[发明专利]一种地下电缆高阻故障的精确定位系统

说明书

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种地下电缆高阻故障的精确定位系统通过现场检测装置之间的备间基准同步脉冲信号，然后测量计数到故障电磁波到来，得到时间t_i，CPU将时间t_i以及GPS模块得到位置信息发送给数据处理分析系统，最后得到地下电缆高阻故障的精确位置。

技术领域

本发明属于线缆故障定位技术领域，更为具体地讲，涉及一种地下电缆高阻故障的精确定位系统，用于实现对地下电缆高阻故障进行快速精确定位。

背景技术

随着我国快速的城市化进程和已有城市经济规模不断扩大，城市用电负荷逐年上升，与之配套的城市配电网也向着更高电压、更大容量的趋势发展。越来越多的35kV、110kV及220kV变电站修建在城市中。随着城市电网的升级改造老旧的10kV、35kV、110kV及220kV架空线逐渐被地下电力电缆所替代。较之于架空线在城市上空的穿越，铺设于地下的电力电缆有利于环境美化和城市空间的整洁，并且对人身和地面其他生产生活设施造成的影响较小。此外由于电缆隐蔽在地下，受外部气候条件的影响较小。相对于传统的城市架空线路来讲，采用地下电力电缆供电可靠性更高、运行维护费用更低。城市配网线路的下地是今后发展的一个方向。

但是，地下电缆在运行过程中因为机械损伤、过热、护层的腐蚀、绝缘受潮、过电压、设计制作的工艺不良和材料缺陷等原因还是会产生这样或那样的故障。由于电缆一般埋在地下1米左右，不可能依靠人工目视定位，必须借助其它技术手段加以完成。

目前国内外对于地下电缆的故障检测一般分为三步：一是判断地下电缆的故障类型；二是预测故障点的大概位置；三是找到地下电缆故障点准确位置。其中，预定位一般使用的是离线方法，其主要技术分为两大类即基于阻抗测距和基于行波测距。

基于阻抗测距主要是根据故障电流和电压与故障距离的函数关系，在测距过程中利用电路单端、双端的电压和电流，通过计算函数方程得出故障点的位置。在电缆测距中较为常用的阻抗法有以下两种：

(1)、根据电弧与电阻的关系，运用线路的分布参数理论，对线路各点的电压和电流进行计算。由于在故障点处的电流和电压为同相位,通过相应的函数方程计算出电缆故障的位置。

(2)、根据长线方程,对线路两端进行计算，获得的故障处电压幅值应该相同，根据这一特性可知线路故障时其电压的分布规律，利用搜索迭代方法，便能够求出电缆故障点的位置。

阻抗法的典型应用就是电桥法,但是由于故障电阻的不同会引起测距精度不准确,而且在高阻故障时极容易造成故障点闪络,导致电缆绝缘损坏，因此该定位法主要用于低阻地线的定位。

基于行波测距是依据电磁波在电缆上遇到波阻抗不连续节点会产生反射的特性来预测故障距离，可分为二次脉冲反射法、高压脉冲反射法、脉冲电流法及低压脉冲反射法。

(1)、二次脉冲反射法：首先测出高阻故障线芯反射波形图,然后在故障电缆线芯加高压直流电压,当电压到达某一数值且场强足够大时,介质被击穿造成导电通道,故障点瞬时被大电子流短路并击穿,导致故障点的电压降低为零左右,而电流突然增大产生放电电弧。根据电弧理论,此电弧的阻抗很小,可认为是低阻抗或短路故障,此时再测出低阻故障点的反射波形图,这两种反射波形图叠加后进行分析计算,两条波形曲线分开的地方即为故障点。

(2)、高压脉冲反射法：利用脉冲高压信号击穿电缆故障点,测量故障点放电的电压脉冲在故障点和观察点之间来回一次的时间,计算故障点到观测点的距离。目前此方法是电缆故障现场进行查找故障点时使用最多的一种方法。

(3)、冲击电流法：施加高压脉冲在电缆上,当电压增加到某一定值时,故障点被击穿产生闪络现象,并产生放电脉冲向测量点运动,放电脉冲通过测量点后,被电容反射,反射波会在故障点再次被反射回测量点。放电脉冲不断地往返在电容和故障点间,在电缆的测量端把来回反射的波形记录下来,通过时标测出电波往返一次的时间,依据电波在电缆中的传播速度得出故障距离。