一种配电电缆局部放电缺陷定位方法、系统及计算机设备与流程

1.本技术涉及配电网局部放电监测技术领域，特别涉及一种配电电缆局部放电缺陷定位方法、系统及计算机设备。


背景技术：

2.随着电子技术进步和通信技术的发展，站端线路测距装置的成本在降低，卫星对时技术日趋完善，基于行波发射的测距装置越来越完善可靠，配电电缆线路可以利用站端的行波法测距来实现局部放电精确定位。配电网架空线路局部放电定位主要应用于架空线路和配电电缆线路上，可快速判断局部放电发生的具体线路，以及局部放电点距离线路终端的位置，大大缩短局部放电测寻时间，快速修复配网线路局部放电，提高供电系统可靠性。
3.然而，现有技术中，采用站端线路测距方式进行局部放电定位时，主要采用的是单端的测距定位方式，仍然存在定位准确率不够高的问题。
4.因此，如何提供一种配电电缆局部放电缺陷定位方法，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种配电电缆局部放电缺陷定位方法，以解决现有技术中配电电缆局部放电定位主要采用单端测距定位方式，仍然存在定位准确率不够高的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
6.一方面，本技术提供一种配电电缆局部放电缺陷定位方法，包括以下步骤：
7.在配电网线路中的配电电缆的两端分别配置监测装置，定时对所述配电电缆两端的监测装置进行同步授时；
8.利用所述监测装置实时采集配电电缆运行工况数据，当所述监测装置确定监测到所述配电电缆中出现局部放电产生的行波信号时，根据所述配电电缆两端的监测装置接收所述局部放电产生的行波信号的时间，以及局部放电产生的行波信号在配电电缆中的传输速度，确定配电电缆的局部放电发生位置。
9.可选地，所述定时对所述配电电缆两端的监测装置进行同步授时的步骤，包括每秒通过光纤利用gps卫星时间信号实现对所述监测装置的同步授时。
10.可选地，所述根据所述配电电缆两端监测装置接收所述局部放电产生的行波信号的时间的步骤，包括：确定两个所述配电电缆两端的监测装置监测到行波主峰波头对应的时间差。
11.可选地，所述确定配电电缆的局部放电发生位置的步骤后还包括：当确定配电电缆的局部放电发生位置后，发送包含局部放电位置的报警信号。
12.可选地，所述监测装置监测到所述配电电缆中出现局部放电产生的行波信号时，
包括：所述监测装置检测到配电电缆中出现高频电流信号。
13.可选地，所述报警信号中包括根据所述监测装置监测到的高频电流信号的电流大小确定的告警级别。
14.可选地，所述报警信号中还包括根据所述监测装置监测到的局部放电产生的高频电流信号的大小及图谱确定的放电类型。
15.可选地，所述配电电缆的长度通过配电电缆两端的监测装置之间收发信号，结合信号在配电电缆中的传输的速度，以及配电电缆两端监测装置发送和接收信号的时间差确定。
16.另一方面，本技术提供一种配电电缆局部放电缺陷定位系统，包括分别设置于配电网中配电电缆两端的监测装置以及授时模块，所述监测装置包括传感器以及监测主机，其中：
17.所述授时模块用于对配电电缆两端的监测主机进行同步授时；
18.所述传感器用于实时采集配电电缆运行工况数据；
19.所述监测主机用于接收所述传感器实时采集的配电电缆运行工况数据，判断配电电缆中是否产生局部放电产生的行波信号，当监测主机判断配电电缆中产生局部放电产生的行波信号时，根据接收到所述局部放电产生的行波信号的时间，以及局部放电产生的行波信号在配电电缆中的传输速度，确定配电电缆的局部放电发生位置。
20.可选地，所述授时模块对所述监测主机进行同步授时的方法包括：每秒通过光纤利用gps卫星时间信号实现对所述监测装置的同步授时。
21.可选地，所述监测主机确定监测到所述局部放电产生的行波信号的时间，通过所述配电电缆两端的监测主机监测到行波主峰波头对应的时间差确定。
22.可选地，所述监测主机判断配电电缆中是否产生局部放电产生的行波信号，包括：所述监测主机接收到来自于传感器采集的高频电流信号。
23.可选地，所述监测主机还连接有告警模块，当监测主机确定配电电缆的局部放电发生位置后，通过所述告警模块发出包含局部放电位置的报警信号。
24.可选地，所述报警信号中包括根据所述监测装置监测到的高频电流信号的大小确定的告警级别。
25.可选地，所述报警信号中还包括根据所述监测装置监测到的局部放电产生的高频电流信号的大小及图谱确定的放电类型。
26.又一方面，本技术提供一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上任一项所述的配电电缆局部放电缺陷定位方法中的步骤。
27.再一方面，本技术提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
