一种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电缆故障定位系统及方法，尤其是涉及一种基于智能采集与分析 的电缆故障定位系统及方法。
【背景技术】
[0002] 高压电缆以其占地少、敷设方便、人身安全保障、供电可靠性高、维护工作量少等 优点在高压输变电网络中得到了广泛应用。网络中的电缆，也是一个复杂的系统，可能含有 GIS终端;可能含有T接头或Y接头;可能为长线路，包含多个交叉互联段。电缆一旦发生绝缘 击穿，往往几天无法定位故障点，拖延供电时间，降低供电可靠性。
[0003] 目前市场上对于高压超高压输变电网络中电缆故障定位主要利用Murray电桥法 和行波反射法两种。
[0004] Murray电桥法是对击穿点定位的经典方法，如图1，通过短接线将A相和B相连接， 但电桥只能得到千分比P%。，人工计算故障点距离，即图1中X终端距故障点F的距离U，计算 公式如下：
[0005] Li=(2L+L/d)XP%〇,
[0007] 其中，L为每相电缆的全长度，Ld为短接线长度，S为电缆的截面积，Sd为短接线的截 面积，由于短接线参与电桥平衡，因此需要换算成与电缆等截面的长度并参与计算，短接线 通常采用截面积较小的短接线，从而测得的短接线截面积Sd误差较大，导致1/d误差也很大， 严重影响了定位精度。假定电缆长度为L为1000m，截面积S为1000mm 2，短接线长度Ld为10m， 截面积Sd为16mm2(实际截面积为12mm 2)，电桥平衡后千分比读数为30%。。表1为测试结果对 比表，可以看出测试值比理论值小了 63m，具有较大的误差。
[0008] 表1测试结果对比表
[00?0]另外还有些场景下，Murray电桥法也无法定位，分别为：
[0011] (1)临近运行电缆的负荷电流产生工频磁场，在检流计的2端Μ、X形成可能超过 200V的工频电压，而用于定位的直流电位差不过毫伏级。因此，检流计容易损坏，或者不能 平衡，或因为交流参与电桥平衡，定位比例误差很大；
[0012] (2)电缆线路长，每段电缆导体截面积不同，导体材料有铜芯或铝芯，需要人工把 被测电缆和辅助电缆换算成同等截面相同材料，工作量大误差也大。
[0013] 行波反射法主要是二次脉冲法、三次脉冲法和脉冲电流法。但因高压电缆拥有交 叉互联、Τ接头，波阻抗产生突变，使定位反射波十分复杂，难以定位，高压脉冲在该点也有 能量损失，难以到达远处。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于智能采集 与分析的复杂电缆故障定位系统及方法。
[0015] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0016] -种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统，所述的电缆由多段长度和横截面 积均不相同的线缆通过绝缘接头连接而成，所述的电缆故障定位系统包括故障电缆、参考 电缆、短接线、接地开关、数据采集单元、线缆电阻检测单元和处理器单元，所述的故障电缆 和参考电缆一端为参考端，另一端为测试端，故障电缆和参考电缆参考端通过短接线连接， 故障电缆参考端还通过接地开关接地，所述的线缆电阻检测单元分别连接故障电缆和参考 电缆的测试端，所述的数据采集单元和线缆电阻检测单元均连接至处理器单元；
[0017] 数据采集单元采集故障电缆中各段线缆的线缆信息并进行统一化得到线缆统一 化总长度L，接地开关打开时，线缆电阻检测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元， 处理器单元获取故障电缆测试端至故障点间的线缆电阻Ri，接地开关闭合时，线缆电阻检 测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元，处理器单元获取故障线缆测试端至参考端 的线缆电阻R 2,处理器单元根据LxiLXUi/Rs)获得故障电缆测试端至故障点的统一化距 离Lx，进而处理器单元根据L x和各段线缆的线缆信息换算出故障电缆测试端至故障点的实 际距离L/。
[0018] 所述的数据采集单元包括手动输入线缆信息的数字操作旋钮，所述的数字操作旋 钮连接处理器单元。
[0019] 所述的线缆信息包括线缆长度、线缆截面积和线缆电阻率。
[0020] 所述的线缆电阻检测单元包括高压恒流源、采样电阻、电流采集器和电压采集器， 所述的高压恒流源通过采样电阻连接故障电缆测试端，所述的电流采集器连接于采样电阻 两端，所述的电压采集器并联于故障电缆测试端和参考电缆测试端之间；
[0021] 接地开关打开时，电流采集器采集电流为h，电压采集器采集电压为山，从而获取 线缆电阻办=1]1/1 1;接地开关闭合时，电流采集器采集电流为12、电压采集器采集电压为U2， 从而获取线缆电阻R 2 = U2/I2。
