電力電纜故障點定位方法與系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種電力電纜故障點定位方法與系統，首先，設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設，當電力電纜發生故障時，在電力電纜的一端施加電壓脈沖，以使電力電纜在故障點處被擊穿，通過光纖監測電力電纜在被擊穿時產生的振動，采集光纖監測電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據，根據振動數據計算所述電力電纜故障點位置。整個定位過程簡單、快速，光纖能夠準確采集電力電纜的振動數據并且傳輸回處理，確保整個定位過程的有效與準確。
【專利說明】電力電纜故障點定位方法與系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電纜【技術領域】，特別是涉及電力電纜故障點定位方法與系統。
【背景技術】
[0002]城市電網供電系統的電纜存在四大特點:第一，電力電纜分布分散和廣泛；第二，電力電纜深埋在地下，只能通過標識判斷電纜的位置；第三，電纜遭到破壞跳閘后，恢復送電的時間長；第四，電纜敷設形式多變，部分電纜埋設于馬路中間，難以進行故障點定位。
[0003]這些因素導致電纜頻頻受到外力破壞，而且影響面甚廣。為了避免電纜受到外力破壞，每年需要花費大量的人力、物力對電纜進行巡視。因此，為了節約巡視成本，有必要開發一套電纜故障點定位方法與系統。
[0004]國內外的電纜故障點測試儀器一般采用電橋法、電壓比較法、行波反射法為基礎進行儀器的研發與更新，這些方法都需要借助大量的測試儀器，其定位過程多數都需要依次經過以下復雜的流程:確定電纜故障類型、預定位、精確定位、確定位置，這些方法雖能最終確定故障點的位置，但是這種測量方法的流程所需時間較長，延后了搶修故障點的時間，效率低，無法快速定位出電力電纜的故障點。
【發明內容】
[0005]基于此，有必要針對一般電力電纜故障點定位方法復雜、效率低、無法快速定位的問題，提供一種簡單、有效的定位電力電纜故障點的方法與系統。
[0006]一種電力電纜故障點定位方法，包括步驟:
[0007]設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設；
[0008]當所述電力電纜發生故障時，在所述電力電纜的一端施加電壓脈沖，以使所述電力電纜在故障點處被擊穿；
[0009]通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據；
[0010]根據所述振動數據計算所述電力電纜故障點位置。
[0011]一種電力電纜故障點定位系統，包括:
[0012]設置模塊，用于設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設；
[0013]電壓脈沖加載模塊，用于當所述電力電纜發生故障時，在所述電力電纜的一端施加電壓脈沖，以使所述電力電纜在故障點處被擊穿；
[0014]采集模塊，用于通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據；
[0015]計算模塊，用于根據所述振動數據計算所述電力電纜故障點位置。
[0016]本發明電力電纜故障點定位方法與系統，其定位電力電纜故障點位置的原理是:當傳感光纖的某個位置受到振動或壓力變化時，傳感光纖內激光信號的相位會發生改變，通過相位差可以計算出故障點與施加信號點的距離，整個定位過程簡單、快速，光纖能夠準確采集電力電纜的振動數據并且傳輸回處理，確保整個定位過程的有效與準確。另外，在故障點定位過程中，只需要當電力電纜發生時，施加可以使電力電纜在故障點處被擊穿的電壓脈沖，保護了電力電纜中正常工作的部分，并且提高了故障點定位的效率，降低了故障點定位的實施成本。綜上所述，本發明電力電纜故障點定位方法是一種簡單且有效的電力電纜故障點定位方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明電力電纜故障點定位方法第一個實施例的流程示意圖；
[0018]圖2為本發明電力電纜故障點定位方法第二個實施例的流程示意圖；
[0019]圖3為本發明電力電纜故障點定位系統第一個實施例的結構示意圖；
[0020]圖4為本發明電力電纜故障點定位系統第二個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下根據附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅僅用以解釋本發明，并不限定本發明。
[0022]如圖1所示，一種電力電纜故障點定位方法，包括步驟:
[0023]S200:設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設。
[0024]光纖是一定數量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護套，有的還包覆外護層，用以實現光信號傳輸的一種通信線路；電纜是由幾根或幾組導線每組至少兩根絞合而成的類似繩索的電纜，每組導線之間相互絕緣，并常圍繞著一根中心扭成，整個外面包有高度絕緣的覆蓋層。這個步驟將光纖與電力電纜緊貼敷設，這樣做的目的是最大限度的將電力電纜的振動信號或故障時電能能量傳遞給光纖，為接下來的步驟做好準備，同時緊貼鋪使得光纖第一時間感應到電力電纜的變化，減少了反應時間提高了效率。
[0025]S400:當所述電力電纜發生故障時，在所述電力電纜的一端施加電壓脈沖，以使所述電力電纜在故障點處被擊穿。
