专利名称：高压电力电缆故障在线定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电缆故障定位技术，特别是涉及一种高压电力电缆故障在线定位
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背景技术：
目前，高压电缆绝缘故障点定位技术主要是采用基于离线测试的脉冲法，当产生电缆故障时，先断电，然后将电缆线路从系统中解开，再利用脉冲信号进行电缆故障测距，测距以电缆线路的参数模型为基础，通过现场对电缆施加脉冲信号，再由电压电流行波信 号在电缆中传播时间和速度计算出故障点距离。该方法存在明显的缺点，在电缆发生故障后，需要把电缆解口退出运行，然后把故障测量设备运到现场，布置测量设备和接线，才能开始测量；由于利用储能电容对故障点进行高压脉冲冲击，使故障点产生闪络，因此储能电容需要很大的容量，增加了测量设备的重量，同时由于储能电容容量有限，部分故障点无法产生闪络，可能导致测量失败；而且，当终端是GIS的电缆时，则解口非常复杂，甚至无法进行，从而无法进行故障定位。由于存在上述明显缺陷，导致现有的脉冲法在高压电缆绝缘故障点定位过程中效率较低、成本较高。
实用新型内容基于此，有必要针对现有的脉冲法在高压电缆绝缘故障点定位过程中效率较低、成本较高的问题，提供一种高压电力电缆故障在线定位装置。一种高压电力电缆故障在线定位装置，包括分别设于高压电力电缆两端的第一终端和第二终端，分别与所述第一终端和第二终端连接的数据处理单元；所述第一终端包括第一行波采集装置，以及分别与所述第一行波采集装置连接的第一同步时钟和信号发生器；所述第二终端包括第二同步时钟，以及分别与所述第二同步时钟连接的第二行波采集装置和信号接收器；所述第一行波采集装置和所述第二行波采集装置与所述高压电力电缆连接；所述第一同步时钟和所述第二同步时钟分别与数据处理单元连接； 所述信号发生器与所述信号接收器通过光纤连接。上述高压电力电缆故障在线定位装置，对高压电力电缆的进行实时监测，在电缆的主绝缘出现故障时，借助电力系统自身能量在故障点产生的脉冲波，实现两端计时设备的可靠触发，再结合计时数据分析计算获得高压电力电缆故障点位置，实现在线监测、精确定位，故障定位的效率高、成本低。
图1为一个实施例的高压电力电缆故障在线定位装置结构图；[0014]图2为T型接线的高压电力电缆中的高压电力电缆故障在线定位装置结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的高压电力电缆故障在线定位装置的具体实施方式
作详细描述。图1示出了一个实施例的高压电力电缆故障在线定位装置结构图，包括分别设于高压电力电缆两端的第一终端和第二终端，分别与第一终端和第二终端连接的数据处理单元；所述第一终端包括第一行波采集装置，以及分别与所述第一行波采集装置连接的第一同步时钟和信号发生器；所述第二终端包括第二同步时钟，以及分别与所述第二同步时钟连接的第二行波采集装置和信号接收器；所述第一行波采集装置和所述第二行波采集装置与所述高压电力电缆连接；所述第一同步时钟和所述第二同步时钟分别与数据处理单元连接；所述信号发生器与所述信号接收器通过光纤连接。其主要工作原理是所述第一行波采集装置接收故障点产生的故障行波；所述第一同步时钟记录所述第一行波采集装置接收到所述故障行波时的第一时亥IJ，同时触发信号发生器发送对时信号至所述信号接收器；所述第二行波采集装置接收所述故障行波；所述第二同步时钟记录所述第二行波采集装置接收到所述故障行波时的第二时刻；所述信号接收器接收到所述对时信号时触发所述第二同步时钟记录第三时刻；所述数据处理单元根据所述第一时刻、第二时刻及第三时刻计算故障点在所述高压电力电缆中的位置。具体地，数据处理单元通过通信网络读取第一同步时钟记录的第一时刻和第二同步时钟记录的第二时刻和第三时刻，根据第一时刻和第三时刻计算出第一同步时钟与第二同步时钟之间的对时差值，由于第一终端和第二终端通过光纤连接进行时间同步，故障行波在所述高压电力电缆中的传播速度已知，所以，根据第一时刻与第二时刻之间的时间差及相关已知量即可计算故障点在高压电力电缆中的位置。在一个实施例中，数据处理单元计算故障点在高压电力电缆中的位置的计算过程包括以下公式
j i + [(/, —Ι. ) — ΑΙ ]vI1 =^LV1 二,--公式(I)
