一种地埋电缆故障定位系统及方法与流程

本发明涉及电缆故障排查技术领域，更为具体地说，涉及一种地埋电缆故障定位系统及方法。

背景技术：

由于电力电缆敷设使用环境的多变性，再加之各种电缆及其附件新材料在电缆线路中的应用，电力电缆现场故障定位难度在日益加大。

现场电缆故障定位的难点突出表现在直埋电力电缆线路的故障定位上。目前对于电力电缆线路出现的高阻故障，虽然有相关经典技术文献和先进的故障检测仪面世。但在现场利用专业电缆故障定位仪进行定位时，有时还会遇到一些不能定位的的特殊疑难故障。对于一般常见电缆故障，利用市场购买电缆故障定位仪一般都在几分钟或几小时内就能确定故障点的位置。但遇到特殊疑难故障，检测不顺利时，可能需要调用多台不同功能的电缆故障检测仪反复测试，轮番检测定位比对确认。因此急需一种应对实际生产过程中出现的不同类型的电缆故障定位方案，减少因电缆故障引起的经济损失和人力资源耗费。

技术实现要素：

为解决上述现有技术的中的不足，本发明的目的在于提供一种地埋电缆故障定位系统及方法，适用于实际生活中的突发性的不同类型的电缆故障，实现快速精准定位，减小因电缆故障引起的损失。

