[发明专利]一种高压电缆在线故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆故障测距方法，尤其是涉及一种高压电缆在线故障测距方法。

背景技术

电力电缆一般埋在地下，故障精确定位和修复比较困难，故障发生在电缆线路通常会引起重大的经济损失。研究快速、精确的电缆故障测距方法有助于减少故障巡线时间，尽快修复故障，减少因停电造成的经济损失，对保障城市电网的供电可靠性具有非常重要的意义。

电缆故障测距方法通常分为离线测距方法和在线测距方法，在线测距方法还不成熟，目前普遍采用的是离线方式的故障测距仪。由于高压电缆充电电流比较大且故障多为高阻或闪络性故障，实际中很难产生足够高的电压将故障点击穿，并且高压电缆一般采用金属护套层交叉互联的接地方式，行波传播到交叉互联点和直接接地点，会因波阻抗不连续，从而导致行波在交叉互联电缆上传播会产生复杂的折反射，造成故障点反射波难以识别。在直接接地点，外模量会被接地点拦截而流入大地，内模量则完好无损地通过，即在直接接地点，外模量行波不会给内模量行波带来干扰。在交叉互联点，内外模量会因行波的折反射而发生相互转换，由于内、外模量波速不同，行波整体波速表现为内外模量的混合波速。对于直埋电缆，内模量波速大于外模量波速，内模量行波先到达测量点，外模量不会干扰内模量行波。对于架空敷设或隧道敷设的电缆，外模量行波波速大于内模量波速，外模量行波先到达测量点，会给内模量行波波头的识别带来干扰，造成内模量行波波头难以识别。

因此，离线方式的故障测距不适用于高压电缆的故障测距，只适用于电压等级在35KV以下的中低压电缆的故障测距。

对于交叉互联电缆的故障测距需要先确定故障段，解开交叉互联点，才能进行故障测距，耗费时间长，工作量大。随着高压输电电缆的广泛应用，研究适用于高压电缆的在线故障测距算法是非常有必要的。电缆故障时产生的暂态行波具有从低频到高频的连续频谱，由于不同频率分量的行波传播速度不同，衰减也不同，行波沿电缆线路传播过程中会发生色散。使得行波波头趋于平缓，整体波速趋于下降，给行波测距中波头的识别和波速的确定带来很大困难。由行波色散产生的误差对于架空线路的故障测距而言尚可接受，而对于频变特性更强，测距精度要求更高的电缆线路而言却是不可接受的。传统的高压电缆在线测距算法一般都假设行波在电缆中的传播速度为常数，没有考虑电缆运行参数变化及行波色散对行波波速的影响，测距精度不高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测距精度高、计算方便、干扰少的高压电缆在线故障测距方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高压电缆在线故障测距方法，包括以下步骤：

(1)信号采集：在电缆始末端采集暂态行波电流信号；

(2)相模变换：将步骤(1)中的电流信号通过相模变换转换成6个互相独立的模量电流信号i₁～i₆；

(3)暂态行波的分解与重构：选取步骤(2)中的模量电流信号i₄进行小波包分解，利用小波包分解系数求得各个频带的能量比，然后提取能量百分比>5％的频带，重构暂态行波；通过对暂态行波的分解与重构，有效降低了暂态行波的频带宽度，减小了暂态行波色散对测距结果的影响。

(4)小波分析：对步骤(3)中重构后的暂态行波进行小波分析，确定初始暂态行波到达电缆始端的时间t₁和到达电缆末端的时间T₁；

(5)故障点距电缆始端的地理距离计算：根据步骤(4)中t₁、T₁的大小判断故障发生的区域，如果故障发生在电缆前半段，则求出电缆末端第二个暂态行波波头到达测量点的时间T₂，进而求出故障距离；如果故障发生在电缆后半段，则求出电缆始端第二个暂态行波波头到达测量点的时间t₂，进而求出故障点距电缆始端的地理距离。

所述的步骤(2)中模量电流信号i₁～i₆的计算式如下：