一种电缆故障的精确定点方法及系统与流程

1.本发明涉及电缆故障的精确定点技术领域，特别是涉及一种电缆故障的精确定点方法及系统。


背景技术：

2.电力电缆以其安全、美观、供电可靠性高等优点，在城市电网中逐步取代了架空线路，成为了电能输送的主要方式。电力电缆一般敷设于地下且有一定的埋设深度，一旦发生故障，很难像架空线路巡线一样发现故障点，对测试人员的技能和理论水平有一定的要求。电力系统常见的电压等级有380v，10kv，35kv，66kv，110kv，220kv等，其中10kv及以下称为中低压电压等级，也是故障率较高的电压等级。
3.电缆故障查找的过程大致都遵循经典的四步骤：判断故障性质、故障距离预定位、路径查找、精确定点。现有阶段中精确定点主要使用的方法是声磁同步法和跨步电压法，但是都有一定的局限性，不能满足各种不同类型电缆故障定点要求。比如对于低阻接地故障和绝大多数低压电缆故障效率都不高。当电缆金属性短路接地时故障点击穿间隙放电时声音较轻甚至没有，这时无法使用声磁同步法。低压电缆都没有铜屏蔽，甚至都没有钢铠，不易像10kv电缆一样容易构成测试回路。故无法得到一个粗测距离，只能沿着电缆盲目的听，盲目的挖，费时费力。直埋敷设的高低压电缆，因为环境因素和个人经验的影响，常规的声磁同步法经常会有0.5米左右的误差，间接导致开挖面积扩大，甚至挖错地方电缆；如果是套管敷设，放电声音传的到管口处，更难定位。传统的跨步电压法使用场景有一定的要求，仪器针只能测试直埋电缆的开放性接地故障，不能用于探测非开放性的和其他敷设方式的电缆故障。随着时代的进步，新投产的户外低压电缆均要求穿管敷设，声磁同步法和跨步电压法无法运用在穿管铺设的电缆故障点定位。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提出一种电缆故障的精确定点方法及系统，解决现有方法对电力电缆故障里直埋敷设、金属性接地故障、顶管或埋管敷设的电缆故障点精确定位效率偏低的技术问题。
5.一方面，提供一种电缆故障的精确定点方法，包括：
6.获取故障电缆的电气参数数据，并根据所述故障电缆的电气参数数据判断所述故障电缆的故障性质；其中，所述电气参数数据至少包括电压、电流及电阻；
7.通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射对应的脉冲，根据测量的脉冲值和所述故障电缆的故障性质确定故障点与所述测量端的距离范围；
8.获取所述故障电缆的走向和深度，根据预设的间隔距离设置多处测量标记点，并通过预设的电缆故障定位仪在多处所述测量标记点输出高压脉冲，测量各所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据；
9.根据所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据确定故障定位范围，并所述故
障定位范围内逐渐减少所述间隔距离测量所述故障电缆两侧的电位和电流变化数据，根据所述故障电缆两侧的电位和电流变化数据判断该处故障电缆是否存在故障。
10.优选地，所述根据所述故障电缆的电气参数数据判断所述故障电缆的故障性质，具体包括：
11.当测量的对地绝缘值大于预设的绝缘值阈值时，判断所述故障电缆的故障性质为高阻故障；
12.当测量的对地绝缘值小于预设的绝缘值阈值时，判断所述故障电缆的故障性质为低阻故障。
13.优选地，所述通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射对应的脉冲，具体包括：
14.当所述故障电缆的故障性质为高阻故障时，通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射多次的高压脉冲；
15.当所述故障电缆的故障性质为低阻故障时，通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射低压脉冲。
16.优选地，还包括：
17.当所述故障电缆为无钢铠的低压电缆时，通过预设的三处故障定位点测量对应的脉冲值，并根据测量的脉冲值确定故障点处于的两处故障定位点之间的范围；
18.在故障点处于的两处故障定位点之间的范围内再设置三处故障定位点并测量对应的脉冲值，依次确定故障点所处的范围，直到确定最终的故障点为止。
19.优选地，所述测量各所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据，具体包括：
20.当所述故障电缆位于路面或其他硬表面下方时，将两极的测量棒分别设置预设的导电配件并浸上导电液，将所述测量棒插入所述测量标记点两侧，测量对应的脉冲值。
21.优选地，所述测量各所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据，还包括：
22.当所述故障电缆位于管内时，在所述故障电缆的穿管条上设置对应的管道探测棒，同穿管条一同插入到所述测量标记点两侧并检测跨步电压信号。
23.优选地，所述根据所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据确定故障定位范围，具体包括：
24.当电位差迅速增加时，判定接近故障点；