本发明公开了一种地埋电缆故障定位系统，基于地埋电缆故障检测设备，进行目标电缆的故障分析和测距；基于故障定点设备对于初步测出的故障区域进行精确定位：

地埋电缆故障检测设备，包括电阻测量装置，基于电阻测量装置获取目标电缆的组织，通过读取阻值示数判断目标电缆的故障类型；

地埋电缆寻径测距设备，包括低压脉冲发生装置以及高压脉冲发生装置，通过发射脉冲信号获取故障点的反射信号，进行故障点的初步测距；

地埋电缆故障定点设备，包括音频电流发生装置、直流发生装置、跨步电压检测装置以及声磁同步接收装置，用于针对初步测出的故障区域进行故障点精确定位。

作为上述方案的进一步优化，所述的电阻测量装置为万用表。

作为上述方案的进一步优化，获取目标故障电缆的端头位置，设置一端进行短接，另一端连接万用表，测量目标故障电缆的阻值大小：

若万用表的阻值近似为零，则目标电缆为接地故障；

若万用表的阻值为无限大，则目标电缆为开路故障；

若万用表的阻值不超过1kω，则目标电缆为低阻故障；

若万用表的阻值超过1kω，且并非无限大，则目标电缆为高阻故障。

作为上述方案的进一步优化，基于万用表的目标故障电缆测量数据，针对开路故障和低阻故障，目标电缆的故障区域测距包括如下：

设置时间t1，基于低压脉冲发生装置发射低压脉冲；设置时间t2，基于电缆故障检测设备获取反射脉冲，则在t1～t2时间段内，获取电缆全长反射；

基于低压脉冲发生装置发射低压脉冲，若在t1～t2时间段内，存在时间点ta，当处于点ta时：

目标故障电缆的反射脉冲呈现正极性，判断为开路故障区域；

目标故障电缆的反射脉冲呈现负极性，判断为低阻故障区域；

设置波速为v，时间点为ta，目标故障电缆出现低阻故障的长度为l，则：

即通过上式初步计算出目标故障电缆出现故障区域的长度l。

作为上述方案的进一步优化，基于万用表的目标故障电缆测量数据，针对高阻故障，目标电缆的故障区域测距包括如下：

基于高压脉冲发生装置发射高压脉冲；

在经过故障点时形成反射脉冲；

基于电缆故障检测设备获取反射脉冲，通过获取反射脉冲的传播速度以及形成反射脉冲的时间计算目标故障电缆出现高阻故障区域的长度。

作为上述方案的进一步优化，基于万用表和低压脉冲发生装置，获取目标电缆的故障区域，获取目标电缆接地故障点的流程包括如下：

基于音频电流发生装置，在目标故障电缆输送音频电流信号，且经故障点后反射流回电源；

根据电磁耦合作用，目标电缆产生感应电流，形成地面磁场；

通过采用线圈沿目标电缆走向检测，获取的信号显著变弱或中断的位置即故障点所在。

作为上述方案的进一步优化，基于万用表和低压脉冲发生装置，获取目标电缆的故障区域，获取目标电缆低阻故障点的流程包括如下：

将直流发生装置与目标电缆进行电连接；

通过直流发生装置输送直流电流至目标电缆，电流经目标电缆导向输送；经故障点进入大地；以故障点为中心，分别向目标电缆两端方向的大地传播，形成电位差；

基于确定的目标电缆故障区域范围，通过跨步电压检测装置进行目标电缆故障区域的电位差探测；

基于目标电缆故障点前后位置的电位差方向相反，且故障点的正上方的电位差为零，采用跨步电压检测装置检测到电位差为零的地方，即目标电缆的故障点所在。

作为上述方案的进一步优化，所述跨步电压检测装置包括用于接触地面的两根探针以及用于测量电位差的电压表；

两根探针呈a型架构连接，上端闭合，下端开口设置固定宽度，且在两个探针间电连接电压表的两端；

将构建的跨步电压检测装置沿目标电缆走向行进，直至检测到电位差为零的地方，即目标电缆的故障点所在。

作为上述方案的进一步优化，基于万用表和高压脉冲发生装置，获取目标电缆的故障区域，获取目标电缆高阻故障点的流程包括如下：

基于高压脉冲发生装置向目标电缆施加高压脉冲进行放电；

故障点经电缆放电产生声音信号，且放电的电流沿电缆走向形成脉冲磁场；

基于声音信号与磁场信号的传播速度不同，通过声磁同步接收装置接收放电过程产生的声音和磁场信号；

若声磁同步接收装置在接收过程中，获取到声音信号与磁场信号捕获时间差值最小的一点，即该点为故障点。

本发明还公开了一种地埋电缆故障定位方法，包括如下步骤：

判断目标电缆的故障类型：

目标电缆一端进行短接，另一端连接万用表，测量目标故障电缆的阻值大小：

若万用表的阻值近似为零，则目标电缆为接地故障；

若万用表的阻值为无限大，则目标电缆为开路故障；

若万用表的阻值不超过1kω，则目标电缆为低阻故障；

若万用表的阻值超过1kω，且并非无限大，则目标电缆为高阻故障

基于缆寻径测距设备初步测距：

针对目标电缆的高阻故障、接地故障、开路故障以及低阻故障，基于低压脉冲发生装置或高压脉冲发生装置发射脉冲信号；

在经过目标电缆故障点时形成反射脉冲；

基于电缆故障检测设备获取反射脉冲，通过获取反射脉冲的传播速度以及形成反射脉冲的时间计算目标故障电缆出现故障区域的长度。

基于故障定点设备精确定位：

针对低阻故障，基于音频电流发生装置，在目标故障电缆输送音频电流信号，且经故障点后反射流回电源；根据电磁耦合作用，目标电缆产生感应电流，形成地面磁场；通过采用线圈沿目标电缆走向检测，获取的信号显著变弱或中断的位置即故障点所在；

针对接地故障，通过直流发生装置输送直流电流至目标电缆，电流经目标电缆导向输送；经故障点进入大地；以故障点为中心，分别向目标电缆两端方向的大地传播，形成电位差；基于确定的目标电缆故障区域范围，通过跨步电压检测装置进行目标电缆故障区域的电位差探测；基于目标电缆故障点前后位置的电位差方向相反，且故障点的正上方的电位差为零，采用跨步电压检测装置检测到电位差为零的地方，即目标电缆的故障点所在；

针对高阻和开路故障，基于高压脉冲发生装置向目标电缆施加高压脉冲进行放电；故障点经电缆放电产生声音信号，且放电的电流沿电缆走向形成脉冲磁场；基于声音信号与磁场信号的传播速度不同，通过声磁同步接收装置接收放电过程产生的声音和磁场信号；若声磁同步接收装置在接收过程中，获取到声音信号与磁场信号捕获时间差值最小的一点，即该点为故障点。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明示例的一种地埋电缆故障定位系统，基于地埋电缆故障检测设备，进行目标电缆的具体故障分析，且针对不同类型的故障类型针对性提出解决方案，有效保障维护人员在尽可能短的时间内排查故障并针对性维修。

2、本发明示例的一种地埋电缆故障定位系统，基于采用万用表对目标电缆进行阻值测量，维护人员可以第一时间针对目标电缆的故障作出预判断，便于对后期的电缆故障点定位作出方向性引导。

