[發明專利]一種基于傳遞函數法的電力電纜故障定位方法

有效

• 申請號: 201210005154.0
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102565634A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 喇元;田立斌;葉加驊
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/11
• 分類號: G01R31/11
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及電力電纜故障定位技術，具體涉及一種基于傳遞函數法的電力電纜故障定位方法。

背景技術

隨著我國電網規模的擴大和各種大型電力工程的建設，高壓電力電纜線路已大量使用。對電力電纜故障的診斷與查找也是當前電力建設的一個重要問題，目前普遍使用的獲取時間差的方法，通常是測量信號具有特征的某一點的時間，然后直接將不同接收點的對應時間進行相減獲得。現有技術中，使用上述獲取時間差的方法，將行波法運用于電力電纜故障定位的主要包括單端行波法和雙端行波法，對于單端行波法，上述方法很難做到采集到的原始信號與反射信號之間的同步；而采用雙端行波法時，又導致成本過高。現有的現場投入使用的電力電纜監測故障定位裝置中，經常發生定位誤差較大，有時甚至無法有效識別行波信號。究其原因主要有：

1、行波信號在電纜的傳輸過程中會發生散射、衍射現象。

2、由于受到介質損耗及傳輸阻抗不匹配等原因會導致波形隨著傳輸距離的增加波形的幅值會衰減，波形寬度也會變寬。

利用行波法進行故障定位時，其重點和難點在于確定原始脈沖與反射脈沖間的時間差。根據上述原因，本發明提出了利用傳遞函數法對電力電纜故障定位，本法也可適用于其它通信電纜的故障定位，但是需根據不同的材質采用不同的測量裝置進行校準信號與測試信號的采集。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種基于傳遞函數法的電力電纜故障定位的測量方法，本方法對電力電纜故障的定位測量誤差和局限性小、操作簡單，無需采集多端數據，確定時間差的方法簡單且可取得很好的效果。

本方法的實施對于電力電纜故障的定位和當前電網實施自動化都是一條新途徑。

解決上述技術問題，本發明采取如下的技術方案：

一種基于傳遞函數法的電力電纜故障定位方法，包括以下幾個步驟：

S1：通過測量裝置從電力電纜的一端輸入校準脈沖信號獲取校準脈沖信號的校準原始脈沖與校準反射脈沖，求出校準模型的校準傳遞函數；

S2：結合已保存的校準信號對電力電纜進行測試，通過測量裝置從電力電纜的一端輸入不同電壓等級的測試電壓獲取測試脈沖信號的測試原始脈沖與測試反射脈沖，求出測試模型的測試傳遞函數；與此同時需選取最佳的校準信號，選擇方法：根據測試脈沖信號對應的局部放電量的最大值a，從所有的校準信號（b1,b2,……bn）中選取|bi-a|最小值對應的校準信號bi即為最佳的校準信號；

S3：確定測試反射脈沖的波形函數，查找與測試原始脈沖匹配的測試反射脈沖；

S4：根據測試原始脈沖與測試反射脈沖之間的時間差確定故障位置。

所述的步驟S1中的求出校準模型的校準傳遞函數的步驟包括：

S1-1用零點檢測法，提取出校準原始脈沖對應的時間序列r(t)作為校準模型的輸入信號，提取出校準反射脈沖對應的時間序列f(t)作為校準模型的輸出信號；

S1-2作拉普拉斯變換得到f(t),r(t)的拉普拉斯變換F(S)與R(S)；

S1-3求出校準模型的傳遞函數L(s)=F(s)/R(s)，L(S)即為同等局部放電量下信號傳輸2L電纜長度對應的校準傳遞函數。

所述的步驟S2中的求出測試模型的測試傳遞函數步驟包括：

S2-1、加壓：采集不同電壓等級對應的測試脈沖信號并保存，與此同時需選取最佳的校準信號；?

S2-2提取出各測試原始脈沖對應的時間序列R’(t)，并作拉普拉斯變換得到R’(S)；

S2-3確定測試模型的測試傳遞函數：由故障位置產生的測試脈沖信號函數為X（S），X(S)傳輸了L-x，對應的傳遞函數為A(S)；X(S)傳輸了2L-x，對應的傳遞函數為B(S)，根據A（S）與B(S)與L（S）的關系求出測試模型的測試傳遞函數：

F’（s）/R’(s)=B(s)/A(s)=????????????????????????????????????????????????

????????其中A、B、C、D的確定需通過實驗方法得到，不同的電纜對應的值有所不同。

所述的步驟S3包括：

S3-1確定測試反射脈沖的波形函數：已知測試原始脈沖的波形函數和測試模型的測試傳遞函數，可求得測試反射脈沖的拉普拉斯變換F’(S)，進行反拉普拉斯變換即可求得測試反射脈沖的波形函數;

S3-2查找相應的反射脈沖：在距原始脈沖2L的波形范圍內進行匹配，且查找到的反射脈沖f(t)需滿足以下要求：

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