專利名稱：高壓電力電纜故障在線定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電纜故障定位技術(shù)，特別是涉及一種高壓電力電纜故障在線定位裝置。
背景技術(shù)：
目前，高壓電纜絕緣故障點定位技術(shù)主要是采用 基于離線測試的脈沖法，當產(chǎn)生電纜故障時，先斷電，然后將電纜線路從系統(tǒng)中解開，再利用脈沖信號進行電纜故障測距，測距以電纜線路的參數(shù)模型為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)場對電纜施加脈沖信號，再由電壓電流行波信號在電纜中傳播時間和速度計算出故障點距離。該方法存在明顯的缺點，在電纜發(fā)生故障后，需要把電纜解口退出運行，然后把故障測量設(shè)備運到現(xiàn)場，布置測量設(shè)備和接線，才能開始測量；由于利用儲能電容對故障點進行高壓脈沖沖擊，使故障點產(chǎn)生閃絡(luò)，因此儲能電容需要很大的容量，增加了測量設(shè)備的重量，同時由于儲能電容容量有限，部分故障點無法產(chǎn)生閃絡(luò)，可能導(dǎo)致測量失??；而且，當終端是GIS的電纜時，則解口非常復(fù)雜，甚至無法進行，從而無法進行故障定位。由于存在上述明顯缺陷，導(dǎo)致現(xiàn)有的脈沖法在高壓電纜絕緣故障點定位過程中效率較低、成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對現(xiàn)有的脈沖法在高壓電纜絕緣故障點定位過程中效率較低、成本較高的問題，提供一種高壓電力電纜故障在線定位裝置。一種高壓電力電纜故障在線定位裝置，包括分別設(shè)于高壓電力電纜兩端的第一終端和第二終端，與所述第一終端和第二終端連接的數(shù)據(jù)處理單元；所述第一終端和第二終端通過光纖連接；所述第一終端接收故障點產(chǎn)生的故障行波，同時發(fā)送第一脈沖至所述第二終端，記錄接收到所述故障行波與第二脈沖之間的第一時間差值；所述第二終端接收所述故障行波，同時發(fā)送第二脈沖至所述第一終端，記錄接收到所述故障行波與第一脈沖之間的第二時間差值；所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述第一時間差值和第二時間差值計算故障點在所述高壓電力電纜中的位置。 上述高壓電力電纜故障在線定位裝置，對高壓電力電纜的主絕緣狀態(tài)進行實時監(jiān)測，在電纜的主絕緣出現(xiàn)故障時，借助電力系統(tǒng)自身能量在故障點產(chǎn)生的脈沖波，實現(xiàn)兩端計時設(shè)備的可靠觸發(fā)，再結(jié)合計時數(shù)據(jù)分析計算獲得高壓電力電纜故障點位置，實現(xiàn)在線監(jiān)測、精確定位，故障定位的效率高、成本低。


圖I為一個實施例的高壓電力電纜故障在線定位裝置結(jié)構(gòu)圖2為一個實施例的第一終端和第二終端的結(jié)構(gòu)圖；圖3為T型接線的高壓電力電纜中的高壓電力電纜故障在線定位裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的高壓電力電纜故障在線定位裝置的具體實施方式
作詳細描述。圖I示出了一個實施例的高壓電力電纜故障在線定位裝置結(jié)構(gòu)圖，包括分別設(shè)于高壓電力電纜兩端的第一終端和第二終端，與第一終端和第二終端連接的數(shù)據(jù)處理單
J Li ο其中
第一終端和第二終端通過光纖連接，光纖傳輸經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的光信號，同時實現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)傳輸；第一終端接收故障點產(chǎn)生的故障行波，同時發(fā)送第一脈沖至第二終端，記錄接收到故障行波與第二脈沖之間的第一時間差值；第二終端接收故障點產(chǎn)生的故障行波，同時發(fā)送第二脈沖至第一終端，記錄接收到故障行波與第一脈沖之間的第二時間差值；數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)第一時間差值和第二時間差值計算故障點在高壓電力電纜中的位置。具體地，數(shù)據(jù)處理單元通過通信網(wǎng)絡(luò)讀取第一終端記錄的第一時間差值和第二終端記錄的第二時間差值，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的在線處理。由于第一脈沖與第二脈沖在傳輸過程中，對于光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和一段固定長度的光纖來說，所消耗的時間是已知的固定值，故障行波在所述高壓電力電纜中的傳播速度已知，所以，根據(jù)第一時間差值與第二時間差值及相關(guān)已知量即可計算故障點在高壓電力電纜中的位置。在一個實施例中，數(shù)據(jù)處理單元計算故障點在高壓電力電纜中的位置的計算過程包括以下公式若Tt>T2,則Z1 =丨'( I 1I -V ;公式(i )