1、本发明示例的一种地埋电缆故障定位系统，基于采用跨步电压检测装置进行目标电缆的故障点定位，检测过程简单，且采用的设备简单，易于上手，方便维护人员针对接地故障引起的事故进行排查。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的一种地埋电缆故障定位系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种地埋电缆故障定位系统的故障分析图；

图3为本发明实施例的一种地埋电缆故障定位系统的低阻故障测距流程图；

图4为本发明实施例的一种地埋电缆故障定位系统的低阻故障定位流程图；

图5为本发明实施例的一种地埋电缆故障定位系统的接地故障定位流程图；

图6为本发明实施例的一种地埋电缆故障定位系统的高阻及开路定位流程图；

图7为本发明实施例的一种地埋电缆故障定位方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-6所示，本实施例公开了一种地埋电缆故障定位系统，基于地埋电缆故障检测设备，进行目标电缆的故障分析和测距；基于故障定点设备对于初步测出的故障区域进行精确定位：

地埋电缆故障检测设备100，包括电阻测量装置110，基于电阻测量装置获取目标电缆的组织，通过读取阻值示数判断目标电缆的故障类型；

地埋电缆寻径测距设备200，包括低压脉冲发生装置210以及高压脉冲发生装置220，通过发射脉冲信号获取故障点的反射信号，进行故障点的初步测距；

地埋电缆故障定点设备300，包括音频电流发生装置310、直流发生装置320、跨步电压检测装置330以及声磁同步接收装置340，用于针对初步测出的故障区域进行故障点精确定位；

