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：
本實(shí)用新型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
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
目前，高壓電纜絕緣故障點(diǎn)定位技術(shù)主要是采用基于離線測(cè)試的脈沖法，當(dāng)產(chǎn)生電纜故障時(shí)，先斷電，然后將電纜線路從系統(tǒng)中解開，再利用脈沖信號(hào)進(jìn)行電纜故障測(cè)距，測(cè)距以電纜線路的參數(shù)模型為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電纜施加脈沖信號(hào)，再由電壓電流行波信 號(hào)在電纜中傳播時(shí)間和速度計(jì)算出故障點(diǎn)距離。該方法存在明顯的缺點(diǎn)，在電纜發(fā)生故障后，需要把電纜解口退出運(yùn)行，然后把故障測(cè)量設(shè)備運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，布置測(cè)量設(shè)備和接線，才能開始測(cè)量；由于利用儲(chǔ)能電容對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行高壓脈沖沖擊，使故障點(diǎn)產(chǎn)生閃絡(luò)，因此儲(chǔ)能電容需要很大的容量，增加了測(cè)量設(shè)備的重量，同時(shí)由于儲(chǔ)能電容容量有限，部分故障點(diǎn)無(wú)法產(chǎn)生閃絡(luò)，可能導(dǎo)致測(cè)量失??；而且，當(dāng)終端是GIS的電纜時(shí)，則解口非常復(fù)雜，甚至無(wú)法進(jìn)行，從而無(wú)法進(jìn)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(diǎn)定位過程中效率較低、成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有的脈沖法在高壓電纜絕緣故障點(diǎn)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，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；所述第一終端包括第一行波采集裝置，以及分別與所述第一行波采集裝置連接的第一同步時(shí)鐘和信號(hào)發(fā)生器；所述第二終端包括第二同步時(shí)鐘，以及分別與所述第二同步時(shí)鐘連接的第二行波采集裝置和信號(hào)接收器；所述第一行波采集裝置和所述第二行波采集裝置與所述高壓電力電纜連接；所述第一同步時(shí)鐘和所述第二同步時(shí)鐘分別與數(shù)據(jù)處理單元連接； 所述信號(hào)發(fā)生器與所述信號(hào)接收器通過光纖連接。上述高壓電力電纜故障在線定位裝置，對(duì)高壓電力電纜的進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在電纜的主絕緣出現(xiàn)故障時(shí)，借助電力系統(tǒng)自身能量在故障點(diǎn)產(chǎn)生的脈沖波，實(shí)現(xiàn)兩端計(jì)時(shí)設(shè)備的可靠觸發(fā)，再結(jié)合計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)分析計(jì)算獲得高壓電力電纜故障點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、精確定位，故障定位的效率高、成本低。

圖1為一個(gè)實(shí)施例的高壓電力電纜故障在線定位裝置結(jié)構(gòu)圖；[0014]圖2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(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的高壓電力電纜故障在線定位裝置的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)描述。圖1示出了一個(gè)實(shí)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，分別與第一終端和第二終端連接的數(shù)據(jù)處理單元；所述第一終端包括第一行波采集裝置，以及分別與所述第一行波采集裝置連接的第一同步時(shí)鐘和信號(hào)發(fā)生器；所述第二終端包括第二同步時(shí)鐘，以及分別與所述第二同步時(shí)鐘連接的第二行波采集裝置和信號(hào)接收器；所述第一行波采集裝置和所述第二行波采集裝置與所述高壓電力電纜連接；所述第一同步時(shí)鐘和所述第二同步時(shí)鐘分別與數(shù)據(jù)處理單元連接；所述信號(hào)發(fā)生器與所述信號(hào)接收器通過光纖連接。