25.当电位差达到最大值后不在增加时，判定该处为候选故障点。
26.优选地，所述根据所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据确定故障定位范围，还包括：
27.通过预设的测试棒测试所述候选故障点两侧的电位差，若所述候选故障点处于所述测试棒的中电且电位差为零，则判定该候选故障点为最终故障点。
28.优选地，所述预设的绝缘值阈值处于200ω至1000ω之间。
29.另一方面，还提供一种电缆故障的精确定点系统，用以实现所述的电缆故障的精确定点方法，包括：
30.故障性质判断模块，用以获取故障电缆的电气参数数据，并根据所述故障电缆的电气参数数据判断所述故障电缆的故障性质；其中，所述电气参数数据至少包括电压、电流及电阻；
31.距离判断模块，用以通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射对应的脉冲，根据测量的脉冲值和所述故障电缆的故障性质确定故障点与所述测量端的距离范围；
32.变化检测模块，用以获取所述故障电缆的走向和深度，根据预设的间隔距离设置多处测量标记点，并通过预设的电缆故障定位仪在多处所述测量标记点输出高压脉冲，测量各所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据；
33.故障判断模块，用以根据所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据确定故障定位范围，并所述故障定位范围内逐渐减少所述间隔距离测量所述故障电缆两侧的电位和电流变化数据，根据所述故障电缆两侧的电位和电流变化数据判断该处故障电缆是否存在故障。
34.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
35.本发明提供的电缆故障的精确定点方法及系统，传统跨步电压法的基础上，优化整合经典的电缆故障查找操作步骤，重新选用高压发射源及增加辅助配件，最终实现高低压电缆故障精确高效定点。利用测试仪高压单元能量大的优势，更能有效的击穿故障点。当测试仪加脉冲电压击穿电缆故障点时，电流经电缆故障点入地，在故障点周围产生一跨步电压，通过保持固定距离的两根金属电极沿电缆路径测量电位或电流的变化情况。当靠近故障点时，电位差将迅速增加，并在临近故障点前、后达到最大值。当故障点正好处于两根测试棒的中点时，检流计的指示为0，故可通过检测跨步电压的极性来精确定点。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
37.图1为本发明实施例中一种电缆故障的精确定点方法的主流程示意图。
38.图2为本发明实施例中一种电缆故障的精确定点方法的逻辑示意图。
39.图3为本发明实施例中电缆故障定位仪与所述故障电缆的连接的示意图。
40.图4为本发明实施例中直埋电缆定位的示意图。
41.图5为本发明实施例中一种电缆故障的精确定点系统的示意图。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
43.如图1和图2所示，为本发明提供的一种电缆故障的精确定点方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：
44.获取故障电缆的电气参数数据，并根据所述故障电缆的电气参数数据判断所述故障电缆的故障性质；其中，所述电气参数数据至少包括电压、电流及电阻；也就是，判断故障是接地、短路、断线，还是混合故障；是单相、两相，还是三相故障；是高阻、低阻，还是泄漏性或闪络性故障。
45.本实施例中，当测量的对地绝缘值大于预设的绝缘值阈值时，判断所述故障电缆的故障性质为高阻故障；当测量的对地绝缘值小于预设的绝缘值阈值时，判断所述故障电缆的故障性质为低阻故障。所述预设的绝缘值阈值处于200ω至1000ω之间。主要用到绝缘摇表和万用表，低阻和高阻故障的分别一般以对地绝缘值200ω至1000ω为界。
46.通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射对应的脉冲，根据测量的脉冲值和所述故障电缆的故障性质确定故障点与所述测量端的距离范围；也就是，根据故障性质，利用电缆故障定位仪选择适当的测试方法测出故障点到测试端的距离，其中，所述电缆故障定位仪具有高压单元。
47.本实施例中，当所述故障电缆的故障性质为高阻故障时，通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射多次的高压脉冲；当所述故障电缆的故障性质为低阻故障时，通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射低压脉冲。主要应用到多次脉冲法和低压脉冲法，针对高阻故障(绝缘值大于1000ω)采用多次脉冲法，低阻故障采用低压脉冲法。电缆故障定位仪与所述故障电缆的连接如图3所示。
48.具体地，当所述故障电缆为无钢铠的低压电缆时，通过预设的三处故障定位点测量对应的脉冲值，并根据测量的脉冲值确定故障点处于的两处故障定位点之间的范围；在故障点处于的两处故障定位点之间的范围内再设置三处故障定位点并测量对应的脉冲值，依次确定故障点所处的范围，直到确定最终的故障点为止。也就是，无钢铠的低压电缆，不易构成测试回路，故无法得到一个粗测距离，故跳过此步采用二分法不断缩小故障点范围。