具体的，获取目标故障电缆的端头位置，设置一端进行短接，另一端连接万用表，测量目标故障电缆的阻值大小：

若万用表的阻值近似为零，则目标电缆为接地故障；

若万用表的阻值为无限大，则目标电缆为开路故障；

若万用表的阻值不超过1kω，则目标电缆为低阻故障；

若万用表的阻值超过1kω，且并非无限大，则目标电缆为高阻故障；

通过采用万用表对目标电缆进行阻值测量，维护人员可以第一时间针对目标电缆的故障作出预判断，便于对后期的电缆故障点定位作出方向性引导；

基于万用表的目标故障电缆测量数据，针对开路故障和低阻故障，目标电缆的故障区域测距包括如下：

s1,设置时间t1，基于低压脉冲发生装置发射低压脉冲；设

s2,置时间t2，基于电缆故障检测设备获取反射脉冲，则在t1～t2时间段内，获取电缆全长反射；

s3,基于低压脉冲发生装置发射低压脉冲，若在t1～t2时间段内，存在时间点ta，当处于点ta时：

目标故障电缆的反射脉冲呈现正极性，判断为开路故障区域；

s4,目标故障电缆的反射脉冲呈现负极性，判断为低阻故障区域；

s5,设置波速为v，时间点为ta，目标故障电缆出现低阻故障的长度为l，则：

即通过上式初步计算出目标故障电缆出现故障区域的长度l；

通过采用低压脉冲发生装置，测试的过程较为简便，且通过电缆故障检测设备获取反射脉冲图形数据，易于观察和分析；

基于万用表的目标故障电缆测量数据，针对高阻故障，目标电缆的故障区域测距包括如下：

基于高压脉冲发生装置发射高压脉冲；

在经过故障点时形成反射脉冲；

基于电缆故障检测设备获取反射脉冲，通过获取反射脉冲的传播速度以及形成反射脉冲的时间计算目标故障电缆出现高阻故障区域的长度；

基于万用表和低压脉冲发生装置，获取目标电缆的故障区域，获取目标电缆接地故障点的流程包括如下：

a1,基于音频电流发生装置，在目标故障电缆输送音频电流信号，且经故障点后反射流回电源；

a2,根据电磁耦合作用，目标电缆产生感应电流，形成地面磁场；

a3,通过采用线圈沿目标电缆走向检测，获取的信号显著变弱或中断的位置即故障点所在；

基于万用表和低压脉冲发生装置，获取目标电缆的故障区域，获取目标电缆低阻故障点的流程包括如下：

b1,将直流发生装置与目标电缆进行电连接；

b2,通过直流发生装置输送直流电流至目标电缆，电流经目标电缆导向输送；经故障点进入大地；以故障点为中心，分别向目标电缆两端方向的大地传播，形成电位差；

b3,基于确定的目标电缆故障区域范围，通过跨步电压检测装置进行目标电缆故障区域的电位差探测；

b4,基于目标电缆故障点前后位置的电位差方向相反，且故障点的正上方的电位差为零，采用跨步电压检测装置检测到电位差为零的地方，即目标电缆的故障点所在；

具体的，跨步电压检测装置包括用于接触地面的两根探针以及用于测量电位差的电压表；

两根探针呈a型架构连接，上端闭合，下端开口设置固定宽度，且在两个探针间电连接电压表的两端；

将构建的跨步电压检测装置沿目标电缆走向行进，直至检测到电位差为零的地方，即目标电缆的故障点所在；

通过采用跨步电压检测装置进行目标电缆的故障点定位，检测过程简单，且采用的设备简单，易于上手，方便维护人员进行排查；

基于万用表和高压脉冲发生装置，获取目标电缆的故障区域，获取目标电缆高阻故障点的流程包括如下：

c1,基于高压脉冲发生装置向目标电缆施加高压脉冲进行放电；

c2,故障点经电缆放电产生声音信号，且放电的电流沿电缆走向形成脉冲磁场；

c3,基于声音信号与磁场信号的传播速度不同，通过声磁同步接收装置接收放电过程产生的声音和磁场信号；

c4,若声磁同步接收装置在接收过程中，获取到声音信号与磁场信号捕获时间差值最小的一点，即该点为故障点；

如图7所示，本实施例还还公开了一种地埋电缆故障定位方法，包括如下步骤：

判断目标电缆的故障类型：

目标电缆一端进行短接，另一端连接万用表，测量目标故障电缆的阻值大小：

若万用表的阻值近似为零，则目标电缆为接地故障；

若万用表的阻值为无限大，则目标电缆为开路故障；

若万用表的阻值不超过1kω，则目标电缆为低阻故障；

若万用表的阻值超过1kω，且并非无限大，则目标电缆为高阻故障

基于缆寻径测距设备初步测距：

针对目标电缆的高阻故障、接地故障、开路故障以及低阻故障，基于低压脉冲发生装置或高压脉冲发生装置发射脉冲信号；

在经过目标电缆故障点时形成反射脉冲；

基于电缆故障检测设备获取反射脉冲，通过获取反射脉冲的传播速度以及形成反射脉冲的时间计算目标故障电缆出现故障区域的长度。

基于故障定点设备精确定位：

针对低阻故障，基于音频电流发生装置，在目标故障电缆输送音频电流信号，且经故障点后反射流回电源；根据电磁耦合作用，目标电缆产生感应电流，形成地面磁场；通过采用线圈沿目标电缆走向检测，获取的信号显著变弱或中断的位置即故障点所在；

针对接地故障，通过直流发生装置输送直流电流至目标电缆，电流经目标电缆导向输送；经故障点进入大地；以故障点为中心，分别向目标电缆两端方向的大地传播，形成电位差；基于确定的目标电缆故障区域范围，通过跨步电压检测装置进行目标电缆故障区域的电位差探测；基于目标电缆故障点前后位置的电位差方向相反，且故障点的正上方的电位差为零，采用跨步电压检测装置检测到电位差为零的地方，即目标电缆的故障点所在；

针对高阻和开路故障，基于高压脉冲发生装置向目标电缆施加高压脉冲进行放电；故障点经电缆放电产生声音信号，且放电的电流沿电缆走向形成脉冲磁场；基于声音信号与磁场信号的传播速度不同，通过声磁同步接收装置接收放电过程产生的声音和磁场信号；若声磁同步接收装置在接收过程中，获取到声音信号与磁场信号捕获时间差值最小的一点，即该点为故障点。

本发明公开了一种地埋电缆故障定位系统及方法，基于地埋电缆故障检测设备，进行目标电缆的故障分析和测距；基于故障定点设备对于初步测出的故障区域进行精确定位：地埋电缆故障检测设备，包括电阻测量装置，基于电阻测量装置获取目标电缆的组织，通过读取阻值示数判断目标电缆的故障类型；地埋电缆寻径测距设备，包括低压脉冲发生装置以及高压脉冲发生装置，通过发射脉冲信号获取故障点的反射信号，进行故障点的初步测距；地埋电缆故障定点设备，包括音频电流发生装置、直流发生装置、跨步电压检测装置以及声磁同步接收装置，用于针对初步测出的故障区域进行故障点精确定位。本发明的一种地埋电缆故障定位系统及方法，基于地埋电缆故障检测设备，进行目标电缆的具体故障分析，且针对不同类型的故障类型针对性提出解决方案，有效保障维护人员在尽可能短的时间内排查故障并针对性维修。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。