其主要工作原理是所述第一行波采集裝置接收故障點(diǎn)產(chǎn)生的故障行波；所述第一同步時(shí)鐘記錄所述第一行波采集裝置接收到所述故障行波時(shí)的第一時(shí)亥IJ，同時(shí)觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器發(fā)送對(duì)時(shí)信號(hào)至所述信號(hào)接收器；所述第二行波采集裝置接收所述故障行波；所述第二同步時(shí)鐘記錄所述第二行波采集裝置接收到所述故障行波時(shí)的第二時(shí)刻；所述信號(hào)接收器接收到所述對(duì)時(shí)信號(hào)時(shí)觸發(fā)所述第二同步時(shí)鐘記錄第三時(shí)刻；所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述第一時(shí)刻、第二時(shí)刻及第三時(shí)刻計(jì)算故障點(diǎn)在所述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)讀取第一同步時(shí)鐘記錄的第一時(shí)刻和第二同步時(shí)鐘記錄的第二時(shí)刻和第三時(shí)刻，根據(jù)第一時(shí)刻和第三時(shí)刻計(jì)算出第一同步時(shí)鐘與第二同步時(shí)鐘之間的對(duì)時(shí)差值，由于第一終端和第二終端通過光纖連接進(jìn)行時(shí)間同步，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(shí)刻與第二時(shí)刻之間的時(shí)間差及相關(guān)已知量即可計(jì)算故障點(diǎn)在高壓電力電纜中的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算故障點(diǎn)在高壓電力電纜中的位置的計(jì)算過程包括以下公式
j i + [(/, —Ι. ) — ΑΙ ]vI1 =^LV1 二,--公式(I)
2 ；Δ T=tr (t3-T0)式中，為第一時(shí)刻，t2為第二時(shí)刻，t3為第三時(shí)刻，ΔΤ為第一同步時(shí)鐘與第二同步時(shí)鐘之間的對(duì)時(shí)差值，T0為對(duì)時(shí)信號(hào)由信號(hào)發(fā)生器傳輸至信號(hào)接收器所耗費(fèi)的時(shí)間，L為高壓電力電纜的長(zhǎng)度，I1為故障點(diǎn)離第一終端的距離，V為故障行波在所述高壓電力電纜中的傳播速度。[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，高壓電力電纜故障在線定位裝置具體工作原理如下在高壓電力電纜的故障點(diǎn)放電時(shí)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(dá)第一終端時(shí)，第一行波采集裝置接收到該故障行波，觸發(fā)第一同步時(shí)鐘記錄到達(dá)時(shí)的第一時(shí)刻h，第二終端檢測(cè)到故障行波時(shí)，觸發(fā)第二同步時(shí)鐘記錄到達(dá)時(shí)的第二時(shí)刻t2 ;第一行波采集裝置接收到在故障行波后，同時(shí)觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器通過光纖發(fā)送對(duì)時(shí)信號(hào)至信號(hào)接收器，信號(hào)接收器接收到對(duì)時(shí)信號(hào)時(shí)觸發(fā)第二同步時(shí)鐘記錄第三時(shí)刻t3。由于故障點(diǎn)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(dāng)靠近第一終端時(shí)，由于故障行波到達(dá)第一終端的距離比到達(dá)第二終端距離短，第一終端計(jì)時(shí)記錄的第一時(shí)刻早，所以當(dāng)兩個(gè)同步時(shí)鐘均記錄到故障行波到達(dá)時(shí)刻后，第一同步時(shí)鐘數(shù)據(jù)比第二同步時(shí)鐘數(shù)據(jù)大；同理，當(dāng)靠近第二終端時(shí)，由于故障行波到達(dá)第二終端的距離比到達(dá)第一終端距離短，第二終端計(jì)時(shí)記錄的第二時(shí)刻早，所以當(dāng)兩個(gè)同步時(shí)鐘均記錄到故障行波到達(dá)時(shí)刻后，第一同步時(shí)鐘數(shù)據(jù)比第二同步時(shí)鐘數(shù)據(jù)小?？紤]到設(shè)備或系統(tǒng)原因，兩時(shí)鐘可能存在誤差，通過兩時(shí)鐘進(jìn)行對(duì)時(shí)即可消除上述誤差，然后利用公式(I)計(jì)算I1，確定故障點(diǎn)離第一終端的距離。本實(shí)用新型由于采用了光纖進(jìn)行對(duì)時(shí)，所以能夠保證第一同步時(shí)鐘和第二同步時(shí)鐘之間時(shí)間的精確同步，而且，采用光纖進(jìn)行同步，相對(duì)于采用GPS的同步，在達(dá)到納秒級(jí)別的精度時(shí)，具有明顯的成本低、穩(wěn)定性好、精度高的顯著優(yōu)點(diǎn)。