28.本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
29.(1)利用双监测装置监测配电电缆中的局部放电产生的行波信号，通过时间差的方式来计算局部放电发生的位置，省略了参考基准，从而提高了局部放电缺陷定位的准确性；
30.(2)通过利用授时模块对配电电缆两端的监测装置进行同步授时，避免了因为两端监测装置时间基准的不同而造成的计算误差，进一步提高了局部放电定位的准确性；
31.(3)能够根据监测到的局部放电产生的行波信号自动确定局部放电发生位置，方便人工维修，由于局部放电定位的准确性较高，提高了配电网的局部放电缺陷恢复速度。
32.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
33.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
34.图1是根据一示例性实施例示出的一种配电电网线路局部放电定位方法流程示意图；
35.图2是根据一示例性实施例示出的电晕放电相位图谱；
36.图3是根据一示例性实施例示出的沿面放电相位图谱；
37.图4是根据一示例性实施例示出的内部放电相位图谱；
38.图5是根据一示例性实施例示出的配电电缆局部放电缺陷定位系统结构示意图；
39.图6是根据一示例性实施例示出的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
40.以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
41.本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
42.本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
43.本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
44.本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
45.在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
46.请参照图1，在一个实施例中，提供一种配电电缆局部放电缺陷定位方法，包括以下步骤：
47.在配电网线路中的配电电缆的两端分别配置监测装置，定时对配电电缆两端的监测装置进行同步授时；
48.利用监测装置实时采集配电电缆运行工况数据，当监测装置确定监测到配电电缆中出现局部放电产生的行波信号时，根据配电电缆两端的监测装置接收所述局部放电产生的行波信号的时间，以及局部放电产生的行波信号在配电电缆中的传输速度，确定配电电缆的局部放电发生位置。
49.本配电电缆局部放电缺陷定位方法，利用双监测装置监测配电电缆中的局部放电产生的行波信号，通过时间差的方式来计算局部放电发生的位置，省略了参考基准，从而提高了局部放电定位的准确性；通过利用授时模块对配电电缆两端的监测装置进行同步授时，避免了因为两端监测装置时间基准的不同而造成的计算误差，进一步提高了局部放电定位的准确性；能够根据监测到的局部放电产生的行波信号自动确定局部放电发生位置，方便人工维修，由于局部放电定位的准确性较高，提高了配电网的局部放电恢复速度。
50.在一个实施例中，确定配电电缆的局部放电发生位置，计算方式如下：
51.l1＝v
·
t1ꢀꢀ
(1)
52.l2＝v
·
t2ꢀꢀ
(2)
53.|l
1-l2|＝δt
·
v＝|t
1-t2|
·vꢀꢀ
(3)
54.l＝l1+l2ꢀꢀ
(4)
55.其中，配电电缆的长度为l，局部放电发生位置到配电电缆第一端的距离为l1，行波传输到配电电缆第一端的时间为t1，行波传输到配电电缆第二端的距离为l2，行波传输到配电电缆第一端的时间为t2，行波在配电电缆中的传输速度为v。
56.可选地，配电电缆的长度l为在配电网络构建时确定长度，或者利用配电电缆两端的监测装置之间发送信号，结合信号在配电电缆中的传输的速度，以及配电电缆两端监测装置发送和接收信号的时间差，确定配电电缆的长度，并且定时对配电电缆两端的监测装置进行同步授时，其中信号在配电电缆中的传输速度为预先测量得到，比如在已知长度的配电电缆两端配置监测装置，利用其中一个监测装置向另外一个发送信号，确定信号传输时间，结合配电电缆长度及信号传输时间，计算得到信号传输速度。
57.在一个实施例中，定时对配电电缆两端的监测装置进行同步授时的步骤，包括每秒通过光纤利用gps卫星时间信号实现对监测装置的同步授时。
