CN104655984A - 一种电力电缆故障的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力电缆故障的测试方法，具体步骤包括：在电缆两端的故障相分别连接恒流电源、信号采集单元、信号处理单元，电缆两端的完好相通过脉冲电容接地，电缆的侧边放置磁场信号处理单元，不断调高恒流电源的电压，直到将电缆故障点击穿，先利用产生的行波信号初步确定故障点的理论位置，再通过辐射的磁场信号确定故障点的精确位置。本发明简单实用，测量简便、准确，利用磁场信号判断可以迅速分辨多分支电缆中故障点发生的分支，进行故障定位时不受故障定位现场音频噪声的干扰，能够准确判断出电缆故障的距离，方便排除故障，快速修复，简化检测流程，节约时间，提高供电质量，降低设备成本。

Description

一种电力电缆故障的测试方法

技术领域

本发明涉及电缆故障探测技术领域，具体是一种电力电缆故障的测试方法。

背景技术

用于电力传输和分配的电缆称为电力电缆，随着社会的进步和工农业生产的发展，电缆用量在整个电力传输线路中所占的比例日益提高，电缆与架空线路相比，具有下列主要优点：送电可靠性高，不易受周围环境和污染的影响；线间绝缘距离小，占地少，无干扰电波；地下敷设时，不占地面与空间，既安全可靠，又不易暴露目标。

由于绝大多数电力电缆敷设于地下，随着近年来电力电缆的大量使用，电缆发生故障后，故障点的快速查找和修复成为供电单位关注的焦点，目前较为常见的故障测距方法以电桥法、脉冲电压法、脉冲电流法和二次脉冲法为主，各种方法简介如下：

1)电桥法：电桥法是一种经典测试方法，电桥法的优点是简单、方便、精确度高，不需要人工判断波形，获知电缆长度后仪器可以自动计算故障距离。但它的缺点是不适用于高阻与闪络性故障，因为故障电阻很高的情况下，电桥里电流很小，一般灵敏度的仪表，很难探测，实际上电缆故障大部分属于高阻与闪络性故障。电桥法的另一缺点是需要把电缆的对端做环路处理，对于电力电缆对端环路一般不容易进行。

2)低压脉冲反射法：又叫雷达法，是受二次世界大战雷达的启发而发明的，它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测距。低压脉冲反射法的优点是简单、直观、不需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。根据脉冲反射波形还可以容易地识别电缆接头与分支点的位置。低压脉冲反射法的缺点是仍不能适用于测量高阻与闪络性故障。

3)脉冲电压法：又称闪测法，是上世纪六十年代发展起来的一种高阻与闪络性故障测试方法。该方法使电缆故障在直流高压或脉冲高压信号的作用下击穿，然后，通过观察放电电压行波在观察点与故障点之间往返一次的时间测距。脉冲电压法的一个重要优点是不需将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬间脉冲行波信号，测试速度快，测量过程也得到简化，是电缆故障测试技术 的重大进步。脉冲电压法的缺点为安全性差，仪器通过电容电阻分压器分压测量电压行波信号，仪器与高压回路有电耦合，很容易发生高压信号串入，造成仪器损坏。通过故障电缆电压行波信号的反射确定故障距离，存在使用人员需要培训，波形辨识需要大量的经验积累。

4)脉冲电流法：脉冲电流法是上世纪八十年代初在脉冲电压法的基础上发展起来的一种测试方法，该方法具有安全、可靠、接线简单等优点。脉冲电流法与脉冲电压法的区别在于：通过线性电流耦合器测量电缆故障击穿时产生的电流行波信号，实现了仪器与高压回路的电耦合特性，故障测试设备的安全性得以大大提高。脉冲电流法因接线简单，随着电子技术的发展，测试精度的提高，目前为绝大多数电力用户使用。该方法目前也存在电流行波信号无法自动识别，使用人员需要培训和积累大量的现场经验才能准确辨别和区分故障距离的问题。

5)二次脉冲法：又叫多次脉冲法，是本世纪初开始推广使用的电力电缆故障测距的新方法，该方法结合脉冲电流法和低压脉冲反射法的优点，在使用脉冲高压击穿电力电缆故障点的瞬间，采用保持故障延弧，测距仪对故障电缆注入脉冲信号，由于故障点处于短路状态，测距仪接收到的行波反射信号与息弧后的脉冲行波信号有明显的区别，经过波形比对，使用人员可以明确辨别故障距离，并且测距仪的自动测距功能得以加强。此方法的缺点在于在原有脉冲电流测试设备的基础上，增加了多次脉冲耦合器，增加了设备成本。相对于脉冲电流法，测试设备价格也有很多提高，并且对于续弧不稳定的电缆故障，此方法无法测试。

综上所述，对于电力电缆故障测距，现有的检测方法都有各自的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单实用、测量简便准确的电力电缆故障的测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电力电缆故障的测试方法，具体步骤如下：

(1)去除故障电缆上的负载，在电缆两端的故障相上接入恒流电源，电缆两端的完好相通过脉冲电容接地；

(2)将电缆两端的故障相上连接信号采集单元，信号采集单元的输出端连接信号处理单元，在电缆的侧边放置磁场信号处理单元；

(3)不断调高恒流电源的电压，直到将电缆故障点击穿，故障点击穿时产生行波信号并向外辐射磁场信号；

(4)利用设置在电缆两端故障相上的信号采集单元和信号处理单元进行采集和记录所述行波信号传输到测试点的时间，根据电缆两端故障相得到的两个行波信号的时间和行波信号在电缆中传播的速度，初步确定故障点的理论位置；

