[發明專利]雙極性脈沖輸出的三相電纜中間接頭定位裝置及定位方法

在審

• 申請號: 202211030337.8
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115825605A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 林福昌;余煜輝;李柳霞;李化;劉毅;王燕;張欽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 汪潔麗

本發明公開了一種三相電纜中間接頭定位方法，包括：同時從三相電纜測量首端向其中任意兩相分別輸入正極性脈沖和負極性脈沖；分別于測量首端處采集對應兩相的第一波過程波形和第二波過程波形；對第一波過程波形和第二波過程波形并求差值，識別反射波，并根據反射波到達測量首端的時間以及行波在電纜上的傳播波速計算對應接頭距離測量首端的位置。本發明同時還公開了一種實現上述定位方法的定位裝置。通過同時向被測三相電纜中的兩相輸入極性相反的測試脈沖，采集兩相首端處的波過程波形并作差值處理，可以增大反射波的強度，消除或減弱環境噪聲所帶來的影響，從而提高接頭處的反射波識別度，減少接頭誤判、漏判的情況。

技術領域

本發明屬于電纜檢測技術領域，更具體地，涉及一種雙極性脈沖輸出的三相電纜中間接頭定位裝置及定位方法。

背景技術

電力電纜由于其獨特的優點，廣泛地應用于城市配電網中。但是在其投入運行后，由于其深埋地下、受到多種不利因素的影響，有時會發生故障、影響供電可靠性。其中，電纜中間接頭用于連接兩段電纜，是電纜整體結構的不連續處，同樣是電纜絕緣薄弱位置，因此電纜的運行故障大多發生在電纜附件，特別是電纜中間接頭上，國家電網就曾統計過電力電纜的故障情況，結果表明七成以上的電纜運行故障是由電纜附件特別是電纜接頭的故障所引起的。因此，在電路出現故障后，會優先排查電纜接頭，此時，需要對電纜接頭進行定位。

近年來，時域反射法(TDR)被廣泛地應用于電纜接頭的定位中。TDR利用電力電纜與中間接頭處的波阻抗不匹配、行波在中間接頭的首端和尾端均會發生折反射的原理定位中間接頭，在脈沖輸出端采集波過程的波形，計算得到每個中間接頭處的反射波到達時間，結合行波在電纜上的傳播波速即可計算每個中間接頭距測量首端的位置。然而實際應用中，現場的噪聲復雜，且隨著接頭距離的增加，入射波的信號強度逐漸降低，導致接頭處的反射波信號強度隨之逐漸降低，甚至會淹沒在噪聲信號中難以被識別，容易造成遺漏甚至誤判的情況。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種雙極性脈沖輸出的三相電纜中間接頭定位裝置及定位方法，其目的在于提高三相電纜中間接頭定位精度。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種雙極性脈沖輸出的三相電纜中間接頭定位裝置，包括：

雙極性脈沖生成單元，具有正極性輸出端和負極性輸出端，用于同時生成正極性脈沖和負極性脈沖，所述正極性輸出端用于向三相電纜中的其中一相發送正極性脈沖，所述負極性輸出端用于向三相電纜中的其中另一相發送負極性脈沖；

數據采集單元，分別采集所述正極性輸出端的第一波過程波形和所述負極性輸出端的第二波過程波形；

數據處理單元，用于獲取所述第一波過程波形和第二波過程波形并求差值，識別反射波，并根據反射波的到達時間以及行波在電纜上的傳播波速計算對應接頭距離測量首端的位置。

在其中一個實施例中，所述雙極性脈沖生成單元包括依次電連接的直流電源、脈沖形成線、可控開關、極性翻轉線；其中，所述可控開關用于控制脈沖形成線和極性翻轉線的連通狀態，在啟動所述直流電源后，當所述可控開關斷開時，所述直流電源向所述脈沖形成線充電，當所述可控開關導通瞬間，所述脈沖形成線向所述極性翻轉線輸出脈沖信號；所述極性翻轉線用于翻轉脈沖信號以同時生成正極性脈沖和負極性脈沖。

在其中一個實施例中，所述脈沖形成線包括長度相同且波阻抗相同的第一同軸線纜和第二同軸線纜，所述第一同軸線纜的線芯和第二同軸線纜的線芯相連，所述第一同軸線纜的屏蔽層和第二同軸線纜的屏蔽層相連且接地。

在其中一個實施例中，所述極性翻轉線包括長度相同的第三同軸線纜和第四同軸線纜，第一至第四線纜的波阻抗均相同，所述第三同軸線纜的線芯與第四同軸線纜的屏蔽層相連并與所述可控開關相連，所述第三同軸線纜的屏蔽層接地并與第四同軸線纜的線芯相連，從所述第三同軸線纜的輸出端引出所述正極性輸出端，從所述第四同軸線纜的輸出端引出所述負極性輸出端。