[发明专利]一种基于阻抗谱周期特征的电缆故障定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于阻抗谱周期特征的电缆故障定位方法及系统，属于电缆故障定位领域，方法包括：获取待检测电缆的平均相速度，并测量待检测电缆的阻抗谱；提取阻抗谱包含的等效分频，计算各等效分频对应的周期，最小周期对应电缆末端，其余每一周期对应一电缆故障段；当周期的个数大于1时，待检测电缆中存在故障，基于最小周期之外的各周期计算对应电缆故障段的位置，任一电缆故障段距电缆首端的距离等于1/2平均相速度与任一电缆故障段对应周期的比值。将电缆上的故障位置与电缆阻抗谱的周期特征相关联，得到电缆故障的位置，且无干扰峰的影响，可实现电缆故障的精准定位，定位过程中无需施加高压、无需放电，测量电路简单，对电缆无损伤。

技术领域

本发明属于电缆故障定位领域，更具体地，涉及一种基于阻抗谱周期特征的电缆故障定位方法及系统。

背景技术

电缆局部缺陷处会出现电磁损耗增加、电场畸变、温度升高等现象。若局部缺陷不能及时发现，会进一步产生树枝老化，最终发展为贯穿性绝缘缺陷，如短路缺陷、高阻缺陷，导致供电中断和电力事故。若能采用一定的技术实现电缆局部缺陷的检测和定位，并及时排除缺陷，可避免电缆缺陷的发生。因此，电缆局部缺陷的检测和定位技术的研究意义重大，可预防电缆缺陷和停电事故，保障电气系统的安全稳定运行。

传统离线测量技术，如对电缆的绝缘电阻、介质损耗因数、耐压值、绝缘材料断裂伸长率等参数进行测试，可对电缆的整体绝缘状态进行检查，但无法实现电缆的缺陷定位。随着电缆局部缺陷检测技术的发展，一系列用于电缆局部缺陷定位的实用方法取得了突破性的研究进展，包括阻抗法、温度在线监测技术、局部放电检测技术以及阻抗谱技术。

阻抗法可以定位高阻缺陷，但受工频电场干扰和缺陷点电弧非线性的影响较大，测量误差较大。对于110kv及以上电压等级的电缆，温度在线监测技术直接将光纤接入电缆，通过监测电缆的温度和应力来定位电缆缺陷，但所需成本很大。局部放电检测技术中，由于存在信号衰减严重、噪声干扰和色散较大等问题，使得局部放电信号的识别变得非常困难。现有阻抗谱技术需要相同长度相同型号的电缆作为对比，且其得到的电缆状态诊断曲线中存在干扰峰，导致缺陷定位误差。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于阻抗谱周期特征的电缆故障定位方法及系统，其目的在于将电缆上的故障位置与电缆阻抗谱的周期特征相关联，得到电缆故障的定位曲线，实现精准的、无损的电缆故障定位。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于阻抗谱周期特征的电缆故障定位方法，包括：S1，获取待检测电缆的平均相速度，并测量所述待检测电缆的阻抗谱；S2，提取所述阻抗谱包含的等效分频，计算各所述等效分频对应的周期，最小周期对应电缆末端，其余每一周期对应一电缆故障段；S3，当所述周期的个数大于1时，所述待检测电缆中存在故障，并基于最小周期之外的各所述周期计算对应电缆故障段的位置，其中，任一电缆故障段距电缆首端的距离等于1/2所述平均相速度与所述任一电缆故障段对应周期的比值。

更进一步地，所述S1之前还包括：基于所述待检测电缆的长度确定阻抗谱测量的频率范围，使得阻抗谱测量的带宽为满足约束条件下的最大值。

更进一步地，所述约束条件为：

其中，Δf为阻抗谱测量的带宽，N为阻抗谱测量的采样点总数，n为每个周期中的采样点数目，v₁为波速，l为所述待检测电缆的长度。

更进一步地，所述S1中获取待检测电缆的平均相速度包括：在所述频率范围内分别测量无故障电缆端部开路或短路时的阻抗谱，所述无故障电缆与所述待检测电缆的类型相同；根据所述无故障电缆的阻抗谱，计算所述待检测电缆在所述频率范围内的平均相速度。

更进一步地，所述平均相速度为：

v₂＝2πf/β

γ＝α+iβ