(5)利用设置在电缆侧边的磁场信号处理单元沿电缆检测并显示磁场信号的变化，电磁信号从有到无变化的地方所对应的电缆位置就是故障点的位置。

作为本发明进一步的方案：所述信号采集单元包括高频电流传感器和模数转换器，信号采集单元采集电缆中的行波信号，并将该行波信号的模拟信号转换为数字信号。

作为本发明进一步的方案：所述信号处理单元包括数据存储模块、CPLD模块、中央处理模块、键盘模块、显示模块和电源模块。

作为本发明进一步的方案：所述信号采集单元中的高频电流传感器通过模数转换器连接信号处理单元中的CPLD模块，所述CPLD模块的输出端分别连接数据存储模块和中央处理模块，所述中央处理模块的输出端分别连接键盘模块、显示模块和电源模块。

作为本发明再进一步的方案：所述磁场信号处理单元包括磁场信号检测模块和磁场信号感应接收线圈模块，所述磁场信号检测模块连接磁场信号感应接收线圈模块，且磁场信号检测模块上设有磁场显示模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明简单实用，测量简便、准确，利用磁场信号判断可以迅速分辨多分支电缆中故障点发生的分支，进行故障定位时不受故障定位现场音频噪声的干扰，能够准确判断出电缆故障的距离，方便排除故障，快速修复，简化检测流程，节约时间，提高供电质量，降低设备成本。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

一种电力电缆故障的测试方法，具体步骤如下：

(1)去除故障电缆上的负载，在电缆两端的故障相上接入恒流电源，电缆两端的完好相通过脉冲电容接地；

(2)将电缆两端的故障相上连接信号采集单元，信号采集单元的输出端连接信号处理单元，在电缆的侧边放置磁场信号处理单元；

(3)不断调高恒流电源的电压，直到将电缆故障点击穿，故障点击穿时产生行波信号并向外辐射磁场信号；

(4)利用设置在电缆两端故障相上的信号采集单元和信号处理单元进行采集和记录所述行波信号传输到测试点的时间，根据电缆两端故障相得到的两个行波信号的时间和行波信号在电缆中传播的速度，初步确定故障点的理论位置；

(5)利用设置在电缆侧边的磁场信号处理单元沿电缆检测并显示磁场信号的变化，电磁信号从有到无变化的地方所对应的电缆位置就是故障点的位置。

所述信号采集单元包括高频电流传感器和模数转换器；所述信号处理单元包括数据存储模块、CPLD模块、中央处理模块、键盘模块、显示模块和电源模块；所述信号采集单元中的高频电流传感器通过模数转换器连接信号处理单元中的CPLD模块，所述CPLD模块的输出端分别连接数据存储模块和中央处理模块，所述中央处理模块的输出端分别连接键盘模块、显示模块和电源模块；所述磁场信号处理单元包括磁场信号检测模块和磁场信号感应接收线圈模块，所述磁场信号检测模块连接磁场信号感应接收线圈模块，且磁场信号检测模块上设有磁场显示模块。

所述信号采集单元采集电缆中的行波信号，并将该行波信号的模拟信号转换为数字信号，所述中央处理模块通过CPLD模块对信号采集单元、数据存储模块进行控制并进行数据的处理，所述数据存储模块用来存储信号采集单元采集并经过CPLD模块缓存后的数据，所述键盘模块用来输入命令，实现人机交互，显示模块用以显示设置参数和数据处理值，电源模块用来提供***工作电源。

本发明简单实用，测量简便、准确，利用磁场信号判断可以迅速分辨多分支电缆中故障点发生的分支，进行故障定位时不受故障定位现场音频噪声的干扰，能够准确判断出电缆故障的距离，方便排除故障，快速修复，简化检测流程，节约时间，提高供电质量，降低设备成本。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种电力电缆故障的测试方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)去除故障电缆上的负载，在电缆两端的故障相上接入恒流电源，电缆两端的完好相通过脉冲电容接地；

(2)将电缆两端的故障相上连接信号采集单元，信号采集单元的输出端连接信号处理单元，在电缆的侧边放置磁场信号处理单元；

(3)不断调高恒流电源的电压，直到将电缆故障点击穿，故障点击穿时产生行波信号并向外辐射磁场信号；

(4)利用设置在电缆两端故障相上的信号采集单元和信号处理单元进行采集和记录所述行波信号传输到测试点的时间，根据电缆两端故障相得到的两个行波信号的时间和行波信号在电缆中传播的速度，初步确定故障点的理论位置；

(5)利用设置在电缆侧边的磁场信号处理单元沿电缆检测并显示磁场信号的变化，电磁信号从有到无变化的地方所对应的电缆位置就是故障点的位置。

2.根据权利要求1所述的电力电缆故障的测试方法，其特征在于，所述信号采集单元包括高频电流传感器和模数转换器，信号采集单元采集电缆中的行波信号，并将该行波信号的模拟信号转换为数字信号。

3.根据权利要求1所述的电力电缆故障的测试方法，其特征在于，所述信号处理单元包括数据存储模块、CPLD模块、中央处理模块、键盘模块、显示模块和电源模块。

4.根据权利要求1所述的电力电缆故障的测试方法，其特征在于，所述信号采集单元中的高频电流传感器通过模数转换器连接信号处理单元中的CPLD模块，所述CPLD模块的输出端分别连接数据存储模块和中央处理模块，所述中央处理模块的输出端分别连接键盘模块、显示模块和电源模块。

5.根据权利要求1所述的电力电缆故障的测试方法，其特征在于，所述磁场信号处理单元包括磁场信号检测模块和磁场信号感应接收线圈模块，所述磁场信号检测模块连接磁场信号感应接收线圈模块，且磁场信号检测模块上设有磁场显示模块。