一种低压电缆故障磁探测定点方法及系统与流程

1.本发明涉及电缆故障检测的技术领域，更具体地，涉及一种低压电缆故障磁探测定点方法及系统。


背景技术：

2.高压电力电缆故障定位方法主要由预定位和精确定点两部分组成。预定位即为电缆故障粗测距——测量故障点到电缆头的距离。精确定位即准确确定故障点的位置。预定位方法中主流的方法有：电桥法、低压脉冲反射法、脉冲电压法、脉冲电流法、二次脉冲法等。故障精确定点方法主要有：声测法、声磁同步检测法、音频感应检测、跨步电压测试、局部过热法、红外热像法等，但在故障查找现场通常声噪较大或者电缆埋深较大，声音信号无法传到地面，红内外线信号更加无法进行有效接受，并且以上故障查找方法主要针对高压电缆故障，应用于低压电缆时有效性较低，甚至在故障查找过程中击穿低压电缆其他绝缘薄弱位置。
3.中国专利cn1651926公开了一种电力电缆故障的同步磁场定向定位法，在故障电缆任一端的故障芯线与钢铠之间，设置一电压脉冲发生装置，周期性的施加电压脉冲信号，使之在故障电缆的故障点附近产生一以故障点为中心且沿电缆走向依次发生变化的磁场信号；用一磁场信号探测装置，对故障电缆沿线进行磁场信号极性和信号幅值的测量；通过检测磁场信号极性和幅值的变化，即可确定故障点的方向和具体位置。上述方案虽可实现电缆故障的快速定向和定点，然而上述方案采用电压脉冲发生装置发射信号难以适用于低压电缆的故障查询。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低压电缆故障磁探测定点方法及系统，适用于低压电缆的故障查找，且不会损伤低压电缆正常部分的绝缘水平。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
6.提供一种低压电缆故障磁探测定点方法，包括以下步骤：
7.s1.采用变频低压信号发生器接入故障电缆一侧的故障相，故障电缆的对侧端悬空；
8.s2.通过变频低压信号发生器对故障电缆施加一个电压幅值恒定频率可调的电压，自动调整频率大小，搜索变频低压信号发生器的有功输出功率，保证有功输出功率达到最小阈值p
min
，以保证流过故障点的电流强度，并锁定变频低压信号发生器的频率；
9.s3.将故障信号接收器频率调整至变频低压信号发生器所对应的频率；
10.s4.沿着电缆路径的走向进行搜索，记录故障信号接收器各点磁感应强度，并根据检测的磁感应强度判断低压电缆故障点。
11.本发明的低压电缆故障磁探测定点方法，通过在电缆一端施加一个频率可调的电压信号，然后通过故障信号接收器搜索故障点处散流场在地表所产生的电磁场信号进行故
障定点查找。本发明相比于低压脉冲法、高压闪络法和声磁探测法，可适用于任何线径的低压电缆故障查找、不会损伤低压电缆正常部分的绝缘水平，具有较好的适用性和实用性。
12.优选地，步骤s2中，在故障电缆一端施加频率可变的电压信号，电流通过电缆的电感以及电缆对地电感和故障点过渡电阻流入大地，建立电缆接地故障电缆模型。
13.优选地，电缆接地故障电缆模型包括变频低压信号发生器s、故障点前段电缆对地电容c1、故障点后段电缆对地电容c2、故障点前段电缆电感l1、故障点后段电缆电感l2及故障点的接地电阻r，s的一端分别连接于c1、l1的一端，s的另一端分别连接于c1、r、c2的另一端，l1的另一端分别连接于r、l2的一端，r的一端与l2的一端连接，l2另一端连接于c2的一端，c1、c2、r的另一端相连且接地。
14.优选地，步骤s2中，故障电缆故障点处的电流按以下公式计算：
[0015][0016]
式中，c1为故障点前段电缆对地电容；c2为故障点后段电缆对地电容；l1为故障点前段电缆电感大小；l2为故障点后段电缆电感；r为故障点的接地电阻；u为变频低压发生器输出电压。
[0017]
优选地，步骤s2中，流过故障点的电流在故障点周围形成一个散流场，所述散流场在地面上形成一个以故障点为圆心的圆形交变磁场。
[0018]
