CN102798804A - 高压电力电缆故障在线定位装置 - Google Patents

高压电力电缆故障在线定位装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102798804A
CN102798804A CN2012102978185A CN201210297818A CN102798804A CN 102798804 A CN102798804 A CN 102798804A CN 2012102978185 A CN2012102978185 A CN 2012102978185A CN 201210297818 A CN201210297818 A CN 201210297818A CN 102798804 A CN102798804 A CN 102798804A
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
fault
voltage power
power cable
high voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012102978185A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102798804B (zh
Inventor
刘毅刚
孔德武
许宇翔
黄嘉盛
郑柒拾
单鲁平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co Ltd
Original Assignee
SHANGHAI WELLDONE ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd
Guangzhou Power Supply Bureau Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI WELLDONE ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd, Guangzhou Power Supply Bureau Co Ltd filed Critical SHANGHAI WELLDONE ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd
Priority to CN201210297818.5A priority Critical patent/CN102798804B/zh
Publication of CN102798804A publication Critical patent/CN102798804A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102798804B publication Critical patent/CN102798804B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Locating Faults (AREA)

Abstract

本发明提供一种高压电力电缆故障在线定位装置，包括：在高压电力电缆两端并由光纤连接的第一终端和第二终端、数据处理单元；第一终端和第二终端通过光纤连接进行时间对时，获得两终端之间的对时差值；第一终端接收故障点产生的故障行波，记录接收到故障行波时的第一时刻；第二终端接收故障行波，记录接收到故障行波时的第二时刻；数据处理单元根据第一时刻、第二时刻以及对时差值计算故障点在高压电力电缆中的位置。通过本发明的技术，在电缆的主绝缘出现故障时，借助电力系统自身能量在故障点产生的脉冲波，实现两端计时设备的可靠触发，再结合计时数据分析计算获得高压电力电缆故障点位置，实现在线监测、精确定位，故障定位的效率高、成本低。

