专利名称：一种基于传递函数法的电力电缆故障定位方法
技术领域：
本发明涉及电力电缆故障定位技术，具体涉及一种基于传递函数法的电力电缆故障定位方法。
背景技术：
随着我国电网规模的扩大和各种大型电力工程的建设，高压电力电缆线路已大量使用。对电力电缆故障的诊断与查找也是当前电力建设的一个重要问题，目前普遍使用的获取时间差的方法，通常是测量信号具有特征的某一点的时间，然后直接将不同接收点的对应时间进行相减获得。现有技术中，使用上述获取时间差的方法，将行波法运用于电力电缆故障定位的主要包括单端行波法和双端行波法，对于单端行波法，上述方法很难做到采集到的原始信号与反射信号之间的同步；而采用双端行波法时，又导致成本过高。现有的现场投入使用的电力电缆监测故障定位装置中，经常发生定位误差较大，有时甚至无法有效识别行波信号。究其原因主要有
1、行波信号在电缆的传输过程中会发生散射、衍射现象。2、由于受到介质损耗及传输阻抗不匹配等原因会导致波形随着传输距离的增加波形的幅值会衰减，波形宽度也会变宽。利用行波法进行故障定位时，其重点和难点在于确定原始脉冲与反射脉冲间的时间差。根据上述原因，本发明提出了利用传递函数法对电力电缆故障定位，本法也可适用于其它通信电缆的故障定位，但是需根据不同的材质采用不同的测量装置进行校准信号与测试信号的采集。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于传递函数法的电力电缆故障定位的测量方法，本方法对电力电缆故障的定位测量误差和局限性小、操作简单，无需采集多端数据，确定时间差的方法简单且可取得很好的效果。本方法的实施对于电力电缆故障的定位和当前电网实施自动化都是一条新途径。解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案
一种基于传递函数法的电力电缆故障定位方法，包括以下几个步骤
51通过测量装置从电力电缆的一端输入校准脉冲信号获取校准脉冲信号的校准原始脉冲与校准反射脉冲，求出校准模型的校准传递函数；
52结合已保存的校准信号对电力电缆进行测试，通过测量装置从电力电缆的一端输入不同电压等级的测试电压获取测试脉冲信号的测试原始脉冲与测试反射脉冲，求出测试模型的测试传递函数；与此同时需选取最佳的校准信号，选择方法根据测试脉冲信号对应的局部放电量的最大值a，从所有的校准信号(bl，1^2，……bn)中选取|bi_a|最小值对应的校准信号bi即为最佳的校准信号；
53确定测试反射脉冲的波形函数，查找与测试原始脉冲匹配的测试反射脉冲；S4 根据测试原始脉冲与测试反射脉冲之间的时间差确定故障位置。所述的步骤Sl中的求出校准模型的校准传递函数的步骤包括
Sl-I用零点检测法，提取出校准原始脉冲对应的时间序列r(t)作为校准模型的输入信号，提取出校准反射脉冲对应的时间序列f (t)作为校准模型的输出信号； S1-2作拉普拉斯变换得到f(t)，r(t)的拉普拉斯变换F (S)与R(S)；
51-3求出校准模型的传递函数L(S)=F(S)/R(S)，L(S)即为同等局部放电量下信号传输2L电缆长度对应的校准传递函数。所述的步骤S2中的求出测试模型的测试传递函数步骤包括
52-1、加压采集不同电压等级对应的测试脉冲信号并保存，与此同时需选取最佳的校准信号；
S2-2提取出各测试原始脉冲对应的时间序列R’(t)，并作拉普拉斯变换得到R’ (S)；
52-3确定测试模型的测试传递函数由故障位置产生的测试脉冲信号函数为X(S)， X(S)传输了 L-x，对应的传递函数为A ( ；X (S)传输了 2L-x，对应的传递函数为B (S)，根据 A (S)与B(S)与L (S)的关系求出测试模型的测试传递函数
权利要求
1.一种基于传递函数法的电力电缆故障定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤51通过测量装置从电力电缆的一端输入校准脉冲信号获取校准脉冲信号的校准原始脉冲与校准反射脉冲，求出校准模型的校准传递函数；52结合已保存的校准信号对电力电缆进行测试，通过测量装置从电力电缆的一端输入不同电压等级的测试脉冲信号获取测试脉冲信号的测试原始脉冲与测试反射脉冲，求出测试模型的测试传递函数；与此同时需选取最佳的校准信号，选择方法根据测试脉冲信号对应的局部放电量的最大值a，从所有的校准信号(bl，1^2，……bn)中选取|bi_a|最小值对应的校准信号bi即为最佳的校准信号；53确定测试反射脉冲的波形函数，查找与测试原始脉冲匹配的的测试反射脉冲；54根据测试原始脉冲与测试反射脉冲之间的时间差确定故障位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤Sl中的求出校准模型的校准传递函数的步骤包括Sl-I用零点检测法，提取出校准原始脉冲对应的时间序列r(t)作为校准模型的输入信号，提取出校准反射脉冲对应的时间序列f (t)作为校准模型的输出信号； S1-2作拉普拉斯变换得到f(t)，r(t)的拉普拉斯变换F (S)与R(S)；51-3求出校准模型的传递函数L(S)=F(S)/R(S)，L(S)即为同等局部放电量下信号传输2L电缆长度对应的校准传递函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤S2中的求出测试模型的测试传递函数步骤包括52-1、加压采集不同电压等级对应的测试脉冲信号并保存，与此同时需选取最佳的校准信号；S2-2提取出各测试原始脉冲对应的时间序列R’(t)，并作拉普拉斯变换得到R’ (S)；52-3确定测试模型的测试传递函数由故障位置产生的测试脉冲信号函数为X(S)， X(S)传输了 L-x，对应的传递函数为A ( ；X (S)传输了 2L-x，对应的传递函数为B (S)，根据 A (S)与B(S)与L (S)的关系求出测试模型的测试传递函数
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤S3步骤包括53-1确定测试反射脉冲的波形函数已知测试原始脉冲的波形函数和测试模型的测试传递函数，可求得测试反射脉冲的拉普拉斯变换F’(S)，进行反拉普拉斯变换即可求得测试反射脉冲的波形函数f(t)；S3-2查找相应的反射脉冲在距原始脉冲2L的波形范围内进行匹配，且查找到的反射脉冲f(t)需满足以下要求
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤S4计算故障位置步骤为 根据S2和S3-2中对应的原始脉冲与反射脉冲的峰值对应的时间点分别为tl，t2,由行波法计算故障位置
全文摘要
本发明公开了一种基于传递函数法的电力电缆故障定位，具体包括传递函数法采用多次输入电压信号获得电力电缆的故障信息，包括校准信号与测试信号，分别利用信号与信息处理的相关技术求校准线路等效模型的传递函数，将原始脉冲作为等效模型中的输入信号，将反射脉冲作为输出信号，可求得等效模型的传递函数。已知波速及电缆的长度，从而可以确定电缆的故障位置。这种方法对故障信息进行处理成本低,实施方便,而且通过相应的算法可以实现精确的定位。
文档编号G01R31/11GK102565634SQ20121000515
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者叶加骅, 喇元, 田立斌 申请人:广东电网公司电力科学研究院