一種基于智能采集與分析的電纜故障定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電纜故障定位系統(tǒng)及方法，尤其是涉及一種基于智能采集與分析 的電纜故障定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓電纜以其占地少、敷設(shè)方便、人身安全保障、供電可靠性高、維護(hù)工作量少等 優(yōu)點在高壓輸變電網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)中的電纜，也是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，可能含有 GIS終端;可能含有T接頭或Y接頭;可能為長線路，包含多個交叉互聯(lián)段。電纜一旦發(fā)生絕緣 擊穿，往往幾天無法定位故障點，拖延供電時間，降低供電可靠性。
[0003] 目前市場上對于高壓超高壓輸變電網(wǎng)絡(luò)中電纜故障定位主要利用Murray電橋法 和行波反射法兩種。
[0004] Murray電橋法是對擊穿點定位的經(jīng)典方法，如圖1，通過短接線將A相和B相連接， 但電橋只能得到千分比P%。，人工計算故障點距離，即圖1中X終端距故障點F的距離U，計算 公式如下：
[0005] Li=(2L+L/d)XP%〇,
[0007] 其中，L為每相電纜的全長度，Ld為短接線長度，S為電纜的截面積，Sd為短接線的截 面積，由于短接線參與電橋平衡，因此需要換算成與電纜等截面的長度并參與計算，短接線 通常采用截面積較小的短接線，從而測得的短接線截面積Sd誤差較大，導(dǎo)致1/d誤差也很大， 嚴(yán)重影響了定位精度。假定電纜長度為L為1000m，截面積S為1000mm 2，短接線長度Ld為10m， 截面積Sd為16mm2(實際截面積為12mm 2)，電橋平衡后千分比讀數(shù)為30%。。表1為測試結(jié)果對 比表，可以看出測試值比理論值小了 63m，具有較大的誤差。
[0008] 表1測試結(jié)果對比表
[00?0]另外還有些場景下，Murray電橋法也無法定位，分別為：
[0011] (1)臨近運行電纜的負(fù)荷電流產(chǎn)生工頻磁場，在檢流計的2端Μ、X形成可能超過 200V的工頻電壓，而用于定位的直流電位差不過毫伏級。因此，檢流計容易損壞，或者不能 平衡，或因為交流參與電橋平衡，定位比例誤差很大；
[0012] (2)電纜線路長，每段電纜導(dǎo)體截面積不同，導(dǎo)體材料有銅芯或鋁芯，需要人工把 被測電纜和輔助電纜換算成同等截面相同材料，工作量大誤差也大。
[0013] 行波反射法主要是二次脈沖法、三次脈沖法和脈沖電流法。但因高壓電纜擁有交 叉互聯(lián)、Τ接頭，波阻抗產(chǎn)生突變，使定位反射波十分復(fù)雜，難以定位，高壓脈沖在該點也有 能量損失，難以到達(dá)遠(yuǎn)處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于智能采集 與分析的復(fù)雜電纜故障定位系統(tǒng)及方法。
[0015] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0016] -種基于智能采集與分析的電纜故障定位系統(tǒng)，所述的電纜由多段長度和橫截面 積均不相同的線纜通過絕緣接頭連接而成，所述的電纜故障定位系統(tǒng)包括故障電纜、參考 電纜、短接線、接地開關(guān)、數(shù)據(jù)采集單元、線纜電阻檢測單元和處理器單元，所述的故障電纜 和參考電纜一端為參考端，另一端為測試端，故障電纜和參考電纜參考端通過短接線連接， 故障電纜參考端還通過接地開關(guān)接地，所述的線纜電阻檢測單元分別連接故障電纜和參考 電纜的測試端，所述的數(shù)據(jù)采集單元和線纜電阻檢測單元均連接至處理器單元；
[0017] 數(shù)據(jù)采集單元采集故障電纜中各段線纜的線纜信息并進(jìn)行統(tǒng)一化得到線纜統(tǒng)一 化總長度L，接地開關(guān)打開時，線纜電阻檢測單元檢測電壓電流信息并發(fā)送至處理器單元， 處理器單元獲取故障電纜測試端至故障點間的線纜電阻Ri，接地開關(guān)閉合時，線纜電阻檢 測單元檢測電壓電流信息并發(fā)送至處理器單元，處理器單元獲取故障線纜測試端至參考端 的線纜電阻R 2,處理器單元根據(jù)LxiLXUi/Rs)獲得故障電纜測試端至故障點的統(tǒng)一化距 離Lx，進(jìn)而處理器單元根據(jù)L x和各段線纜的線纜信息換算出故障電纜測試端至故障點的實 際距離L/。
[0018] 所述的數(shù)據(jù)采集單元包括手動輸入線纜信息的數(shù)字操作旋鈕，所述的數(shù)字操作旋 鈕連接處理器單元。
[0019] 所述的線纜信息包括線纜長度、線纜截面積和線纜電阻率。
[0020] 所述的線纜電阻檢測單元包括高壓恒流源、采樣電阻、電流采集器和電壓采集器， 所述的高壓恒流源通過采樣電阻連接故障電纜測試端，所述的電流采集器連接于采樣電阻 兩端，所述的電壓采集器并聯(lián)于故障電纜測試端和參考電纜測試端之間；
[0021] 接地開關(guān)打開時，電流采集器采集電流為h，電壓采集器采集電壓為山，從而獲取 線纜電阻辦=1]1/1 1;接地開關(guān)閉合時，電流采集器采集電流為12、電壓采集器采集電壓為U2， 從而獲取線纜電阻R 2 = U2/I2。
[0022] 該電纜故障定位系統(tǒng)還包括顯示單元，所述的顯示單元連接處理器單元。
