, 泄露电流也会随之增大, 如果实验电压升高到一定值时, 泄露电流就有可能超过允许的最大电流。

1.4 高阻闪络性故障

这种故障类型是泄露电流不随电压的升高而升高, 但随着试验电压的升高, 其突然增大, 反应到电流表上, 电流表指针呈现出闪络性摆动, 如果对此试验进行重复, 可以发展其具有可逆性。而故障点无电阻通道, 只是存在与闪络的表面或者放电的间隙。

1.5 护层故障

电力电缆线路一般对护层都有一定的要求, 在对护层故障位置进行准确的测定之后, 可以采用与护层相同材料的进行修补包扎, 如果护层损坏的较多, 可以套上热缩卷包管进行加热收缩, 对修补之后的护层, 在进行绝缘电阻测量或者护层直流耐压试验, 如果还存在故障, 则说明其它部位还存在故障。

2 电力电缆故障原因分析

2.1 机械损伤

由于在电缆安装的时候, 操作不当或者不小心造成电缆机械性损伤, 或者由于电缆在铺设完成后, 接近电缆路径的附近的机械施工时, 人为的造成电缆的损伤, 导致电缆绝缘层穿孔, 潮气沿着破损的地方进入到线缆的内部, 导致绝缘性能下降, 形成故障。机械损伤不严重时, 一般不会直接形成故障, 可能是在经历几个月或者几年以后故障才能明显的被察觉出来。

2.2 过电压

通常, 电力系统中, 电气设备对地绝缘只能承受相电压, 很多电机的绝缘性能只能承受几十伏的电压, 最多也不会超过百余伏。受到某些因素的影响, 往往电气设备绝缘上的电压往往都超过上述电压数值。虽然这种现象存在的时间非常短, 但其出现时数值非常高, 经常造成电气电缆绝缘闪络或被击穿。这就是我们所说的过电压, 对于瞬间的高位电压, 即便是时间非常短促, 也会造成较大的破坏, 所以, 必须要采用相关的措施, 防止电力电缆承受过电压。过电压一般是由于电力设备进行拉闸或者导通管换相时, 电路中的电感元件, 由于电流的突然变化造成感应电动势, 最主要的特点就是时间短, 呈现出尖峰状态。

2.3 绝缘老化

一般, 电力电缆的绝缘材料基本都是采用高分子有机化合物, 外多种因素的共同作用下, 其性能会出现逐渐下降的趋势, 也就是我们所说的老化现象。橡皮、塑料等材料在受热之后容易发生热老化, 在有氧、热共同作用下, 会出现热氧老化。高聚物在热的作用下可发生交联和热降解反应, 一些材料在温度达到一定程度时会析出HCl。一般热氧化作用下, 会生成过氧化物、自由基等, 过氧化物又生成两个自由基, 自由基在参与到反应中, 最后生成低分子物质或单基物质, 出现这种物质时, 表明电缆的性能已经下降的非常大, 电缆呈现出发粘、变软, 机械强度下降等状态或者呈现出变硬、变脆等, 导致电缆表现出现裂纹。

2.4 其它原因

除了上述的几种原因以外, 电缆故障还会因为一些因素导致:首先, 电缆质量的不佳, 主要是电缆绝缘质量不达标, 电缆绝缘材料的不合格, 这种电缆在短时间内就会出现故障;其次, 由于在电缆铺设时, 要经过严格计算设计, 如果线路中存在较大的欺负落差, 会导致电缆内部的绝缘油流失, 造成绝缘能力下降, 这需要在设计的时候按照规范进行线路的设计;第三, 化学物腐蚀。电缆线路在经过酸性土壤或盐碱地时, 往往会造成线缆表面的服饰;第四, 地面局部下沉影响。受地震等地质灾害或者大型建筑基础下沉等作用的影响, 很容易对电缆的表面造成损伤, 形成故障;第五, 过负荷运行时间过长。因为过负荷运行, 电缆自身的温度会不断上升尤其是在夏季, 电缆升温往往会造成薄弱环节被击穿, 这也是为什么夏季经常出现线路故障的主要原因;最后, 外电场的影响。大型电力机车轨道附近的电缆外表皮, 在长期强磁场的作用下, 极易出现电腐蚀损伤, 表皮损伤后, 潮气会进入到电缆内部, 造成绝缘破坏。