2
I - Cl' — / )v若T1CT2JlJf2= ^ ~公式(2)若T1=T2, IjllJA =L =—;公式(3)
1 2式中，T1為第一時間差值，T2為第二時間差值，L為高壓電力電纜的長度，h為第二脈沖從第二終端傳輸?shù)降谝唤K端的時間，t2為第一脈沖從第一終端傳輸?shù)降诙K端的時間，I^t2即為兩終端之間光信號傳輸時間與光電信號轉(zhuǎn)換時間之和(對于長度固定的光纖，ti=t2，且為定值)，I1為故障點離第一終端的距離，I2為故障點離第二終端的距離，V為故障行波在所述高壓電力電纜中的傳播速度。在一個實施例中，如圖2所示，第一終端包括第一行波采集裝置、第一計時時鐘、第一脈沖電平發(fā)生器以及第一光電轉(zhuǎn)換器。
所述第一行波采集裝置接收所述故障行波；所述第一計時時鐘在所述第一行波采集裝置接收到所述故障行波時啟動計時，在接收到所述第二脈沖時停止計時；所述第一脈沖電平發(fā)生器在所述第一行波采集裝置接收到所述故障行波時產(chǎn)生所述第一脈沖；所述第一光電轉(zhuǎn)換器對所述第一脈沖進行光電轉(zhuǎn)換。所述第二終端包括第二行波采集裝置、第二計時時鐘、第二脈沖電平發(fā)生器以及第二光電轉(zhuǎn)換器。所述第二行波采集裝置接收所述故障行波；所述第二計時時鐘在所述第二行波采集裝置接收到所述故障行波時啟動計時，在 接收到所述第一脈沖時停止計時；所述第二脈沖電平發(fā)生器在所述第二行波采集裝置接收到所述故障行波時產(chǎn)生所述第二脈沖；所述第二光電轉(zhuǎn)換器對所述第二脈沖進行光電轉(zhuǎn)換。為保證故障定位誤差不超過2米，準確檢測出故障行波到達時刻，優(yōu)選地，行波采集裝置的采樣率大于或等于100MHz。通常電流脈沖在電力電纜內(nèi)的傳播速度為160米/微秒。按照故障點計算誤差控制在2米范圍內(nèi)計算，優(yōu)選地，采用分辨率為Ins的計時時鐘。需要說明的是，第一終端與第二終端并不限定于使用上述器件，也可以采用其它器件來實現(xiàn)其功能。高壓電力電纜故障在線定位裝置采用上述結(jié)構(gòu)的第一終端和第二終端時，其具體工作原理如下高壓電力電纜的故障點放電時產(chǎn)生故障行波，故障行波以相同的波速度向電纜兩端傳遞，到達第一終端時，第一行波采集裝置接收到該故障行波，觸發(fā)第一計時時鐘開始計時，同時，第一脈沖電平發(fā)生器產(chǎn)生一個脈沖信號，經(jīng)過第一光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成光信號，再通過光纖向第二終端發(fā)送經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的脈沖信號。第二終端檢測到故障行波時，觸發(fā)第二計時時鐘開始計時，同時，第二脈沖電平發(fā)生器產(chǎn)生一個脈沖信號，經(jīng)過第二光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成光信號，再通過光纖向第一終端發(fā)送經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的脈沖信號。第一終端接收到第二終端發(fā)送過來的脈沖信號時停止計時，第二終端接收到第一終端發(fā)送過來的脈沖信號時停止計時(第一計時時鐘和第二計時時鐘初始值均為零)。由于故障點可能出現(xiàn)在電纜線路沿線任意位置，可能靠近第二終端，也可能靠近
第一終端。當靠近第一終端時，由于故障行波到達第一終端的距離比到達第二終端距離短，第一終端計時開始時間早，所以當兩個計時時鐘均停止下來時，第一計時時鐘數(shù)據(jù)比第二計時時鐘數(shù)據(jù)大；同理，當故障點靠近第二終端時，由于故障行波到達第二終端的距離比到達第一終端距離短，第二終端計時開始時間早，所以當兩個計時時鐘均停止下來時，第二計時時鐘數(shù)據(jù)比第一計時時鐘數(shù)據(jù)大。第一終端和第二終端分別將第一時間差值T1和第二時間差值T2,經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元通過數(shù)值判斷，取兩者間的較大的值進行故障點定位計
笪下面以故障點靠近第一終端為例，則選取第一終端的時間差值T1，將相關(guān)參數(shù)代入公式(I)計算I1，確定故障點離第一終端的距離。本發(fā)明的高壓電力電纜故障在線定位裝置還可以用于T型接線的高壓電力電纜中，參見圖3所示，在T接頭處，以及接頭各方向的高壓電力電纜端點處，分別設(shè)置第一終端和第二終端，即可實現(xiàn)對T型接線高壓電力電纜的在線實時監(jiān)測和故障定位。綜上所述，本發(fā)明的高壓電力電纜故障在線定位裝置具有以下明顯的有益效果(I)采用在線方式進行，對電纜絕緣故障進行快速準確判斷，不再需要將大量脈沖發(fā)射和信號檢測設(shè)備臨時運送到測量現(xiàn)場，減少了故障定位時間，提高了故障搶修效率，節(jié)約了成本。
