一种配电电缆冷缩中间接头定位方法及系统与流程

本发明涉及配电电缆，具体涉及一种配电电缆冷缩中间接头定位方法及系统。

背景技术：

1、城市配电网络大规模地扩大，配电网络的运行管控难度也随之增加。配电电缆作为配网线路中的重要电力设备，其设备状态是否良好直接关系到配电网络的稳定运行。据统计，电力电缆线路常见运行故障类型，有外力破坏、电缆本体/附件制造安装质量、绝缘介质老化等。而配电电缆通常运行在潮湿的环境中，若电缆受到外力破坏、制造安装敷设质量不佳等影响，水分极易入侵至电缆，随着电缆运行时间的推移，会在电缆局部位置处形成受潮缺陷。电缆中间接头作为安全运行中的薄弱点，其复合界面会因负荷和环境温度的变化而热胀冷缩，若中间接头安装过程中防水措施做得不到位或者在常年运行后硅橡胶抱紧力下降，水分易沿着复合界面向中间接头内部迁移，使得中间接头内部复合界面容易受到水分侵入的危害，从而降低中间接头的绝缘性能。如若不及时确定电缆受潮缺陷所在位置并对其进行处理，受潮缺陷会在电场、热场的作用下逐渐发展为水树、电树，造成电缆绝缘击穿，引发停电事故。然而，配电电缆通常敷设于常年积水的电缆沟道里或直埋于潮湿土壤中，很难直接发现电缆受潮缺陷所在位置处，这给电缆的运行与维护带来巨大的挑战。因此，如何快速有效地实现电缆中间接头的定位成为电缆运行检修管理部门的关注重心。

2、现阶段，常用的电缆定位检测方法主要有：局部放电法、阻抗法、脉冲电压法、脉冲电流法、时域反射法、频域反射法等。局部放电法主要检测电缆安装缺陷(如杂质、刀痕等)，难以检测电缆本体/中间接头处的受潮老化、铜屏蔽层腐蚀等绝缘降低缺陷；阻抗法自身测试精度不高和定位原理上的不足，使得该方法难以识别和定位电缆中间接头；脉冲电压法因测试仪器与高压回路之间存在着电气耦合，容易造成测试仪器的损坏，给试验人员的安全带来隐患，且该方法所采集到的电压波形在故障点放电时变化不明显，这给电缆故障点的定位造成了麻烦；脉冲电流法所采集到的波形较为复杂，很难直接辨别故障点所在位置处；时域反射法由于自身存在不足，使其很难实现对中间接头的高精确度定位；目前频率反射法有学者运用仿真分析说明了其在定位中间接头上的准确性，但未在电缆中间接头定位方面展开研究。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：传统的电缆定位检测方法难以识别和定位电缆中间接头，本发明目的在于提供一种配电电缆冷缩中间接头定位方法及系统，在现有的电缆定位检测技术基础上进行方法上的改进，将频域反射数据转化为时域脉冲波形，利用频域反射曲线和时域脉冲波形准确定位电缆的中间接头，从而能够在一定程度上减少由于电缆中间接头而引起的电缆故障的检修工作量。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本方案提供一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，包括：

4、获取待定位电缆的频域反射系数谱；

5、配置时域信号为高斯脉冲信号，将高斯脉冲信号与待定位电缆反射系数的时域冲激响应相卷积，得到时域脉冲；所述时域脉冲用频域中乘积表示时域脉冲的时域中卷积；

6、配置频域反射系数的采样率，基于频域反射系数谱绘制待定位电缆的频域反射曲线，基于时域脉冲绘制待定位电缆的时域脉冲波形；

7、根据频域反射曲线和时域脉冲波形定位冷缩中间接头的位置。

8、本方案工作原理：传统的电缆定位检测方法难以识别和定位电缆中间接头，本发明目的在于提供一种配电电缆冷缩中间接头定位方法及系统，在现有的电缆定位检测技术基础上进行方法上的改进，将频域反射数据转化为时域脉冲波形，利用频域反射曲线和时域脉冲波形准确定位电缆的中间接头，从而能够在一定程度上减少由于电缆中间接头而引起的电缆故障的检修工作量。

9、电缆中间接头作为电缆线路运行中的薄弱点，是电缆运行单位关注的重点；事实上，电缆中间接头是一个阻抗不连续点，可以通过阻抗突变来实现中间接头的定位，基于此本方案通过测试电缆的频域反射系数，通过频域信号到时域信号的转换，实现电缆中间接头定位，有助于对电缆中间接头定位的研究。