优选地，步骤s3中，故障信号接收器包括位于同一水平面的第一接收线圈、第二接收线圈、第三接收线圈及第四接收线圈，第一接收线圈和第二接收线圈与电缆方向垂直，第三接收线圈和第四接收线圈与电缆方向平行，第三接收线圈、第四接收线圈分别对称位于电缆两侧。
[0019]
优选地，步骤s4中，当第一接收线圈、第二接收线圈、第三接收线圈、第四接收线圈的感应电压相等且加和最大时，则判断故障信号接收器正下方为低压电缆故障点。
[0020]
优选地，在步骤s1之前，采用绝缘兆欧表测量故障电缆阻值，确定故障的低压电缆的故障类型：若判断为低阻故障，则转步骤s1；若判断为高阻故障或者闪络故障，采用烧穿仪将故障击穿转变为低阻故障后，再转步骤s1。
[0021]
本发明还提供了一种低压电缆故障磁探测定点系统，包括变频低压发生器以及故障信号接收器，变频低压发生器接入故障电缆一侧的故障相，故障电缆的对侧端悬空；变频低压发生器施加电压在故障点周围形成磁场，故障信号接收器接收所述磁场的磁感应强度。
[0022]
本发明的低压电缆故障磁探测定点系统，通过在电缆一端施加一个频率可调的电压信号，然后通过故障信号接收器搜索故障点处散流场在地表所产生的电磁场信号进行故
障定点查找；相比于低压脉冲法、高压闪络法和声磁探测法，可适用于任何线径的低压电缆故障查找、不会损伤低压电缆正常部分的绝缘水平，具有较好的适用性和实用性。
[0023]
进一步地，所述故障信号接收器包括位于同一水平面的第一接收线圈、第二接收线圈、第三接收线圈及第四接收线圈，第一接收线圈和第二接收线圈与电缆方向垂直，第三接收线圈和第四接收线圈与电缆方向平行，第三接收线圈、第四接收线圈分别对称位于电缆两侧。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0025]
本发明的低压电缆故障磁探测定点方法及系统，通过在电缆一端施加一个频率可调的电压信号，然后通过故障信号接收器搜索故障点处散流场在地表所产生的电磁场信号进行故障定点查找；相比于低压脉冲法、高压闪络法和声磁探测法，可适用于任何线径的低压电缆故障查找、不会损伤低压电缆正常部分的绝缘水平，具有较好的适用性和实用性。
附图说明
[0026]
图1为低压电缆故障磁探测定点系统的示意图；
[0027]
图2为电缆接地故障电缆模型的示意图；
[0028]
图3为故障点散流场的示意图；
[0029]
图4为散流场在地面形成的交变磁场示意图；
[0030]
图5为故障信号接收器感应线圈的结构图；
[0031]
附图中：1
‑
电缆；2
‑
故障点；3
‑
变频低压信号发生器；4
‑
故障信号接收器；41
‑
第一接收线圈；42
‑
第二接收线圈；43
‑
第三接收线圈；44
‑
第四接收线圈。
具体实施方式
[0032]
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0033]
实施例一
[0034]
如图2至图5所示为本发明的低压电缆1故障磁探测定点方法的实施例，包括以下步骤：
[0035]
s1.采用变频低压信号发生器3接入故障电缆1一侧的故障相，故障电缆1的对侧端悬空；
[0036]
s2.通过变频低压信号发生器3对故障电缆1施加一个电压幅值恒定频率可调的电压，自动调整频率大小，搜索变频低压信号发生器3的有功输出功率，保证有功输出功率达到最小阈值p
min
，以保证流过故障点2的电流强度，并锁定变频低压信号发生器3的频率；
[0037]
s3.将故障信号接收器4频率调整至变频低压信号发生器3所对应的频率；
[0038]
s4.沿着电缆1路径的走向进行搜索，记录故障信号接收器4各点磁感应强度，并根据检测的磁感应强度判断低压电缆1故障点2。
[0039]
本发明的低压电缆1故障磁探测定点方法，通过在电缆1一端施加一个频率可调的电压信号，然后通过故障信号接收器4搜索故障点2处散流场在地表所产生的电磁场信号进