[0023] -種基于智能采集與分析的電纜故障定位方法，該方法包括如下步驟：
[0024] (1)將故障電纜中每一段線纜從測試端依次標(biāo)號為Di，其中i = l，2……n，n為組成 故障電纜的線纜總段數(shù)，處理器單元采集故障電纜中第i段線纜線纜信息并發(fā)送至處 理器單元，其中第i段線纜Di的線纜信息包括線纜長度為U、截面積為S4P線纜電阻率為p1; [0025] (2)處理器單元以第一段線纜為基準(zhǔn)線纜，對第二段線纜至第η段線纜進(jìn)行統(tǒng)一 化，根據(jù)下式計算出第二段線纜至第η段線纜的統(tǒng)一化長度：
[0027] 其中 j = 2,3......η；
[0028] (3)處理器單元獲取故障線纜統(tǒng)一化總長度L:
[0030] (4)打開接地開關(guān)，線纜電阻檢測單元獲取故障電纜測試端至故障點間的線纜電 阻Ri;
[0031] (5)關(guān)閉接地開關(guān)，線纜電阻檢測單元獲取故障線纜測試端至參考端間的線纜電 阻R2;
[0032] (6)根據(jù)LxiLXUi/Rs)計算得到故障電纜測試端至故障點的統(tǒng)一化距離Lx;
[0033] (7)根據(jù)下式換算出故障電纜測試端至故障點的實際距離L/ :
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0036] (1)本發(fā)明數(shù)據(jù)采集單元采集故障電纜中各段線纜的線纜信息并進(jìn)行統(tǒng)一化得到 線纜統(tǒng)一化總長度L，將故障電纜中不同材料不同截面積線纜換算成相同截面相同導(dǎo)體材 料的等效電纜長度，整個過程由處理器單元自行運算，自動化程度高，同時利用線纜電阻檢 測單元檢測的電阻電壓比，反推出故障電纜中故障點與測試端的距離，測試結(jié)果精度高；
[0037] (2)本發(fā)明的故障定位方法能有效提高電纜故障查找效率，縮短停電時間，提高供 電可靠性，具有很好的市場應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0038]圖1為Murray電橋法故障定位原理示意圖；
[0039]圖2為三相電纜系統(tǒng)線路圖；
[0040]圖3為三相電纜系統(tǒng)故障定位測試第一步操作線路圖；
[0041 ]圖4為三相電纜系統(tǒng)故障定位測試第二步操作線路圖。
[0042] 圖中，1為高壓恒流源，2為采樣電阻，3為電流采集器，4為電壓采集器，5為處理器 單元，6為短接線，J1為第一導(dǎo)電夾，J2為第二導(dǎo)電夾，J3為第三導(dǎo)電夾，J4為第四導(dǎo)電夾。
【具體實施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0044] 實施例
[0045] -種基于智能采集與分析的電纜故障定位系統(tǒng)，電纜由多段長度和橫截面積均不 相同的線纜通過絕緣接頭連接而成，電纜故障定位系統(tǒng)包括故障電纜、參考電纜、短接線6、 接地開關(guān)、數(shù)據(jù)采集單元、線纜電阻檢測單元和處理器單元5,故障電纜和參考電纜一端為 參考端，另一端為測試端，故障電纜和參考電纜參考端通過短接線6連接，短接線6采用細(xì)短 接線，故障電纜參考端還通過接地開關(guān)接地，線纜電阻檢測單元分別連接故障電纜和參考 電纜的測試端，數(shù)據(jù)采集單元和線纜電阻檢測單元均連接至處理器單元5;數(shù)據(jù)采集單元采 集故障電纜中各段線纜的線纜信息并進(jìn)行統(tǒng)一化得到線纜統(tǒng)一化總長度L，接地開關(guān)打開 時，線纜電阻檢測單元檢測電壓電流信息并發(fā)送至處理器單元5,處理器單元5獲取故障電 纜測試端至故障點間的線纜電阻心，接地開關(guān)閉合時，線纜電阻檢測單元檢測電壓電流信 息并發(fā)送至處理器單元5,處理器單元5獲取故障線纜測試端至參考端的線纜電阻R 2，處理 器單元5根據(jù)LxiLXUi/Rs)獲得故障電纜測試端至故障點的統(tǒng)一化距離Lx，進(jìn)而處理器單 元5根據(jù)L x和各段線纜的線纜信息換算出故障電纜測試端至故障點的實際距離L/。
[0046] 數(shù)據(jù)采集單元包括手動輸入線纜信息的數(shù)字操作旋鈕，數(shù)字操作旋鈕連接處理器 單元5,相當(dāng)于計算機鍵盤，可提供用戶對該定位系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和對定位系統(tǒng)進(jìn)行操作 控制。線纜信息包括線纜長度、線纜截面積和線纜電阻率。線纜電阻檢測單元包括高壓恒流 源1、采樣電阻2、電流采集器3和電壓采集器4,高壓恒流源1通過采樣電阻2連接故障電纜測 試端，電流采集器3連接于采樣電阻2兩端，電壓采集器4并聯(lián)于故障電纜測試端和參考電纜 測試端之間;接地開關(guān)打開時，電流采集器3采集電流為h，電壓采集器4采集電壓為山，從而 獲取線纜電阻= 地開關(guān)閉合時，電流采集器3采集電流為1 2、電壓采集器4采集電 壓為U2,從而獲取線纜電阻R2 = U2/I2。該電纜故障定位系統(tǒng)還包括顯示單元，顯示單元連接 處理器單元5。
[0047] -種基于智能采集與分析的電纜故障定位方法，該方法包括如下步驟：
[0048] (1)將故障電纜中每一段線纜從測試端依次標(biāo)號為Di，其中i = l，2……n，n為組成 故