故障定位方法、装置及电子设备与流程

1.本发明涉及电力领域，具体而言，涉及一种故障定位方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.高压供电系统中，故障线路检修是日常电缆运维的一个重要组成部分，直接影响着整个电力系统的高效运行，但接地及短路电缆内部故障发生后，传统的故障查找方式费时费力，工作量大，影响了正常的生产生活，所以有效的实施对线路的在线监测及故障定位，确保线路运行的高效性是目前电力检修运维面临的重要课题。
3.目前，虽然也存在一些方法来定位线路故障，但是效果并不理想，大多数情况下会利用一整套离线设备对线路故障进行停电检验，粗测后还需要配合人工巡线才能确定故障位置，巡线工作量非常大，而且故障排查困难和定位不迅速，影响了正常的生产生活。
4.另外，在很多情况下，电缆故障往往是对电缆进行电力试验造成的。但是现有技术无法在对电缆进行电力试验的过程中快速定位电缆故障的准确位置，导致需要耗费大量的人力物力来确定故障发生位置。
5.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供了一种故障定位方法、装置及电子设备，以至少解决由于现有技术无法在对电缆进行电力试验的过程中快速定位电缆故障的准确位置造成的需要耗费大量的人力物力来确定故障发生位置的技术问题。
7.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种故障定位方法，包括：在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为目标电缆的故障位置。
8.可选地，采集目标电缆的行波信号包括：分别在目标电缆的两端连接第一传感器和第二传感器，其中，第一传感器和第二传感器用于采集目标电缆的行波信号。
9.可选地，在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点包括：确定第一传感器初次接收到行波信号的第一时间点，以及确定第二传感器初次接收到行波信号的第二时间点；确定第一传感器与第二传感器之间的距离；依据第一时间点，第二时间点和距离，确定行波的行波生成点。
10.可选地，依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号包括：比较行波信号的幅值和第一预设阈值；在行波信号的幅值大于第一预设阈值的情况下，对行波信号进行积分，并比较积分结果和第二预设阈值；在积分结果大于第二预设阈值的情况下，确定行波的持续时间，并在持续时间大于第三预设阈值的情况下，确定行波信号和目标行波信号的相似度；在相似度大于预设相似度阈
值的情况下，确定行波信号为目标行波信号。
11.可选地，在对目标电缆进行电力试验的过程中，故障定位方法还包括：采集目标电缆的金属护层环流值；在金属护层环流值大于预设环流值阈值，且金属护层环流值大于预设环流值阈值的持续时间大于预设持续时间的情况下，向目标对象发送警示信息。
12.可选地，采集目标电缆的行波信号之前，故障定位方法还包括：确定目标电缆的电缆信息，其中，电缆信息包括以下至少之一：电缆长度，电缆型号。
13.可选地，采集目标电缆的行波信号后，故障定位方法还包括：将采集到的目标电缆的行波信号展示给目标对象。
14.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种故障定位装置，包括：采集模块，用于在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；比较模块，用于依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；处理模块，用于在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为电缆的故障位置。
15.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种故障定位设备，包括传感器，处理器，显示屏，其中，传感器，用于在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；处理器，用于依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为电缆的故障位置；显示屏，用于向目标对象展示行波信号以及故障位置。
16.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行故障定位方法。
17.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，程序运行时执行故障定位方法。
18.在本发明实施例中，采用在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为电缆的故障位置的方式，通过在对目标电缆进行试验的过程中检测目标电缆的行波，并基于行波确定故障点位置，达到了在对目标电缆进行电力试验的过程中确定电缆故障发生点的目的，从而实现了在对目标电缆进行电力试验的过程中，当目标电缆发生故障时，仅需少量人员即可快速确定故障发生点的技术效果，进而解决了由于现有技术无法在对电缆进行电力试验的过程中快速定位电缆故障的准确位置造成的需要耗费大量的人力物力来确定故障发生位置技术问题。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1是根据本发明实施例的一种故障定位方法的流程示意图；
21.图2是根据本发明实施例的一种故障定位设备与目标电缆之间的连接方式示意图；
22.图3是根据本发明实施例的一种故障定位设备检测三相电缆环流的连接方式示意图；
23.图4是根据本发明实施例的一种故障定位装置的结构示意图；
