基于频谱衰减特性的电缆故障点定位方法与流程

本发明属于电力电缆技术领域，尤其是一种基于频谱衰减特性的电缆故障点定位方法。

背景技术：

随着以城市供电网络为重点的供电系统改造和升级工作的推进，110kv及以上电压等级输电线路的电缆化率快速增长，因此，高压交联电缆线路绝缘缺陷现场检测与诊断方法的应用研究就显得尤为迫切。局部放电作为电缆线路绝缘故障早期的主要表现形式，既是引起绝缘老化的主要原因，又是表征绝缘状况的主要特征参数，目前高压交联电缆线路运行中采用局部放电带电检测是国内外密切关注的技术热点。

目前，对电缆局放定位比较有效的手段是振荡波法，该方法需要在被测电缆在停电情况下开展检测，首先在被测电缆端部加压至预设值，通过设备电感与被测电容发生谐振，在被测电缆端部产生阻尼振荡电压，采用脉冲反射法进行局部放电定位，该种方法存在以下几个方面缺点：(1)需要在被测线路停电情况下进行测试，对线路运行工况有要求；(2)只能在被测线路端部进行测试，测试过程中会由于线路长度过长、高频局放信号衰减过快而无法有效采集到信号。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于频谱衰减特性的电缆故障点定位方法，解决测试困难且因局放信号衰减而无法有效采集到信号的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于频谱衰减特性的电缆故障点定位方法，包括以下步骤：

步骤1、采用数据采集器在电缆线路l11、l12……l1n位置处分别采集n个不同位置处的局部放电信号。

步骤2、用滤波器分离出f1、f2频率下在l11、l12……l1n位置处的局部放电信号幅值；

步骤3、根据距离l和对应的局放信号幅值h拟合出在f1、f2频率下局放信号幅值与位置的关系曲线h1(f1)和h1(f2)；

步骤4、通过计算得到曲线h1(f1)和h1(f2)在幅值相等时对应的交点位置l0；

步骤5、以幅值相等时对应的交点位置l0为起始点，在电缆线路l11、l12……l1n位置的相反方向侧取l21、l22……l2n位置处分别采集n个相应位置处的局部放电信号；

步骤6、用滤波器分离出相同频率f1、f2下在l21、l22……l2n处的局部放电信号幅值；

步骤7、根据距离l和对应的局放信号幅值h拟合出在f1、f2频率下局放信号幅值与位置的关系曲线h2(f1)和h2(f2)；

步骤8、求得曲线h1(f1)和h2(f1)在幅值相等时对应的交点位置l即为局放始发点。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明设计合理，其对电缆线路中的局部放电信号进行采集并提取不同频率下的幅值信号，建立不同频率下局部放电在电缆中传播的特征参数衰减曲线，然后根据局放信号在电缆线路中的传播规律以及频谱衰减特性实现电缆故障定位功能，不仅可以在线路停电的情况下测试，也可在线路运行时进行测试，对线路运行工况没有特定要求，测试方便，适用场合广泛。

2、本发明在测试时，既可在线路端部进行测试，也可位于线路中部并从线路中间接头处进行测试，避免因局放信号衰减而无法有效采集到的问题，不会因为高频局放信号由于传播距离过远而衰减至无法捕捉，其测试结果准确、误差小，具有较高的准确性。

附图说明

图1为局放信号的频谱传递函数与线路长度的关系曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

本发明的设计思想为：电力电缆内部局部放电是一个包含了丰富的高频分量的宽频带信号，其局放信号的频率一般处于几十到几百兆赫兹的区间内，局放信号的频谱传递函数与线路长度的关系曲线如图1所示。本发明通过对电缆线路中的局部放电信号进行采集并提取不同频率下的幅值信号，建立不同频率下局部放电在电缆中传播的特征参数衰减曲线，然后根据局放信号在电缆线路中的传播规律以及频谱衰减特性实现电缆故障定位功能。

基于上述设计思想，本发明基于频谱衰减特性的电缆故障点定位方法包括以下步骤：

步骤1、采用数据采集器在电缆线路l11、l12……l1n位置处分别采集n个不同位置处的局部放电信号。

步骤2、用滤波器分离出f1、f2频率下在l11、l12……l1n处的局部放电信号幅值。

步骤3、根据距离l和对应的局放信号幅值h拟合出在不同频率f1、f2下局放信号幅值与位置的关系曲线h1(f1)和h1(f2)。

步骤4、通过计算得到曲线h1(f1)和h1(f2)在幅值相等时对应的交点位置l0。

由于局放信号的始发位置一定是位于交点位置l0右侧，而且根据局放信号的传播规律，局放信号是以始发点为中点，分别向两侧进行对称传播。

步骤5、以幅值相等时对应的交点位置l0为起始点，在电缆线路l11、l12……l1n的相反方向侧取l21、l22……l2n位置处分别采集n个不同位置处的局部放电信号。

步骤6、用滤波器再次分离出相同频率f1、f2下在l21、l22……l2n处的局部放电信号幅值，

步骤7、根据距离l和对应的局放信号幅值h拟合出在频率f1、f2下局放信号幅值与位置的关系曲线h2(f1)和h2(f2)。

步骤8、求得曲线h1(f1)和h2(f1)在幅值相等时对应的交点位置l即为局放始发点。

通过以上步骤即可得到局部放电信号的发生位置。

本发明未述及之处适用于现有技术。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于频谱衰减特性的电缆故障点定位方法，包括：在电缆线路不同位置处分别采集相应的局部放电信号并分离出局部放电信号幅值；拟合出在不同频率下局放信号幅值与位置的关系曲线；计算得到两条关系曲线在幅值相等时对应的交点位置；以交点位置为起始点，在电缆线路的相反方向侧分别采集不同位置处的局部放电信号并分离出局部放电信号幅值，拟合出在不同频率下局放信号幅值与位置的关系曲线，求得关系曲线在幅值相等时对应的交点位置即为局放始发点。本发明设计合理，不仅可在线路停电的情况下测试，也可在线路运行时进行测试，既可在线路端部进行测试，也可从线路中间接头处进行测试，测试结果准确、方便，适用场合广泛。

技术研发人员：尚学军;朱晓辉;孟峥峥
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司电力科学研究院;国网天津市电力公司;国家电网有限公司
技术研发日：2018.12.18
技术公布日：2019.04.05