58.可选地，利用gps授时模块分别向所述监测装置播放时间信息进行同步授时，并且消除时间信息在配电电缆传输过程中的延迟。
59.可选地，确定时间信息在配电电缆传输过程中的延迟的方法包括：通过授时模块向监测装置播放时间信息，所述监测装置在接收到时间信息后将其原路返回给授时模块，根据授时模块播放时间信息和接收时间信息之差数值的二分之一，确定为该时间信息在配电电缆传输过程中的延时。
60.根据配电电缆两端监测装置接收局部放电产生的行波信号的时间的步骤，包括：确定两个配电电缆两端的监测装置监测到行波主峰波头对应的时间差。
61.在一个实施例中，配电电缆局部放电缺陷定位方法，还包括以下步骤：当确定配电电缆的局部放电发生位置后，发送包含局部放电位置的报警信号。
62.在一个实施例中，监测装置监测到配电电缆中出现局部放电产生的行波信号时，包括：监测装置检测到配电电缆中出现高频电流信号，并且报警信号中包括根据监测装置监测到的高频电流信号的大小确定的告警级别，结合配电电缆自身参数以及配电网线路的承受能力，设定报警信号级别：一级、二级、三级，当监测装置监测到的高频电流信号小于某一值m时，监测装置发送一级报警信号，当监测装置监测到的高频电流信号大于某一值n时，监测装置发送三级报警信号，当监测装置监测到的高频电流信号大于m且小于n时，监测装置发送二级报警信号。根据国际电工协会iec581标准，和我国的gb/t14277-93国家标准，高频电信号一般指5k-16khz高频段电流信号，由于我国交流配电网络中的频率为50hz，在正常输电状态下，配电网络中不应出现高频电流信号，局部放电信号的频率远远高于50hz,当监测主机监测到配电电缆中出现高频电流信号时，判断配电电缆出现局部放电事件。
63.可选地，报警信号的发送形式包括但图元闪烁、声音、推出面画，利用该形式的报警信号，能够及时地提醒值班人员，便于运维人员在第一时间内处理最重要的报警信号。
64.可选地，报警信号中还包括根据监测装置监测到的局部放电产生的高频电流信号的大小及图谱确定的放电类型，局部放电类型包括电晕放电、沿面放电和内部放电。
65.图2、图3、图4分别为电晕放电相位图谱、沿面放电相位图谱和内部放电相位图谱，图中横坐标代表角度，单位为度，纵坐标代表放电的幅值变化，单位为伏特，图中聚集的灰色部分为脉冲群分布，根据图2-图4可以知道，配电网络中，配电电缆上产生的不同放电类型，其对应的放电相位图谱具有明显的差别，除了信号幅值的不同外，脉冲群的分布也有明显的差异，通过监测装置将监测到的信号图谱可以确定放电的类型。
66.请参照图5，在一个实施例中，提供一种配电电缆局部放电缺陷定位系统，包括分别设置于配电网中配电电缆两端的监测装置以及授时模块，监测装置包括传感器以及监测主机，其中：授时模块用于对配电电缆两端的监测主机进行同步授时；传感器用于实时采集配电电缆运行工况数据；监测主机用于接收所述传感器实时采集的配电电缆运行工况数据，判断配电电缆中是否产生局部放电产生的行波信号，当监测主机判断配电电缆中产生局部放电产生的行波信号时，根据接收到所述局部放电产生的行波信号的时间，以及局部放电产生的行波信号在配电电缆中的传输速度，确定配电电缆的局部放电发生位置。
67.在一个实施例中，授时模块对所述监测主机进行同步授时的方法包括：每秒通过光纤利用gps卫星时间信号实现对所述监测装置的同步授时，利用gps卫星时间信号对监测主机进行同步授权，使监测主机的时间同步，精度上通达达到20ns，极大程度上提高了局部放电定位的准确度，便于配电电缆局部放电修复。
68.可选地，利用gps授时模块分别向所述监测装置播放时间信息进行同步授时，并且消除时间信息在配电电缆传输过程中的延迟。
69.可选地，确定时间信息在配电电缆传输过程中的延迟的方法包括：通过授时模块向监测装置播放时间信息，所述监测装置在接收到时间信息后将其原路返回给授时模块，根据授时模块播放时间信息和接收时间信息之差数值的二分之一，确定为该时间信息在配电电缆传输过程中的延时。
70.在一个实施例中，监测主机确定监测到所述局部放电产生的行波信号的时间，通
过所述配电电缆两端的监测主机监测到行波主峰波头对应的时间差确定，并对采样到的脉冲波形添加绝对时间戳。
71.在一个实施例中，监测主机判断配电电缆中是否产生局部放电产生的行波信号，包括：所述监测主机接收到来自于传感器采集的高频电流信号，其中传感器采用开口式卡钳高频传感器卡装于配电电缆接地线，其具体参数可以根据电缆型号及要求确定，并且其通过同轴配电电缆将数据传输至对应的监测主机上，能够保证大的测量余量，4000a局部放电电流不烧毁，监测主机具有16位100m高速采样功能，并至少具备一个传感器接入通道。