24.图5是根据本发明实施例的一种故障定位设备的结构示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.根据本发明实施例，提供了一种故障定位方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
28.在本技术的一些实施例中，由于电缆材料本身和电缆制造、敷设过程中不可避免地存在缺陷，受运行中的电、热、化学、环境等因素的影响，电缆绝缘都会发生不同程度的老化，其中水树枝化老化是交联聚乙烯电缆所特有的，对于交联聚乙烯电缆来说，水树枝现象是造成电缆老化、绝缘下降，以致在运行中被击穿的主要原因。
29.水树枝是指在局部高电场的作用下，绝缘层中水分、杂质等缺陷呈现树枝状生长，当水树枝因尖端电场集中并形成电树枝造成过电压放电时，会造成运行电缆的瞬间燃弧，电弧熄灭后绝缘又恢复到能够耐受正常运行电压的水平。这种由水树枝造成的瞬时性燃弧因为具有可恢复性的特点，所以我们称它为“可恢复故障”。在“可恢复故障”累计多次发生后，最终导致电缆绝缘击穿。
30.系统采集终端通过超高速采集技术，准确采集电缆瞬时性“可恢复故障”数据。并且由于这种瞬时性“可恢复故障”的暂态过程特性中也包含有行波过程信息，利用该行波信息在实现故障预警的同时，准确选出故障回路，同时得到故障点距离。
31.通过现场运行的数据分析可知，“可恢复故障”产生的行波信号与局部放电、合闸等其它干扰是有区别的。“可恢复故障”产生的行波经过故障点时会有反射波，反射波的波形和本身产生的行波波头之间有除了波幅外，其余特性相似。因此可通过本技术所提供的故障定位方法将符合这种特征的故障行波信号捕捉，从而进行预警与测距。
32.图1是根据本发明实施例的故障定位方法，适用于如图5所示的故障定位装置中，
如图1所示，该方法包括如下步骤：
33.步骤s102，在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；
34.在本技术的一些实施例中，采集目标电缆的行波信号时可以通过如下方式进行：分别在所述目标电缆的两端连接第一传感器和第二传感器，其中，所述第一传感器和所述第二传感器用于采集所述目标电缆的行波信号。
35.具体地，在目标电缆的两端分别安装传感器可以确保目标电缆中任意一点发生故障时均可精准定位故障位置。
36.在本技术的一些实施例中，故障定位设备与目标电缆之间的连接方式如图2所示，第一传感器和第二传感器分别与一个具有通信功能的监测终端连接，其中监测终端可采用220v交流电供电，也可以采用蓄电池供电。传感器采集到的行波信号会通过监测终端反馈到故障定位设备的处理模块中。
37.在本技术的一些实施例中，如图2所示，上述第一传感器和第二传感器中的任意传感器均包括接地高频电流传感器和接地工频电流传感器。
38.在本技术的一些实施例中，上述监测终端为经过gps校时且具备无线通信功能的监测终端。
39.在本技术的一些实施例中，上述故障定位设备可以同时对多根电缆进行故障定位。具体地，在对多根电缆进行故障定位时，上述故障定位设备会在上述多根电缆的每根电缆两端各自设置一个传感器。
40.在本技术的一些实施例中，上述传感器通过电磁感应的方式来获取目标电缆的行波信号。
41.在本技术的一些实施例中，在对目标电缆进行电力试验之前，确定所述目标电缆的电缆信息，其中，所述电缆信息包括以下至少之一：电缆长度，电缆型号。
42.在本技术的一些实施例中，上述电缆长度可用于确定故障发生的地点。
43.在本技术的一些实施例中，采集所述目标电缆的行波信号后，上述故障定位设备还可以将采集到的目标电缆的行波信号展示给目标对象。
44.在本技术的一些实施例中，上述故障定位设备还可以分析电缆主绝缘状况，分级预警电缆故障，精准计算电缆故障距离，并且将采集的数据以波形的方式展现。
45.步骤s104，依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；
46.在本技术的一些实施例中，依据所述行波信号的幅值，持续时间和所述行波信号与预设行波信号的相似度，确定所述行波信号是否为目标行波信号包括：比较所述行波信号的幅值和第一预设阈值；在所述行波信号的幅值大于所述第一预设阈值的情况下，对所述行波信号进行积分，并比较积分结果和第二预设阈值；在所述积分结果大于所述第二预设阈值的情况下，确定所述行波的持续时间，并在所述持续时间大于第三预设阈值的情况下，确定所述行波信号和所述目标行波信号的相似度；在所述相似度大于预设相似度阈值的情况下，确定所述行波信号为所述目标行波信号。
47.具体地，首先确定一个阀值，当所测得的行波的幅值大于设定的阀值时(通过高速比较器实现)，系统对所取的行波积分，当积分大于阀值，对行波持续时间进行验证后，对所取行波进行相似度验证。将相似度达到一定标准的行波信号保留下来(即认为“可恢复故
障”)。相似度验证的算法如下：
48.系统所取信号的频率最低为2mhz，则信号周期最大为0.5μs，由采样频率100mhz可得采样间隔为10ns，则一周期内的采样点数n＝0.5μs/10ns＝50。发生可恢复故障时系统将自动记录该时刻之前的32次采样数据，用a[j+i+32]表示滤波完成后的信号函数，b[i]表示所选用的卷积窗函数(包含故障发生时刻后的125个点)，cj为卷积结果。检验时所用的卷积公式可表达为：
[0049][0050]
所得卷积结果越大，则表明相关程度越高。当相关程度达到某一临界值时，可排除合闸、局放等干扰情况，确定发生“可恢复故障”。
[0051]
步骤s106，在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为目标电缆的故障位置。
[0052]
在本技术的一些实施例中，在确定所述行波信号为所述目标行波信号的情况下，确定所述行波的行波生成点包括：确定所述第一传感器初次接收到所述行波信号的第一时间点，以及确定所述第二传感器初次接收到所述行波信号的第二时间点；确定所述第一传感器与所述第二传感器之间的距离；依据所述第一时间点，所述第二时间点和所述距离，确定所述行波的行波生成点。
