一种基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法与流程

本发明涉及一种用于电力工程领域的基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法。

背景技术：

随着城市的建设和发展，电力电缆在城网供电中所占比例越来越大，由于大多数电缆线路敷设于地下，因此发生故障后一般不能通过巡视直接发现故障点，只能采用专用仪器测试才能判断故障性质和故障距离。闪测法是常用的电缆故障测寻方法之一，该方法主要通过产生直流高压或冲击高压施加于故障电缆上，根据故障点放电产生的反射信号传递时间确定故障点距离的方法，通过该方法可测得故障点距离测试点的距离。

然而，实际电缆走线较为复杂，尤其当电缆路径所经过的地形较为复杂时，很难根据故障距离直接测得故障点的精确位置。传统的根据PMS地理信息系统坐标信息确定电缆位置的方法的缺点是仅给出了二维坐标信息，且故障距离需手工进行直线测量，由此得到的坐标数值可能具有较大误差。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法，能够实现电力系统配电网故障处理中的电缆故障快速定位。

实现上述目的的一种技术方案是：一种基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法，包括如下步骤：

步骤1，测距步骤，测量故障点距离测量点的实际距离，获得故障距离信息；

步骤2，拟合步骤，根据已知的有限的电缆坐标信息拟合形成电缆线路走向信息；

步骤3，计算步骤，根据故障距离信息和电缆线路走向信息结合，计算故障点精确三维坐标信息；

步骤4，信息传输反馈步骤，将故障点精确三维坐标信息反馈到现场检修巡线人员，对故障点进行实地探测，同时反馈实际电缆坐标信息，获得更新的电缆坐标信息。

进一步的，所述测距步骤，使用闪测仪对故障点与测量点的距离进行测量。

进一步的，所述电缆坐标信息为xyz三维坐标体系，其中x坐标和y坐标组成了地平面，z坐标为电缆埋地深度坐标，y坐标为x坐标的二次函数，z坐标为x坐标的一次函数；所述拟合形成电缆线路走向的方法为：

设已知的三个三维坐标点分别为：(xi-1,yi-1,zi-1)、(xi,yi,zi)和(xi+1,yi+1,zi+1)。

首先，拟合x坐标和y坐标间的二维方程，根据y＝a2x²+a1x+a0，将三个三维坐标点的x坐标和y坐标数值代入，并令其偏差值之和最小：

使用最小二乘法求得式1最优化问题的解如下：

根据求得的拟合的二次函数系数的数值，该段电缆线路拟合的二次函数如下式所示：

y＝a2x²+a1x+a0x∈(xi-1,xi+1) (式3)

然后，拟合x坐标和z坐标间的二维方程，根据，将三个三维坐标点的x坐标和z坐标数值代入，得到分段直线拟合方程如下：

曲线拟合完毕后，根据电缆分段函数，确定每个分段的电缆长度，第t个分段电缆的长度的计算可由下面的公式计算：

将拟合函数代入上式可得：

对于任意给定的，可以得到已知x后的电缆长度如下：

进一步的，所述计算故障点精确三维坐标信息的方法为，根据给定的电缆长度L代入(式8)，可求得坐标x，将x代入(式3)、(式4)和(式5)，求得该点纵坐标y的数值和电缆深度z的数值，从而获得所述故障点精确三维坐标信息。

本发明的一种基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法，根据故障距离和有限的线路走向坐标信息，基于曲线拟合的方法实现电缆故障位置的精确定位。当发生电缆故障后，根据测量所得电缆故障点距离信息和线路走向信息，通过计算可求得故障点的精确地理位置信息，将信息反馈给电缆检修巡线人员，通知其至故障点位置附近探测确认，可缩短电缆故障抢修时间，提高故障点定位精度。

附图说明

图1为本发明的一种基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法的流程图；

图2为本发明的一种基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法的步骤2拟合步骤的流程图；

图3位本发明的一种基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法的步骤3计算步骤的流程图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的一种基于曲线拟合的电缆故障点精确定位方法，包括步骤1测距步骤，步骤2拟合步骤，步骤3计算步骤，步骤4信息传输反馈步骤，其具体流程如下：

步骤1，测距步骤。测量人员在实现设置好的测量点使用闪测仪对电缆进行检测，以测量故障点距离测量点的实际距离，获得故障距离信息。

步骤2，拟合步骤。请参阅图2。根据已知的有限的电缆坐标信息拟合形成电缆线路走向信息。电缆坐标信息为xyz三维坐标体系，其中x坐标和y坐标组成了地平面，z坐标为电缆埋地深度坐标。y坐标拟合成x坐标的二次函数，即y＝a2x²+a1x+a0；而由于电缆埋设深度一般不大，因而将z坐标拟合为x坐标的一次函数，即z＝b1x+b0；所述拟合形成电缆线路走向的方法为：

设已知的三个三维坐标点分别为：(xi-1,yi-1,zi-1)、(xi,yi,zi)和(xi+1,yi+1,zi+1)。

首先，拟合x坐标和y坐标间的二维方程，根据y＝a2x²+a1x+a0，将三个三维坐标点的x坐标和y坐标数值代入，并令其偏差值之和最小：

使用最小二乘法可求得上述最优化问题的解如下：

根据求得的拟合的二次函数系数a2,a1,a0的数值，该段电缆线路拟合的二次函数如下式所示：

y＝a2x²+a1x+a0x∈(xi-1,xi+1) (式3)

然后，拟合x坐标和z坐标间的二维方程，根据z＝b1x+b0，将三个三维坐标点的x坐标和z坐标数值代入，得到分段直线拟合方程如下：

曲线拟合完毕后，根据电缆分段函数，确定每个分段的电缆长度，重复进行上述步骤得到全部电缆的曲线拟合。第t个分段电缆的长度lt的计算可由下面的公式计算：

将拟合函数代入上式可得：

对于任意给定的电缆长度L，可以得到已知x后的电缆长度如下：

通过上述公式，可以得到完整电缆的某一特定电缆长度的电缆段的拟合曲线走向。

步骤3，计算步骤，根据故障距离信息和电缆线路走向信息结合，计算故障点精确三维坐标信息。请参阅图3。根据跟定的电缆长度L，根据(式8)可求得坐标x。在具体求解过程中，可根据式(7)得到每个分段电缆的长度，然后，根据给定电缆长度L得到该长度电缆所处的电缆分段数，最后，根据电缆在该分段的长度，代入式(8)，求解方程，即可求得给定电缆长度下的横坐标x的数值，再根据该段曲线的拟合函数(式3)、(式4)和(式5)，求得该点纵坐标y的数值和电缆深度z的数值。实现给定电缆长度确定精确坐标信息的目标。

步骤4，信息传输反馈步骤，将故障点精确三维坐标信息反馈到现场检修巡线人员，来到故障点附近对故障点进行实地探测。同时，由于地质变动，地面施工等多种原因，原已知电缆电缆坐标信息可能与实际电缆坐标信息不符，因此需要反馈实际电缆坐标信息，以获得更新的电缆坐标信息，便于使以后对于电缆及电缆故障位置的定位更加精确。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。