10、进一步优化方案为，所述频域反射系数谱根据下式获取：

11、频域反射系数γ：

12、

13、式中：ur(f)是反射电压，ui(f)是入射电压。

14、进一步优化方案为，所述高斯脉冲信号表示为：

15、

16、式中：a是脉冲幅值因数，b是脉冲时间因数，c是脉冲宽度因数,t表示时间。

17、进一步优化方案为，时域脉冲y(t)表示为：

18、y(t)＝ift(ft(s(t))γ)

19、式中：ift是傅里叶逆变换，ft是傅里叶变换。

20、进一步优化方案为，所述频域反射曲线以频域反射系数归一化幅值为纵轴，以距电缆首端距离为横轴；所述时域脉冲曲线以时域脉冲归一化幅值为纵轴，以距电缆首端距离为横轴。

21、进一步优化方案为，频域反射系数的采样率配置方法包括：

22、频域反射系数的采样率ft大于2fmax

23、其中fmax表示反射系数谱上限频率。

24、进一步优化方案为，频域反射系数的采样率ft＝30fmax。

25、进一步优化方案为，根据频域反射曲线和时域脉冲波形定位冷缩中间接头的位置，包括方法：

26、s1，获取频域反射曲线中的所有反射波峰；

27、s2，在时域脉冲波形中，获取各反射波峰的位置区间i，若在位置区间i，时域脉冲波形呈现先正后负的波峰极性，则判定待定位电缆的位置区间i存在冷缩中间接头。

28、进一步优化方案为，步骤s2还包括：

29、若在位置区间i，时域脉冲波形呈现正的波峰极性，则判定待定位电缆的位置区间i为开路故障。

30、本方案还提供一种配电电缆冷缩中间接头定位系统，用于实现上述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法；包括：

31、采集模块，用于获取待定位电缆的频域反射系数谱；

32、第一配置模块，用于配置时域信号为高斯脉冲信号，将高斯脉冲信号与待定位电缆反射系数的时域冲激响应相卷积，得到时域脉冲；所述时域脉冲用频域中乘积表示时域脉冲的时域中卷积；

33、第二配置模块，用于配置频域反射系数的采样率，基于频域反射系数谱绘制待定位电缆的频域反射曲线，基于时域脉冲绘制待定位电缆的时域脉冲波形；

34、定位模块，用于根据频域反射曲线和时域脉冲波形定位冷缩中间接头的位置。

35、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

36、本发明提供的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法及系统，在现有的电缆定位检测技术基础上进行方法上的改进，将频域反射数据转化为时域脉冲波形，利用频域反射曲线和时域脉冲波形准确定位电缆的中间接头，从而能够在一定程度上减少由于电缆中间接头而引起的电缆故障的检修工作量。

技术特征：

1.一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，所述频域反射系数谱根据下式获取：

3.根据权利要求2所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，所述高斯脉冲信号表示为：

4.根据权利要求3所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，时域脉冲y(t)表示为：

5.根据权利要求1所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，所述频域反射曲线以频域反射系数归一化幅值为纵轴，以距电缆首端距离为横轴；所述时域脉冲曲线以时域脉冲归一化幅值为纵轴，以距电缆首端距离为横轴。

6.根据权利要求1所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，频域反射系数的采样率配置方法包括：

7.根据权利要求6所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，频域反射系数的采样率ft＝30fmax。

8.根据权利要求1所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，根据频域反射曲线和时域脉冲波形定位冷缩中间接头的位置，包括方法：

9.根据权利要求8所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法，其特征在于，步骤s2还包括：

10.一种配电电缆冷缩中间接头定位系统，其特征在于，用于实现权利要求1-9中任意一项所述的一种配电电缆冷缩中间接头定位方法；包括：

技术总结
本发明公开了一种配电电缆冷缩中间接头定位方法及系统；涉及配电电缆技术领域；在现有的电缆定位检测技术基础上进行方法上的改进，获取待定位电缆的频域反射系数谱；配置时域信号为高斯脉冲信号，将高斯脉冲信号与待定位电缆反射系数的时域冲激响应相卷积，得到时域脉冲；配置频域反射系数的采样率，基于频域反射系数谱绘制待定位电缆的频域反射曲线，基于时域脉冲绘制待定位电缆的时域脉冲波形；根据频域反射曲线和时域脉冲波形定位冷缩中间接头的位置将频域反射数据转化为时域脉冲波形，利用频域反射曲线和时域脉冲波形准确定位电缆的中间接头，从而能够在一定程度上减少由于电缆中间接头而引起的电缆故障的检修工作量。

技术研发人员：李巍巍,刘畅,吴驰,宁鑫,高艺文,罗洋
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15