[0053]
具体地，行波生成点到所述第一传感器的距离为l1＝((t
1-t2)*v+l)/2，其中，t1和t2分别为上述第一时间点和第二时间点，l为第一传感器和第二传感器之间的距离，v为行波信号在目标电缆上的传播速度，可通过查阅目标电缆的电缆型号并在数据库中检索确定。
[0054]
在本技术的一些实施例中，在对目标电缆进行电力试验的过程中，所述故障定位方法还包括：采集所述目标电缆的金属护层环流值；在所述金属护层环流值大于预设环流值阈值，且所述金属护层环流值大于所述预设环流值阈值的持续时间大于预设持续时间的情况下，向目标对象发送警示信息。
[0055]
在本技术的一些实施例中，当目标电缆为三相电缆时，故障定位设备中的传感器与电缆之间的连接方式如图3所示，在三相电缆的每一项电缆对应的接地电缆上均安装有护套环流传感器，其中，护套环流传感器可以检测对应电缆中的金属护层环流的数值。
[0056]
具体地，当设定时间段内装置记录到的金属护层环流的数值偏高，并且三相环流值有不平衡现象出现时，可自动对故障电缆进行预警提示，在装置显示界面自动弹出环流故障报警窗口，显示故障环流数值并绘制故障时间段内环流曲线。
[0057]
故障定位设备监测到电缆故障时，自动对故障电缆进行预警提示，在显示屏上弹窗提示故障电缆信息，并且可通过邮箱提示相关值班员注意。也可在装置运行一段时间后通过装置显示屏向运维人员展示电缆运行状态数据，提供运行期间采集到的电缆波形供运维人员参考。
[0058]
通过在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为电缆的故障位置的方式，通过在对目标电缆进行试验的过程中检测目标电
缆的行波，并基于行波确定故障点位置，达到了在对目标电缆进行电力试验的过程中确定电缆故障发生点的目的，从而实现了在对目标电缆进行电力试验的过程中，当目标电缆发生故障时，仅需少量人员即可快速确定故障发生点的技术效果，进而解决了由于现有技术无法在对电缆进行电力试验的过程中快速定位电缆故障的准确位置造成的需要耗费大量的人力物力来确定故障发生位置技术问题。
[0059]
根据本发明实施例，提供了一种故障定位装置的装置实施例。图4是根据本发明实施例的故障定位装置，如图4所示，该装置包括：采集模块40，用于在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；比较模块42，用于依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；处理模块44，用于在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为电缆的故障位置。
[0060]
需要说明的是，图4中所示的故障定位装置可用于执行图1中所述的故障定位方法，因此，对如图1所示的故障定位方法的相关解释说明，也适用于如图5所示的故障定位装置中，在此不再赘述。
[0061]
根据本发明实施例，提供了一种故障定位设备的设备实施例。图5是根据本发明实施例的故障定位设备，如图5所示，该设备包括传感器50，处理器52，显示屏54，其中，传感器50，用于在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；处理器52，用于依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为电缆的故障位置；显示屏54，用于向目标对象展示行波信号以及故障位置。
[0062]
需要说明的是，图5中所示的故障定位设备可用于执行图1中所述的故障定位方法，因此，对如图1所示的故障定位方法的相关解释说明，也适用于如图5所示的故障定位设备中，在此不再赘述。
[0063]
在本技术的一些实施例中，由于现有的故障定位设备通常只能安装在固定的位置，导致实际使用过程中存在很多限制。因此，在本技术的一些实施例中，如图5所示的故障定位设备可以集成在一个可移动机箱中。
[0064]
根据本发明实施例，提供了一种非易失性存储介质的实施例，非易失性存储介质包括存储的程序，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行如下故障定位方法：在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为电缆的故障位置。
[0065]
根据根发明实施例，提供了一种处理器的实施例，处理器用于运行程序，程序运行时执行如下故障定位方法：在对目标电缆进行电力试验的过程中，采集目标电缆的行波信号；依据行波信号的幅值，持续时间和行波信号与预设行波信号的相似度，确定行波信号是否为目标行波信号；在确定行波信号为目标行波信号的情况下，确定行波的行波生成点，其中，行波生成点的位置即为电缆的故障位置。
[0066]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0067]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0068]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0069]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0070]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0071]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0072]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。