為保證故障定位誤差不超過2米，準(zhǔn)確檢測(cè)出故障行波到達(dá)時(shí)刻，優(yōu)選地，第一行波采集裝置、第二行波采集裝置的采樣電路的采樣率大于或等于100MHz，且必須有穩(wěn)定的從觸發(fā)到輸出的延遲時(shí)間。 電流脈沖在電力電纜內(nèi)的傳播速度為160米/微秒左右。按照故障點(diǎn)計(jì)算誤差控制在2米范圍內(nèi)計(jì)算，優(yōu)選地，第一同步時(shí)鐘、第二同步時(shí)鐘采用分辨率為Ins的同步時(shí)鐘。本實(shí)用新型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2所示，在T接頭處，以及接頭各方向的高壓電力電纜端點(diǎn)處，分別設(shè)置第一終端和第二終端，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)T型接線高壓電力電纜的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障定位。綜上所述，本實(shí)用新型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(jìn)行，對(duì)電纜絕緣故障進(jìn)行快速準(zhǔn)確判斷，不再需要將大量脈沖發(fā)射和信號(hào)檢測(cè)設(shè)備臨時(shí)運(yùn)送到測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，減少了故障定位時(shí)間，提高了故障搶修效率，節(jié)約了成本。(2)定位系統(tǒng)采用故障時(shí)候輸電電纜本身產(chǎn)生是故障脈沖，無(wú)需將線路解口，由于不涉及故障波形的比對(duì)和分析，省去了復(fù)雜的識(shí)圖過程，無(wú)需借助故障波形分析經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)來判別故障點(diǎn)，傳感器的觸發(fā)和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障定位。(3)整個(gè)故障定位過程不需要對(duì)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(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
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； 所述第一終端包括第一行波采集裝置，以及分別與所述第一行波采集裝置連接的第一同步時(shí)鐘和信號(hào)發(fā)生器； 所述第二終端包括第二同步時(shí)鐘，以及分別與所述第二同步時(shí)鐘連接的第二行波采集裝置和信號(hào)接收器； 所述第一行波采集裝置和所述第二行波采集裝置與所述高壓電力電纜連接； 所述第一同步時(shí)鐘和所述第二同步時(shí)鐘分別與數(shù)據(jù)處理單元連接； 所述信號(hào)發(fā)生器與所述信號(hào)接收器通過光纖連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電力電纜故障在線定位裝置，其特征在于，所述第一行波采集裝置、第二行波采集裝置的采樣電路的采樣率大于或等于100MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電力電纜故障在線定位裝置，其特征在于，所述第一同步時(shí)鐘、第二同步時(shí)鐘的分辨率為Ins。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種高壓電力電纜故障在線定位裝置，包括在高壓電力電纜兩端的第一終端和第二終端、數(shù)據(jù)處理單元；第一終端包括第一行波采集裝置，以及第一同步時(shí)鐘和信號(hào)發(fā)生器；第二終端包括第二同步時(shí)鐘，以及第二行波采集裝置和信號(hào)接收器；第一行波采集裝置和第二行波采集裝置與高壓電力電纜連接；第一同步時(shí)鐘和第二同步時(shí)鐘分別與數(shù)據(jù)處理單元連接；信號(hào)發(fā)生器與信號(hào)接收器通過光纖連接。通過本實(shí)用新型的技術(shù)，在電纜的主絕緣出現(xiàn)故障時(shí)，借助電力系統(tǒng)自身能量在故障點(diǎn)產(chǎn)生的脈沖波，實(shí)現(xiàn)兩端計(jì)時(shí)設(shè)備的可靠觸發(fā)，再結(jié)合計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)分析計(jì)算獲得高壓電力電纜故障點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、精確定位，故障定位的效率高、成本低。
文檔編號(hào)G01R31/08GK202837474SQ20122041486
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:廣州供電局有限公司, 上?；蹡|電氣設(shè)備有限公司