[0026]在這里，可以施加合理的電壓脈沖強度使電力電纜在故障點處被擊穿，這個合理的電壓脈沖強度可以通過試驗測量得出，一般是施加高壓電壓脈沖，可以采用高壓脈沖發射設備向電力電纜施加高壓脈沖。只有在電力電纜發生故障的時候才施加能夠使電力電纜在故障點被擊穿的電壓脈沖，可以很好的保護電力電纜正常工作的部分，也能夠提高故障點定位的效率、降低故障點定位實施成本。
[0027]S600:通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據。
[0028]當外界有振動作用于傳感光纖時，引起光纖纖芯發生形變，導致纖芯長度和折射率發生變化，光纖中光的相位發生變化。當光在光纖中傳輸時，由于光子與纖芯晶格間發生作用，不斷向后傳輸瑞利散光。當外界有振動時發生時，背向瑞利散射光的相位隨之發生變化，采集這些攜帶待解振動信息的信號光，即獲得振動數據。
[0029]S800:根據所述振動數據計算所述電力電纜故障點位置。
[0030]根據采集到的振動數據，計算即可得出電力電纜故障點位置。對于振動數據的采集以及故障點位置的計算可以選用光纖振動傳感系統。
[0031]本發明電力電纜故障點定位方法，其定位電力電纜故障點位置的原理是:當傳感光纖的某個位置受到振動或壓力變化時，傳感光纖內激光信號的相位會發生改變，通過相位差可以計算出故障點與施加信號點的距離，整個定位過程簡單、快速，光纖能夠準確采集電力電纜的振動數據并且傳輸回處理，確保整個定位過程的有效與準確。另外，在故障點定位過程中，只需要當電力電纜發生時，施加可以使電力電纜在故障點處被擊穿的電壓脈沖，保護了電力電纜中正常工作的部分，并且提高了故障點定位的效率，降低了故障點定位的實施成本。綜上所述，本發明電力電纜故障點定位方法是一種簡單且有效的電力電纜故障點定位方法。
[0032]如圖2所示,在其中一個實施例中,所述步S600具體包括:
[0033]S620:設置光纖振動傳感系統,將所述光纖振動傳感系統與所述光纖連接；
[0034]S640:通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，利用所述光纖振動傳感系統采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據。
[0035]這里所說的光纖振動傳感系統是一種光時域反射技術和光纖干涉技術發展而成的先進的光纖傳感技術，它同時具有光時域反射技術精度高和光纖干涉技術靈敏度高的特點，常被用于石油管道、國防光纜通訊光纜、鐵路沿線、能源及安全等場所。
[0036]如圖2所示，在其中一個實施例中，所述步驟S200具體包括步驟:
[0037]S220:檢測所述電力電纜運行環境，確定光纖在當前運行環境中傳播信號的衰減程度，其中，所述電力電纜運行環境包括土壤、隧道和管道環境；
[0038]S240:根據所述光纖在當前運行環境中傳播信號的衰減程度，確定敷設光纖的長度；
[0039]S260:將已定長度的所述光纖與所述電力電纜緊貼敷設。
[0040]光纖只在有限長度范圍才能準確傳輸光信號，當超過這個長度范圍時，其傳輸的數據就會嚴重衰減，出現較大的誤差，無法用來進行準確定位。另外光纖傳播信號的衰減程度與光纖當前運行環境有關，而光纖的運行又是隨著電力電纜的運行而變化的，所以還需要檢測電力電纜當前運行環境。顯然在本實施例中，充分考慮外界因素對電力電纜定位精度的影響，能夠有效提高本發明電力電纜故障點定位方法定位的準確性。
[0041]在其中一個實施例中，所述步驟設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設具體為:
[0042]設置光纖，將所述光纖與所述電力電纜平行緊貼敷設。
[0043]光纖與電力電纜平行緊貼敷設，能夠使光纖更快速、更準確采集電力電纜的振動情況。
[0044]在其中一個實施例中，所述光纖振動傳感系統為分布式光纖振動傳感系統。
[0045]分布式光纖振動傳感系統是一種應用范圍最廣的光纖振動傳感系統，這個系統包括光信號解調儀、數據分析儀和計算機，其中光信號解調議、數據分析儀必須具有將傳感光纜探測的帶有外界振動信息的光信號，經過光電轉換和初步信號處理，導入進入計算機系統的功能。計算機的功能軟件必須具有結合所探測傳感信號的特點從復雜信息中提取所振動信息的功能。
[0046]如圖3所示，一種電力電纜故障點定位系統，包括:[0047]設置模塊100，用于設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設；
[0048]電壓脈沖加載模塊200，用于當所述電力電纜發生故障時，在所述電力電纜的一端施加電壓脈沖，以使所述電力電纜在故障點處被擊穿；
[0049]采集模塊300，用于通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據；
[0050]計算模塊400，用于根據所述振動數據計算所述電力電纜故障點位置。
[0051]本發明電力電纜故障點定位系統，其定位電力電纜故障點位置的原理是:當傳感光纖的某個位置受到振動或壓力變化時，傳感光纖內激光信號的相位會發生改變，通過相位差可以計算出故障點與施加信號點的距離，整個定位過程簡單、快速，光纖能夠準確采集電力電纜的振動數據并且傳輸回處理，確保整個定位過程的有效與準確。另外，在故障點定位過程中，只需要當電力電纜發生時，施加可以使電力電纜在故障點處被擊穿的電壓脈沖，保護了電力電纜中正常工作的部分，并且提高了故障點定位的效率，降低了故障點定位的實施成本。綜上所述，本發明電力電纜故障點定位系統是一種簡單且有效的電力電纜故障點定位系統。
[0052]如圖4所示,在其中一個實施例中,所述采集模塊300具體包括:
[0053]配置單元320，用于設置光纖振動傳感系統，將所述光纖振動傳感系統與所述光纖連接；
[0054]采集單元340，用于通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，利用所述光纖振動傳感系統采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據。
[0055]如圖4所示，在其中一個實施例中，所述設置模塊100具體包括:
[0056]運行環境檢測單元120，用于檢測所述電力電纜運行環境，確定光纖在當前運行環境中傳播信號的衰減程度，其中，所述電力電纜運行環境包括土壤、隧道和管道環境；
[0057]光纖長度確定單元140，用于根據所述光纖在當前運行環境中傳播信號的衰減程度，確定敷設光纖的長度；
[0058]敷設單元160，用于將已定長度的所述光纖與所述電力電纜緊貼敷設。
[0059]在其中一個實施例中，所述光纖振動傳感系統為分布式光纖振動傳感系統。
[0060]在其中一個實施例中，所述分布式光纖振動傳感系統包括光信號解調儀、數據分析儀和計算機。
[0061]本發明電力電纜故障點定位方法與系統，采用行波反射法為基礎，將光纖振動傳感技術和瑞利散射原理應用在電纜故障點定位方面。優點在于，電纜擊穿振動波是一種機械波，不會受到電磁的干擾，采集到的故障信號可靠。而且傳導光纖平時可用作通訊光纖使用，當電纜出現故障時，傳導光纖可用作電纜故障點定位，具有現實的經濟性意義。
[0062]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種電力電纜故障點定位方法，其特征在于，包括步驟: 設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設； 當所述電力電纜發生故障時，在所述電力電纜的一端施加電壓脈沖，以使所述電力電纜在故障點處被擊穿； 通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據； 根據所述振動數據計算所述電力電纜故障點位置。
2.根據權利要求1所述的電力電纜故障點定位方法，其特征在于，所述步驟通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據具體包括: 設置光纖振動傳感系統，將所述光纖振動傳感系統與所述光纖連接； 通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，利用所述光纖振動傳感系統采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據。
3.根據權利要求1或2所述電力電纜故障點定位方法，其特征在于，所述步驟設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設具體包括步驟: 檢測所述電力電纜運行環境，確定光纖在當前運行環境中傳播信號的衰減程度，其中，所述電力電纜運行環境包括土壤、隧道和管道環境； 根據所述光纖在當前運行環境中傳播信號的衰減程度，確定敷設光纖的長度；` 將已定長度的所述光纖與所述電力電纜緊貼敷設。
4.根據權利要求1或2所述的電力電纜故障點定位方法，其特征在于，所述步驟設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設具體為: 設置光纖，將所述光纖與所述電力電纜平行緊貼敷設。
5.根據權利要求2所述的電力電纜故障點定位方法，其特征在于，所述光纖振動傳感系統為分布式光纖振動傳感系統。
6.—種電力電纜故障點定位系統,其特征在于,包括: 設置模塊，用于設置光纖，將所述光纖與電力電纜緊貼敷設； 電壓脈沖加載模塊，用于當所述電力電纜發生故障時，在所述電力電纜的一端施加電壓脈沖，以使所述電力電纜在故障點處被擊穿； 采集模塊，用于通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據； 計算模塊，用于根據所述振動數據計算所述電力電纜故障點位置。
7.根據權利要求6所述的電力電纜故障點定位系統，其特征在于，所述采集模塊具體包括: 配置單元，用于設置光纖振動傳感系統，將所述光纖振動傳感系統與所述光纖連接； 采集單元，用于通過所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生的振動，利用所述光纖振動傳感系統采集所述光纖監測所述電力電纜在被擊穿時產生振動的數據，獲得振動數據。
8.根據權利要求6或7所述電力電纜故障點定位系統，其特征在于，所述設置模塊具體包括:運行環境檢測單元，用于檢測所述電力電纜運行環境，確定光纖在當前運行環境中傳播信號的衰減程度，其中，所述電力電纜運行環境包括土壤、隧道和管道環境； 光纖長度確定單元，用于根據所述光纖在當前運行環境中傳播信號的衰減程度，確定敷設光纖的長度； 敷設單元，用于將已定長度的所述光纖與所述電力電纜緊貼敷設。
9.根據權利要求7所述的電力電纜故障點定位系統，其特征在于，所述光纖振動傳感系統為分布式光纖振動傳感系統。
10.根據權利要求9所述的電力電纜故障點定位系統，其特征在于，所述分布式光纖振動傳感系統包括 光信號解調儀、數據分析儀和計算機。
【文檔編號】G01R31/08GK103439630SQ201310342877
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月7日 優先權日:2013年8月7日
【發明者】黃嘉盛, 金尚兒, 劉剛, 陳繼鑫, 慕容啟華, 龐遠峰 申請人:廣州供電局有限公司