行故障定点查找；相比于低压脉冲法、高压闪络法和声磁探测法，可适用于任何线径的低压电缆1故障查找、不会损伤低压电缆1正常部分的绝缘水平，具有较好的适用性和实用性。
[0040]
步骤s2中，在故障电缆1一端施加频率可变的电压信号，电流通过电缆1的电感以及电缆1对地电感和故障点2过渡电阻流入大地，建立电缆接地故障电缆模型。
[0041]
如图2所示，电缆接地故障电缆模型包括变频低压信号发生器3s、故障点2前段电缆1对地电容c1、故障点2后段电缆1对地电容c2、故障点2前段电缆1电感l1、故障点2后段电缆1电感l2及故障点2的接地电阻r，s的一端分别连接于c1、l1的一端，s的另一端分别连接于c1、r、c2的另一端，l1的另一端分别连接于r、l2的一端，r的一端与l2的一端连接，l2另一端连接于c2的一端，c1、c2、r的另一端相连且接地。
[0042]
步骤s2中，故障电缆1故障点2处的电流按以下公式计算：
[0043][0044]
式中，c1为故障点2前段电缆1对地电容；c2为故障点2后段电缆1对地电容；l1为故障点2前段电缆1电感大小；l2为故障点2后段电缆1电感；r为故障点2的接地电阻；u为变频低压发生器输出电压。
[0045]
步骤s2中，流过故障点2的电流在故障点2周围形成一个散流场，如图3所示；散流场中的每一个微分电流将在故障点2上方地面产生一个磁感应强度。为方便计算，忽略电缆1对土壤中散流场的影响且故障点2周围土壤电阻率磁导率相同，则距离故障点2距离相同的各点具有相同的电流密度ρ
r
，点q处的电流密度ρ
r
将在地面点p处产生一个磁感应强度b
p
，根据毕奥
‑
萨伐尔定律有：
[0046][0047]
式中：μ0为真空磁导率；a为点p到散流场中点任意点q的距离。
[0048]
根据对称性分析，可以判断整个散流场在点p处产生的磁场强度b
p
方向与p点与故障点2正上方的点o处的连线垂直且与地面平行。从而可以判断故障点2形成的散流场在地面上形成一个以点o为圆心的圆形交变磁场，如图4所示。
[0049]
步骤s3中，故障信号接收器4包括位于同一水平面的第一接收线圈41、第二接收线圈42、第三接收线圈43及第四接收线圈44，第一接收线圈41和第二接收线圈42与电缆1方向垂直，第三接收线圈43和第四接收线圈44与电缆1方向平行，第三接收线圈43、第四接收线圈44分别对称位于电缆1两侧，如图5所示。
[0050]
步骤s4中，当第一接收线圈41、第二接收线圈42、第三接收线圈43、第四接收线圈44的感应电压相等且加和最大时，则判断故障信号接收器4正下方为低压电缆1故障点2。
[0051]
在步骤s1之前，采用绝缘兆欧表测量故障电缆1阻值，确定故障的低压电缆1的故障类型：若判断为低阻故障，则转步骤s1；若判断为高阻故障或者闪络故障，采用烧穿仪将故障击穿转变为低阻故障后，再转步骤s1。
[0052]
实施例二
[0053]
本实施例为变频低压电缆1故障磁探测定点系统的实施例，包括变频低压发生器以及故障信号接收器4，变频低压发生器接入故障电缆1一侧的故障相，故障电缆1的对侧端悬空；变频低压发生器施加电压在故障点2周围形成磁场，故障信号接收器4接收磁场的磁感应强度，如图1所示。
[0054]
本发明的变频低压电缆1故障磁探测定点系统，通过在电缆1一端施加一个频率可调的电压信号，然后通过故障信号接收器4搜索故障点2处散流场在地表所产生的电磁场信号进行故障定点查找；相比于低压脉冲法、高压闪络法和声磁探测法，可适用于任何线径的低压电缆1故障查找、不会损伤低压电缆1正常部分的绝缘水平，具有较好的适用性和实用性。
[0055]
其中，故障信号接收器4包括位于同一水平面的第一接收线圈41、第二接收线圈42、第三接收线圈43及第四接收线圈44，第一接收线圈41和第二接收线圈42与电缆1方向垂直，第三接收线圈43和第四接收线圈44与电缆1方向平行，第三接收线圈43、第四接收线圈44分别对称位于电缆1两侧。
[0056]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。