2 ；Δ T=tr (t3-T0)式中，为第一时刻，t2为第二时刻，t3为第三时刻，ΔΤ为第一同步时钟与第二同步时钟之间的对时差值，T0为对时信号由信号发生器传输至信号接收器所耗费的时间，L为高压电力电缆的长度，I1为故障点离第一终端的距离，V为故障行波在所述高压电力电缆中的传播速度。[0034]在一个实施例中，高压电力电缆故障在线定位装置具体工作原理如下在高压电力电缆的故障点放电时产生故障行波，故障行波以相同的波速度向电缆两端传递，到达第一终端时，第一行波采集装置接收到该故障行波，触发第一同步时钟记录到达时的第一时刻h，第二终端检测到故障行波时，触发第二同步时钟记录到达时的第二时刻t2 ;第一行波采集装置接收到在故障行波后，同时触发信号发生器通过光纤发送对时信号至信号接收器，信号接收器接收到对时信号时触发第二同步时钟记录第三时刻t3。由于故障点可能出现在电缆线路沿线任意位置，可能靠近第二终端，也可能靠近第一终端。当靠近第一终端时，由于故障行波到达第一终端的距离比到达第二终端距离短，第一终端计时记录的第一时刻早，所以当两个同步时钟均记录到故障行波到达时刻后，第一同步时钟数据比第二同步时钟数据大；同理，当靠近第二终端时，由于故障行波到达第二终端的距离比到达第一终端距离短，第二终端计时记录的第二时刻早，所以当两个同步时钟均记录到故障行波到达时刻后，第一同步时钟数据比第二同步时钟数据小。考虑到设备或系统原因，两时钟可能存在误差，通过两时钟进行对时即可消除上述误差，然后利用公式(I)计算I1，确定故障点离第一终端的距离。本实用新型由于采用了光纤进行对时，所以能够保证第一同步时钟和第二同步时钟之间时间的精确同步，而且，采用光纤进行同步，相对于采用GPS的同步，在达到纳秒级别的精度时，具有明显的成本低、稳定性好、精度高的显著优点。为保证故障定位误差不超过2米，准确检测出故障行波到达时刻，优选地，第一行波采集装置、第二行波采集装置的采样电路的采样率大于或等于100MHz，且必须有稳定的从触发到输出的延迟时间。 电流脉冲在电力电缆内的传播速度为160米/微秒左右。按照故障点计算误差控制在2米范围内计算，优选地，第一同步时钟、第二同步时钟采用分辨率为Ins的同步时钟。本实用新型的高压电力电缆故障在线定位装置还可以用于T型接线的高压电力电缆中，参见图2所示，在T接头处，以及接头各方向的高压电力电缆端点处，分别设置第一终端和第二终端，即可实现对T型接线高压电力电缆的在线实时监测和故障定位。综上所述，本实用新型的高压电力电缆故障在线定位装置具有以下明显的有益效果(I)采用在线方式进行，对电缆绝缘故障进行快速准确判断，不再需要将大量脉冲发射和信号检测设备临时运送到测量现场，减少了故障定位时间，提高了故障抢修效率，节约了成本。(2)定位系统采用故障时候输电电缆本身产生是故障脉冲，无需将线路解口，由于不涉及故障波形的比对和分析，省去了复杂的识图过程，无需借助故障波形分析经验和技术来判别故障点，传感器的触发和系统的实时计算，实现实时故障定位。(3)整个故障定位过程不需要对系统接线做任何方式的操作和改变，解决了 GIS终端电缆线路和线上T接接线方式的高压电力电缆线路故障定位困难问题。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种高压电力电缆故障在线定位装置，其特征在于，包括分别设于高压电力电缆两端的第一终端和第二终端，分别与所述第一终端和第二终端连接的数据处理单元； 所述第一终端包括第一行波采集装置，以及分别与所述第一行波采集装置连接的第一同步时钟和信号发生器； 所述第二终端包括第二同步时钟，以及分别与所述第二同步时钟连接的第二行波采集装置和信号接收器； 所述第一行波采集装置和所述第二行波采集装置与所述高压电力电缆连接； 所述第一同步时钟和所述第二同步时钟分别与数据处理单元连接； 所述信号发生器与所述信号接收器通过光纤连接。
2.根据权利要求1所述的高压电力电缆故障在线定位装置，其特征在于，所述第一行波采集装置、第二行波采集装置的采样电路的采样率大于或等于100MHz。
3.根据权利要求1所述的高压电力电缆故障在线定位装置，其特征在于，所述第一同步时钟、第二同步时钟的分辨率为Ins。
专利摘要本实用新型提供一种高压电力电缆故障在线定位装置，包括在高压电力电缆两端的第一终端和第二终端、数据处理单元；第一终端包括第一行波采集装置，以及第一同步时钟和信号发生器；第二终端包括第二同步时钟，以及第二行波采集装置和信号接收器；第一行波采集装置和第二行波采集装置与高压电力电缆连接；第一同步时钟和第二同步时钟分别与数据处理单元连接；信号发生器与信号接收器通过光纤连接。通过本实用新型的技术，在电缆的主绝缘出现故障时，借助电力系统自身能量在故障点产生的脉冲波，实现两端计时设备的可靠触发，再结合计时数据分析计算获得高压电力电缆故障点位置，实现在线监测、精确定位，故障定位的效率高、成本低。
文档编号G01R31/08GK202837474SQ20122041486
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者刘毅刚, 孔德武, 许宇翔, 黄嘉盛, 郑柒拾, 单鲁平 申请人:广州供电局有限公司, 上海慧东电气设备有限公司