[0022] 该电缆故障定位系统还包括显示单元，所述的显示单元连接处理器单元。
[0023] -种基于智能采集与分析的电缆故障定位方法，该方法包括如下步骤：
[0024] (1)将故障电缆中每一段线缆从测试端依次标号为Di，其中i = l，2……n，n为组成 故障电缆的线缆总段数，处理器单元采集故障电缆中第i段线缆线缆信息并发送至处 理器单元，其中第i段线缆Di的线缆信息包括线缆长度为U、截面积为S4P线缆电阻率为p1; [0025] (2)处理器单元以第一段线缆为基准线缆，对第二段线缆至第η段线缆进行统一 化，根据下式计算出第二段线缆至第η段线缆的统一化长度：
[0027] 其中 j = 2,3......η；
[0028] (3)处理器单元获取故障线缆统一化总长度L:
[0030] (4)打开接地开关，线缆电阻检测单元获取故障电缆测试端至故障点间的线缆电 阻Ri;
[0031] (5)关闭接地开关，线缆电阻检测单元获取故障线缆测试端至参考端间的线缆电 阻R2;
[0032] (6)根据LxiLXUi/Rs)计算得到故障电缆测试端至故障点的统一化距离Lx;
[0033] (7)根据下式换算出故障电缆测试端至故障点的实际距离L/ :
[0035] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0036] (1)本发明数据采集单元采集故障电缆中各段线缆的线缆信息并进行统一化得到 线缆统一化总长度L，将故障电缆中不同材料不同截面积线缆换算成相同截面相同导体材 料的等效电缆长度，整个过程由处理器单元自行运算，自动化程度高，同时利用线缆电阻检 测单元检测的电阻电压比，反推出故障电缆中故障点与测试端的距离，测试结果精度高；
[0037] (2)本发明的故障定位方法能有效提高电缆故障查找效率，缩短停电时间，提高供 电可靠性，具有很好的市场应用价值。
【附图说明】
[0038]图1为Murray电桥法故障定位原理示意图；
[0039]图2为三相电缆系统线路图；
[0040]图3为三相电缆系统故障定位测试第一步操作线路图；
[0041 ]图4为三相电缆系统故障定位测试第二步操作线路图。
[0042] 图中，1为高压恒流源，2为采样电阻，3为电流采集器，4为电压采集器，5为处理器 单元，6为短接线，J1为第一导电夹，J2为第二导电夹，J3为第三导电夹，J4为第四导电夹。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0044] 实施例
[0045] -种基于智能采集与分析的电缆故障定位系统，电缆由多段长度和横截面积均不 相同的线缆通过绝缘接头连接而成，电缆故障定位系统包括故障电缆、参考电缆、短接线6、 接地开关、数据采集单元、线缆电阻检测单元和处理器单元5,故障电缆和参考电缆一端为 参考端，另一端为测试端，故障电缆和参考电缆参考端通过短接线6连接，短接线6采用细短 接线，故障电缆参考端还通过接地开关接地，线缆电阻检测单元分别连接故障电缆和参考 电缆的测试端，数据采集单元和线缆电阻检测单元均连接至处理器单元5;数据采集单元采 集故障电缆中各段线缆的线缆信息并进行统一化得到线缆统一化总长度L，接地开关打开 时，线缆电阻检测单元检测电压电流信息并发送至处理器单元5,处理器单元5获取故障电 缆测试端至故障点间的线缆电阻心，接地开关闭合时，线缆电阻检测单元检测电压电流信 息并发送至处理器单元5,处理器单元5获取故障线缆测试端至参考端的线缆电阻R 2，处理 器单元5根据LxiLXUi/Rs)获得故障电缆测试端至故障点的统一化距离Lx，进而处理器单 元5根据L x和各段线缆的线缆信息换算出故障电缆测试端至故障点的实际距离L/。
[0046] 数据采集单元包括手动输入线缆信息的数字操作旋钮，数字操作旋钮连接处理器 单元5,相当于计算机键盘，可提供用户对该定位系统进行参数设置和对定位系统进行操作 控制。线缆信息包括线缆长度、线缆截面积和线缆电阻率。线缆电阻检测单元包括高压恒流 源1、采样电阻2、电流采集器3和电压采集器4,高压恒流源1通过采样电阻2连接故障电缆测 试端，电流采集器3连接于采样电阻2两端，电压采集器4并联于故障电缆测试端和参考电缆 测试端之间;接地开关打开时，电流采集器3采集电流为h，电压采集器4采集电压为山，从而 获取线缆电阻= 地开关闭合时，电流采集器3采集电流为1 2、电压采集器4采集电 压为U2,从而获取线缆电阻R2 = U2/I2。该电缆故障定位系统还包括显示单元，显示单元连接 处理器单元5。
[0047] -种基于智能采集与分析的电缆故障定位方法，该方法包括如下步骤：
[0048] (1)将故障电缆中每一段线缆从测试端依次标号为Di，其中i = l，2……n，n为组成 故