72.在一个实施例中，监测主机还连接有告警模块，进一步地，报警信号中包括根据监测主机监测到的局部放电产生的高频电流信号的大小及图谱确定的放电类型，当监测主机确定配电电缆的局部放电发生位置后，发出包含局部放电位置的报警信号，其中告警信号可以采用图元闪烁、声音、推出面画等方式提供告警；根据不同的事件等级，采用不同的颜色提示内容来区分报警信息的重要程度，便于运行人员在第一时间内处理最重要的报警信息，另外，监测主机实时接收配电电缆中的脉冲信号，并且通过显示器直观地显示出来，当发生局部放电放电时，则将放电图谱显示出来，结合图2-图4中的不同放电类型对应的放电图谱，可以明显地判断放电类型，即局部放电类型，再结合确定的局部放电发生位置，值班人员可以精准地实现配电网络局部放电的修复。
73.可选地，报警信号中包括根据所述监测主机监测到的高频电流信号的大小确定的告警级别，通过确定不同的告警级别，可以确定局部放电的优先级，尤其是发生若干处局部放电时，可以根据优先级确定先行修复的局部放电。
74.在一个实施例中，监测主机还连接有通信模块，优选的，该通信模块为4g通信模块，利用该4g通信模块，可以直接将局部放电信息通过4g信号发送到云平台。
75.在一个实施例中，通信模块、授时模块、告警模块均集成于监测主机上，在安装时，只需要将监测主机预留的接口与待连接的接线端子连接即可。
76.本配电电缆局部放电定位系统工作原理如下：假设配电电缆的两端分别为a端和b端，当局部放电发生在该配电电缆时，满足如下公式：
77.l1＝v
·
t1ꢀꢀ
(1)
78.l2＝v
·
t2ꢀꢀ
(2)
79.|l
1-l2|＝δt
·
v＝|t
1-t2|
·vꢀꢀ
(3)
80.l＝l1+l2ꢀꢀ
(4)
81.其中，配电电缆的长度为l，局部放电发生位置到配电电缆第一端的距离为l1，行波传输到配电电缆第一端的时间为t1，行波传输到配电电缆第二端的距离为l2，行波传输到配电电缆第一端的时间为t2，行波在配电电缆中的传输速度为v。
82.可选地，配电电缆的长度l为在配电网络构建时的确定长度，或者利用配电电缆两端的监测主机之间发送信号，结合信号在配电电缆中的传输的速度，以及配电电缆两端监测主机发送和接收信号的时间，确定配电电缆的长度，并且定时对配电电缆两端的监测主机进行同步授时，其中信号在配电电缆中的传输速度为预先测量得到，比如在已知长度的配电电缆两端配置监测主机，利用其中一个监测主机向另外一个发送信号，确定信号传输时间，结合配电电缆长度及信号传输时间，计算得到信号传输速度。
83.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结
构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储静态信息和动态信息数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述方法实施例中的步骤。
84.本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
85.在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。
86.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
87.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static randomaccess memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic randomaccess memory，dram)等。
88.需要说明的是，以上描述仅为本技术的一些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，本技术中所涉及的公开范围，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上述公开构思的情况下，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。例如上述特征与本技术中公开的(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。
89.此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本技术的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
90.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。