Description

高压电力电缆故障在线定位装置
技术领域
本发明涉及电缆故障定位技术，特别是涉及一种高压电力电缆故障在线定位装置。
背景技术
目前，高压电缆绝缘故障点定位技术主要是采用基于离线测试的脉冲法，当产生电缆故障时，先断电，然后将电缆线路从系统中解开，再利用脉冲信号进行电缆故障测距，测距以电缆线路的参数模型为基础，通过现场对电缆施加脉冲信号，再由电压电流行波信号在电缆中传播时间和速度计算出故障点距离。
该方法存在明显的缺点，在电缆发生故障后，需要把电缆解口退出运行，然后把故障测量设备运到现场，布置测量设备和接线，才能开始测量；由于利用储能电容对故障点进行高压脉冲冲击，使故障点产生闪络，因此储能电容需要很大的容量，增加了测量设备的重量，同时由于储能电容容量有限，部分故障点无法产生闪络，可能导致测量失败；而且，当终端是GIS的电缆时，则解口非常复杂，甚至无法进行，从而无法进行故障定位。
由于存在上述明显缺陷，导致现有的脉冲法在高压电缆绝缘故障点定位过程中效率较低、成本较高。
发明内容
基于此，有必要针对现有的脉冲法在高压电缆绝缘故障点定位过程中效率较低、成本较高的问题，提供一种高压电力电缆故障在线定位装置。
一种高压电力电缆故障在线定位装置，包括：分别设于高压电力电缆两端的第一终端和第二终端，分别与所述第一终端和第二终端连接的数据处理单元；
所述第一终端和第二终端通过光纤连接进行时间同步，获得两终端之间的对时差值；
所述第一终端接收故障点产生的故障行波，记录接收到所述故障行波时的第一时刻；
所述第二终端接收所述故障行波，记录接收到所述故障行波时的第二时刻；
所述数据处理单元根据所述第一时刻、第二时刻及对时差值计算故障点在所述高压电力电缆中的位置。
上述高压电力电缆故障在线定位装置，对高压电力电缆的进行实时监测，在电缆的主绝缘出现故障时，借助电力系统自身能量在故障点产生的脉冲波，实现两端计时设备的可靠触发，再结合计时数据分析计算获得高压电力电缆故障点位置，实现在线监测、精确定位，故障定位的效率高、成本低。
附图说明
图1为一个实施例的高压电力电缆故障在线定位装置结构图；
图2为一个实施例的第一终端和第二终端的结构图；
图3为T型接线的高压电力电缆中的高压电力电缆故障在线定位装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的高压电力电缆故障在线定位装置的具体实施方式作详细描述。
图1示出了一个实施例的高压电力电缆故障在线定位装置结构图，包括：分别设于高压电力电缆两端的第一终端和第二终端，分别与第一终端和第二终端连接的数据处理单元。
其中：
所述第一终端和第二终端通过光纤连接进行时间同步，获得两终端之间的对时差值；
所述第一终端接收故障点产生的故障行波，记录接收到所述故障行波时的第一时刻；
所述第二终端接收所述故障行波，记录接收到所述故障行波时的第二时刻；
所述数据处理单元根据所述第一时刻、第二时刻及对时时差计算故障点在所述高压电力电缆中的位置。
具体地，数据处理单元通过通信网络读取第一终端记录的第一时刻和第二终端记录的第二时刻，对监测数据的在线处理。
由于第一终端和第二终端通过光纤连接进行时间同步，故障行波在所述高压电力电缆中的传播速度已知，所以，根据第一时刻与第二时刻之间的时间差及相关已知量即可计算故障点在高压电力电缆中的位置。
在一个实施例中，数据处理单元计算故障点在高压电力电缆中的位置的计算过程包括以下公式：
l 1 = L + [ ( t 1 - t 2 ) - ΔT ] v 2 ; 公式（1）
式中，t1为第一时刻，t2为第二时刻，ΔT为第一终端与第二终端之间的对时差值，L为高压电力电缆的长度，l1为故障点离第一终端的距离，v为故障行波在所述高压电力电缆中的传播速度。
在一个实施例中，如图2所示，所述第一终端包括：第一行波采集装置、第一同步时钟以及信号发生器；
所述第二终端包括：第二行波采集装置、第二同步时钟、信号接收器；
所述第一行波采集装置接收故障点产生的故障行波；
所述第一同步时钟记录所述第一行波采集装置接收到所述故障行波时的第一时刻，同时触发信号发生器发送对时信号至所述信号接收器；
所述第二行波采集装置接收所述故障行波；
所述第二同步时钟记录所述第二行波采集装置接收到所述故障行波时的第二时刻；
所述信号接收器接收到所述对时信号时触发所述第二同步时钟记录第三时刻；
高压电力电缆故障在线定位装置采用上述结构的第一终端和第二终端时，其具体工作原理如下：