3 电力电缆故障定位

对电力电缆故障的定位问题一直是一个比较棘手的问题, 也是一个值得关注的问题, 近些年, 研究成果方面, 也出现了一些实用的定位方法。本文主要从预定位和精确定位两个方面对电力电缆故障定位的方法进行简单的介绍。

3.1 预定位

从总体来说, 电力电缆预定位可以分为行波法和阻抗法两种。行波法测量波是从首段到故障点的往返时间与传播的速度相乘, 就可以得到两倍的故障距离。而阻抗法测量是从首段到故障点之间的阻抗, 利用特定故障算法进行计算定位。

1) 行波法

这种方法主要包含两个方面:现代法和驻波法。驻波法主要把电缆作为传输线, 利用其上的驻波谐振现象, 对电缆的相对电阻值较低的一类故障或断线故障进行测量。现在对这种方法利用的不多。而现代法主要包含高压脉冲反射法、低压脉冲电流法、高压脉冲电压法及二次脉冲法。对于断线故障和低阻故障, 低压脉冲反射法较为适用, 这种方法可以测得行波在电缆中传播的速度, 还可以对电缆的长度进行测量。低压脉冲反射法主要是向故障电缆注入低压脉冲, 记录其在电缆中传播时的各种参数, 通过记录的参数进行计算, 得出故障点的距离。其原理如图1所示:

对于高阻故障而言, 高压脉冲电流法、二次脉冲法及高压脉冲电压法都是比较适合的。高压脉冲电流法主要是采用线性电流耦合对电缆中电流行波信号进行收集, 对故障点采用高压击穿的方法, 在仪器内记录故障点的信号, 通过分析计算出故障点距离。高压脉冲电压法是通过脉冲高压或直流高压信号将故障点击穿, 然后根据分析计算得出故障点的距离。二次脉冲法是新近的一种预定位方法, 功能较多, 且操作简单, 可以对回波图形进行解释, 其原理是施加高压脉冲, 使故障点出现弧光放电, 通过耦合装置注入低压脉冲信号, 对带电弧波形进行记录, 等到电弧熄灭后, 再次注入低压脉冲信号, 对无电弧波形进行记录, 然后将两种波形进行比对, 在波形中, 故障点反应出的波形是不同的, 具有明显的差异处就是故障的地方。

2) 阻抗法

该方法也包含两个方面:电桥法和分布参数计算高阻故障法。电桥法是利用四臂电桥对电缆芯线的交流电容或实际电阻进行测量, 然后对电缆的实际长度准确的测出, 根据比例关系, 计算得出故障点。其中最为简单的是电阻电桥法, 如图1所示原理。

分布参数计算高阻故障发, 主要是在分布参数线路理论的基础上, 通过故障距离方程的推导得出故障的距离。原理为对高阻故障电缆施加高压信号, 使故障点出现闪络, 故障点高阻故障转变为电弧电阻, 通过故障点的电流与电压同相位, 然后对线路首段的电流和电压进行采集, 最后通过计算确定故障点。

3.2 精确定位

与预定位相对应, 精确定位所测得的故障点相对比较准确。因此精确定位是在预定位的基础上对故障点精确进行定位的一种方法。也是减少定位故障的有效工作。精确定位一般是电缆故障测试工作的最后一道工序, 也是最重要的一道工序。精确定位主要是对故障电力电缆线路施加高压脉冲, 然后根据故障点所产生的电磁信号机声音信号, 在地面上配合振动传感器获取的电缆声音信号, 一般在声音信号最大的地方就是故障点的准确位置。这种方法也成为声测法。

4 结论

电力电缆故障在实际生活中是比较常见的, 因此要采取必要的措施进行预防, 一旦出现故障, 首先要对其故障的类型及故障的原因进行分析, 然后根据故障状态确定故障的位置, 最后对故障进行处理, 保证供电系统的正常运行。

摘要：由于各种原因, 电力电缆线路常常会出现不同程度的故障, 故障的出现会造成电网运行的异常, 使供电出现中断, 影响人们的正常生活。对故障的检测、定位及修复需要耗费大量的人力、物力、财力, 因此应该尽可能降低故障的出现。本文主要对电力电缆线路的故障类型进行分析, 寻找出现故障的原因, 并介绍几种定位故障点的方法。

关键词：电力电缆,故障,类型,原因,定位

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