專利名稱：高壓電力電纜故障在線定位裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電纜故障定位技術，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：
目前，高壓電纜絕緣故障點定位技術主要是采用基于離線測試的脈沖法，當產生電纜故障時，先斷電，然后將電纜線路從系統中解開，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模型為基礎，通過現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，在電纜發生故障后，需要把電纜解口退出運行，然后把故障測量設備運到現場，布置測量設備和接線，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，使故障點產生閃絡，因此儲能電容需要很大的容量，增加了測量設備的重量，同時由于儲能電容容量有限，部分故障點無法產生閃絡，可能導致測量失敗；而且，當終端是GIS的電纜時，則解口非常復雜，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，導致現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。
實用新型內容基于此，有必要針對現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據處理單元；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鐘和信號發生器；所述第二終端包括第二同步時鐘，以及分別與所述第二同步時鐘連接的第二行波采集裝置和信號接收器；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；所述第一同步時鐘和所述第二同步時鐘分別與數據處理單元連接； 所述信號發生器與所述信號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，對高壓電力電纜的進行實時監測，在電纜的主絕緣出現故障時，借助電力系統自身能量在故障點產生的脈沖波，實現兩端計時設備的可靠觸發，再結合計時數據分析計算獲得高壓電力電纜故障點位置，實現在線監測、精確定位，故障定位的效率高、成本低。
圖1為一個實施例的高壓電力電纜故障在線定位裝置結構圖；[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構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型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1示出了一個實施例的高壓電力電纜故障在線定位裝置結構圖，包括分別設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據處理單元；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鐘和信號發生器；所述第二終端包括第二同步時鐘，以及分別與所述第二同步時鐘連接的第二行波采集裝置和信號接收器；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；所述第一同步時鐘和所述第二同步時鐘分別與數據處理單元連接；所述信號發生器與所述信號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產生的故障行波；所述第一同步時鐘記錄所述第一行波采集裝置接收到所述故障行波時的第一時亥IJ，同時觸發信號發生器發送對時信號至所述信號接收器；所述第二行波采集裝置接收所述故障行波；所述第二同步時鐘記錄所述第二行波采集裝置接收到所述故障行波時的第二時刻；所述信號接收器接收到所述對時信號時觸發所述第二同步時鐘記錄第三時刻；所述數據處理單元根據所述第一時刻、第二時刻及第三時刻計算故障點在所述高壓電力電纜中的位置。具體地，數據處理單元通過通信網絡讀取第一同步時鐘記錄的第一時刻和第二同步時鐘記錄的第二時刻和第三時刻，根據第一時刻和第三時刻計算出第一同步時鐘與第二同步時鐘之間的對時差值，由于第一終端和第二終端通過光纖連接進行時間同步，故障行波在所述高壓電力電纜中的傳播速度已知，所以，根據第一時刻與第二時刻之間的時間差及相關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，數據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
j i + [(/, —Ι. ) — ΑΙ ]vI1 =^LV1 二,--公式(I)
2 ；Δ T=tr (t3-T0)式中，為第一時刻，t2為第二時刻，t3為第三時刻，ΔΤ為第一同步時鐘與第二同步時鐘之間的對時差值，T0為對時信號由信號發生器傳輸至信號接收器所耗費的時間，L為高壓電力電纜的長度，I1為故障點離第一終端的距離，V為故障行波在所述高壓電力電纜中的傳播速度。[0034]在一個實施例中，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放電時產生故障行波，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，觸發第一同步時鐘記錄到達時的第一時刻h，第二終端檢測到故障行波時，觸發第二同步時鐘記錄到達時的第二時刻t2 ;第一行波采集裝置接收到在故障行波后，同時觸發信號發生器通過光纖發送對時信號至信號接收器，信號接收器接收到對時信號時觸發第二同步時鐘記錄第三時刻t3。由于故障點可能出現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，第一終端計時記錄的第一時刻早，所以當兩個同步時鐘均記錄到故障行波到達時刻后，第一同步時鐘數據比第二同步時鐘數據大；同理，當靠近第二終端時，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，第二終端計時記錄的第二時刻早，所以當兩個同步時鐘均記錄到故障行波到達時刻后，第一同步時鐘數據比第二同步時鐘數據小。考慮到設備或系統原因，兩時鐘可能存在誤差，通過兩時鐘進行對時即可消除上述誤差，然后利用公式(I)計算I1，確定故障點離第一終端的距離。本實用新型由于采用了光纖進行對時，所以能夠保證第一同步時鐘和第二同步時鐘之間時間的精確同步，而且，采用光纖進行同步，相對于采用GPS的同步，在達到納秒級別的精度時，具有明顯的成本低、穩定性好、精度高的顯著優點。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，且必須有穩定的從觸發到輸出的延遲時間。 電流脈沖在電力電纜內的傳播速度為160米/微秒左右。按照故障點計算誤差控制在2米范圍內計算，優選地，第一同步時鐘、第二同步時鐘采用分辨率為Ins的同步時鐘。本實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處，分別設置第一終端和第二終端，即可實現對T型接線高壓電力電纜的在線實時監測和故障定位。綜上所述，本實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射和信號檢測設備臨時運送到測量現場，減少了故障定位時間，提高了故障搶修效率，節約了成本。(2)定位系統采用故障時候輸電電纜本身產生是故障脈沖，無需將線路解口，由于不涉及故障波形的比對和分析，省去了復雜的識圖過程，無需借助故障波形分析經驗和技術來判別故障點，傳感器的觸發和系統的實時計算，實現實時故障定位。(3)整個故障定位過程不需要對系統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實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求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據處理單元； 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鐘和信號發生器； 所述第二終端包括第二同步時鐘，以及分別與所述第二同步時鐘連接的第二行波采集裝置和信號接收器； 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； 所述第一同步時鐘和所述第二同步時鐘分別與數據處理單元連接； 所述信號發生器與所述信號接收器通過光纖連接。
2.根據權利要求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.根據權利要求1所述的高壓電力電纜故障在線定位裝置，其特征在于，所述第一同步時鐘、第二同步時鐘的分辨率為Ins。
專利摘要本實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、數據處理單元；第一終端包括第一行波采集裝置，以及第一同步時鐘和信號發生器；第二終端包括第二同步時鐘，以及第二行波采集裝置和信號接收器；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；第一同步時鐘和第二同步時鐘分別與數據處理單元連接；信號發生器與信號接收器通過光纖連接。通過本實用新型的技術，在電纜的主絕緣出現故障時，借助電力系統自身能量在故障點產生的脈沖波，實現兩端計時設備的可靠觸發，再結合計時數據分析計算獲得高壓電力電纜故障點位置，實現在線監測、精確定位，故障定位的效率高、成本低。
文檔編號G01R31/08GK202837474SQ20122041486
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者劉毅剛, 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, 上海慧東電氣設備有限公司