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(2)定位系統(tǒng)采用故障時候輸電電纜本身產(chǎn)生是故障脈沖，無需將線路解口，由于不涉及故障波形的比對和分析，省去了復(fù)雜的識圖過程，無需借助故障波形分析經(jīng)驗和技術(shù)來判別故障點。故障信號的在線采集和系統(tǒng)的實時計算，實現(xiàn)實時故障定位。(3)整個故障定位過程不需要對系統(tǒng)接線做任何方式的操作和改變，解決了 GIS終端電纜線路和線上T接接線方式的高壓電力電纜線路故障定位困難問題。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種高壓電力電纜故障在線定位裝置，其特征在于，包括分別設(shè)于高壓電力電纜兩端的第一終端和第二終端，分別與所述第一終端和第二終端連接的數(shù)據(jù)處理單元； 所述第一終端和第二終端通過光纖連接； 所述第一終端接收故障點產(chǎn)生的故障行波，同時發(fā)送第一脈沖至所述第二終端，記錄接收到所述故障行波與第二脈沖之間的第一時間差值； 所述第二終端接收所述故障行波，同時發(fā)送第二脈沖至所述第一終端，記錄接收到所述故障行波與第一脈沖之間的第二時間差值； 所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述第一時間差值和第二時間差值計算故障點在所述高壓電力電纜中的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電力電纜故障在線定位裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元計算所述故障點在所述高壓電力電纜中的位置的計算過程包括
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電力電纜故障在線定位裝置，其特征在于，所述第一終端包括第一行波米集裝置、第一計時時鐘、第一脈沖電平發(fā)生器以及第一光電轉(zhuǎn)換器； 所述第一行波采集裝置接收故障點產(chǎn)生的故障行波； 所述第一計時時鐘在所述第一行波采集裝置接收到所述故障行波時啟動計時，在接收到所述第二脈沖時停止計時； 所述第一脈沖電平發(fā)生器在所述第一行波采集裝置接收到所述故障行波時產(chǎn)生所述第一脈沖； 所述第一光電轉(zhuǎn)換器對所述第一脈沖進行光電轉(zhuǎn)換； 所述第二終端包括第二行波采集裝置、第二計時時鐘、第二脈沖電平發(fā)生器以及第二光電轉(zhuǎn)換器； 所述第二行波采集裝置接收所述故障行波； 所述第二計時時鐘在所述第二行波采集裝置接收到所述故障行波時啟動計時，在接收到所述第一脈沖時停止計時； 所述第二脈沖電平發(fā)生器在所述第二行波采集裝置接收到所述故障行波時產(chǎn)生所述第二脈沖； 所述第二光電轉(zhuǎn)換器對所述第二脈沖進行光電轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓電力電纜故障在線定位裝置，其特征在于，所述行波采集裝置采樣電路的采樣率大于或等于IOOMHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電力電纜故障在線定位裝置，其特征在于，所述計時時鐘的分辨率為Ins。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓電力電纜故障在線定位裝置，包括設(shè)于高壓電力電纜兩端由光纖連接的第一終端和第二終端、數(shù)據(jù)處理單元；第一終端接收故障行波，同時發(fā)送第一脈沖至第二終端，記錄接收到故障行波與第二脈沖之間的第一時間差值；第二終端接收故障行波，同時發(fā)送第二脈沖至第一終端，記錄接收到故障行波與第一脈沖之間的第二時間差值；數(shù)據(jù)處理單元計算故障點的位置。通過本發(fā)明的技術(shù)，對高壓電力電纜的主絕緣狀態(tài)進行實時監(jiān)測，在電纜的主絕緣出現(xiàn)故障時，借助電力系統(tǒng)自身能量在故障點產(chǎn)生的脈沖波，實現(xiàn)兩端計時設(shè)備的可靠觸發(fā)，再結(jié)合計時數(shù)據(jù)分析計算獲得高壓電力電纜故障點位置，實現(xiàn)在線監(jiān)測、精確定位，故障定位的效率高、成本低。
文檔編號G01R31/08GK102818971SQ201210297868
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者劉毅剛, 孔德武, 許宇翔, 黃嘉盛, 鄭柒拾, 單魯平 申請人:廣州供電局有限公司, 上?；蹡|電氣設(shè)備有限公司