49.获取所述故障电缆的走向和深度，根据预设的间隔距离设置多处测量标记点，并通过预设的电缆故障定位仪在多处所述测量标记点输出高压脉冲，测量各所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据；也就是，针对直埋和埋管敷设的电缆需要用路径仪测寻电缆走向及深度，每隔15米做走向和深度标记，转弯节点做方向和深度标记。
50.本实施例中，当所述故障电缆位于路面或其他硬表面下方时，将两极的测量棒分别设置预设的导电配件并浸上导电液，将所述测量棒插入所述测量标记点两侧，测量对应的脉冲值。当所述故障电缆位于管内时，在所述故障电缆的穿管条上设置对应的管道探测棒，同穿管条一同插入到所述测量标记点两侧并检测跨步电压信号。也就是，若故障点位于路面或其他硬表面下方时，可使用海绵套套装。将海绵套浸上导电液，将两根金属电极插入海绵套，按正常情况的方法探测即可。探测时应保证海绵套尽量潮湿，但不要使两个海绵套被水形成连接，而使信号短路。或者在两个地针上洒些水。若故障点位于管内时，在穿管条加装专用的管道探测棒，连同穿管条一起深入到故障点附近检测跨步电压信号。使用的前提条件是往管道里面注入适量的水，保证故障点的泄露电流有良好的传播介质。
51.具体地，针对穿管敷设的电缆故障配备一款能用于管道的探测棒，将原两根金属电极用带绝缘皮的金属软导线代替，并将两根导线裸露一小段作为检流计的测试极，两极保持一定距离固定在玻璃纤维棒上，最后套在穿管条前端深入到故障点附近检测跨步电压信号。使用的前提条件是往管道里面注入适量的水，保证故障点的泄露电流有良好的传播介质；针对硬化路面信号衰减很快的运行环境，加装配套的海绵套及导电液用于硬化路面的探测，将海绵套侵润导电液后加装于金属探测极上吸收更多的信号。
52.根据所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据确定故障定位范围，并所述故障定位范围内逐渐减少所述间隔距离测量所述故障电缆两侧的电位和电流变化数据，根据
所述故障电缆两侧的电位和电流变化数据判断该处故障电缆是否存在故障。也就是，参考故障距离预定位和电缆路径测得的故障点大致范围，依据运行环境和故障性质采用相适应的精确定点法(包括声测法、声磁同步法、跨步电压法、音频感应法、红外测温法、电磁法定位法等)。针对直埋敷设的电缆首先使用声磁同步法侦听，找到声音最大点，将范围缩小至0.5米以内。然后使用发明的跨步电压电缆故障查找辅助定位仪验证点位是否正确，并进一步精确范围，最终精确至0.1米以内。
53.本实施例中，如图4所示，当电位差迅速增加时，判定接近故障点；当电位差达到最大值后不在增加时，判定该处为候选故障点。通过预设的测试棒测试所述候选故障点两侧的电位差，若所述候选故障点处于所述测试棒的中电且电位差为零，则判定该候选故障点为最终故障点。
54.如图5所示，本发明还提供一种电缆故障的精确定点系统，用以实现所述的电缆故障的精确定点方法，包括：
55.故障性质判断模块，用以获取故障电缆的电气参数数据，并根据所述故障电缆的电气参数数据判断所述故障电缆的故障性质；其中，所述电气参数数据至少包括电压、电流及电阻；
56.距离判断模块，用以通过预设的电缆故障定位仪从所述故障电缆的测量端发射对应的脉冲，根据测量的脉冲值和所述故障电缆的故障性质确定故障点与所述测量端的距离范围；
57.变化检测模块，用以获取所述故障电缆的走向和深度，根据预设的间隔距离设置多处测量标记点，并通过预设的电缆故障定位仪在多处所述测量标记点输出高压脉冲，测量各所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据；
58.故障判断模块，用以根据所述测量标记点处两侧的电位和电流变化数据确定故障定位范围，并所述故障定位范围内逐渐减少所述间隔距离测量所述故障电缆两侧的电位和电流变化数据，根据所述故障电缆两侧的电位和电流变化数据判断该处故障电缆是否存在故障。
59.需说明的是，上述实施例所述系统与上述实施例所述方法对应，因此，上述实施例所述系统未详述部分可以参阅上述实施例所述方法的内容得到，此处不再赘述。
60.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
61.本发明提供的电缆故障的精确定点方法及系统，传统跨步电压法的基础上，优化整合经典的电缆故障查找操作步骤，重新选用高压发射源及增加辅助配件，最终实现高低压电缆故障精确高效定点。利用测试仪高压单元能量大的优势，更能有效的击穿故障点。当测试仪加脉冲电压击穿电缆故障点时，电流经电缆故障点入地，在故障点周围产生一跨步电压，通过保持固定距离的两根金属电极沿电缆路径测量电位或电流的变化情况。当靠近故障点时，电位差将迅速增加，并在临近故障点前、后达到最大值。当故障点正好处于两根测试棒的中点时，检流计的指示为0，故可通过检测跨步电压的极性来精确定点。
62.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。