在高压电力电缆的故障点放电时产生故障行波，故障行波以相同的波速度向电缆两端传递，到达第一终端时，第一行波采集装置接收到该故障行波，触发第一同步时钟记录到达时的第一时刻t1，第二终端检测到故障行波时，触发第二同步时钟记录到达时的第二时刻t2；第一行波采集装置接收到在故障行波后，同时触发信号发生器通过光纤发送对时信号至信号接收器，信号接收器接收到对时信号时触发第二同步时钟记录第三时刻t3。
由于故障点可能出现在电缆线路沿线任意位置，可能靠近第二终端，也可能靠近第一终端。
当靠近第一终端时，由于故障行波到达第一终端的距离比到达第二终端距离短，第一终端计时记录的第一时刻早，所以当两个同步时钟均记录到故障行波到达时刻后，第一同步时钟数据比第二同步时钟数据大；同理，当靠近第二终端时，由于故障行波到达第二终端的距离比到达第一终端距离短，第二终端计时记录的第二时刻早，所以当两个同步时钟均记录到故障行波到达时刻后，第一同步时钟数据比第二同步时钟数据小。
考虑到设备或系统原因，两时钟可能存在误差，因此需要对两时钟进行对时，对时差值计算如下：
ΔT=t1-(t3-T0)公式        （2）
式中，T0为对时信号由信号发生器传输至信号接收器所耗费的时间，通过计算得到的ΔT代入到公式（1），计算l1确定故障点离第一终端的距离。
本发明由于采用了光纤进行对时，所以能够保证第一同步时钟和第二同步时钟之间时间的精确同步，而且，采用光纤进行同步，相对于采用GPS的同步，在达到纳秒级别的精度时，具有明显的成本低、稳定性好、精度高的显著优点。
需要说明的是，第一终端与第二终端并不限定于使用上述器件，也可以采用其它器件来实现其功能。
为保证故障定位误差不超过2米，准确检测出故障行波到达时刻，优选地，行波采集装置中采样电路的采样率大于或等于100MHz，且必须有稳定的从触发到输出的延迟时间。
电流脉冲在电力电缆内的传播速度为160米/微秒左右。按照故障点计算误差控制在2米范围内计算，优选地，采用分辨率为1ns的同步时钟。
本发明的高压电力电缆故障在线定位装置还可以用于T型接线的高压电力电缆中，参见图3所示，在T接头处，以及接头各方向的高压电力电缆端点处，分别设置第一终端和第二终端，即可实现对T型接线高压电力电缆的在线实时监测和故障定位。
综上所述，本发明的高压电力电缆故障在线定位装置具有以下明显的有益效果：
（1）采用在线方式进行，对电缆绝缘故障进行快速准确判断，不再需要将大量脉冲发射和信号检测设备临时运送到测量现场，减少了故障定位时间，提高了故障抢修效率，节约了成本。
（2）定位系统采用故障时候输电电缆本身产生是故障脉冲，无需将线路解口，由于不涉及故障波形的比对和分析，省去了复杂的识图过程，无需借助故障波形分析经验和技术来判别故障点，传感器的触发和系统的实时计算，实现实时故障定位。
（3）整个故障定位过程不需要对系统接线做任何方式的操作和改变，解决了GIS终端电缆线路和线上T接接线方式的高压电力电缆线路故障定位困难问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种高压电力电缆故障在线定位装置，其特征在于，包括：分别设于高压电力电缆两端的第一终端和第二终端，分别与所述第一终端和第二终端连接的数据处理单元；
所述第一终端和第二终端通过光纤连接进行时间同步，获得两终端之间的对时差值；
所述第一终端接收故障点产生的故障行波，记录接收到所述故障行波时的第一时刻；
所述第二终端接收所述故障行波，记录接收到所述故障行波时的第二时刻；
所述数据处理单元根据所述第一时刻、第二时刻及对时差值计算故障点在所述高压电力电缆中的位置。
2.根据权利要求1所述的高压电力电缆故障在线定位装置，其特征在于，所述数据处理单元计算所述故障点在所述高压电力电缆中的位置的计算过程包括：
l 1 = L + [ ( t 1 - t 2 ) - ΔT ] v 2 ;
式中，t1为第一时刻，t2为第二时刻，ΔT为第一终端与第二终端之间的对时差值，L为高压电力电缆的长度，l1为故障点离第一终端的距离，v为故障行波在所述高压电力电缆中的传播速度。
3.根据权利要求2所述的高压电力电缆故障在线定位装置，其特征在于，所述第一终端包括：第一行波采集装置、第一同步时钟以及信号发生器；
所述第二终端包括：第二行波采集装置、第二同步时钟、信号接收器；
所述第一行波采集装置接收故障点产生的故障行波；
所述第一同步时钟记录所述第一行波采集装置接收到所述故障行波时的第一时刻，同时触发信号发生器发送对时信号至所述信号接收器；
所述第二行波采集装置接收所述故障行波；
所述第二同步时钟记录所述第二行波采集装置接收到所述故障行波时的第二时刻；
所述信号接收器接收到所述对时信号时触发所述第二同步时钟记录第三时刻；
ΔT=t1-(t3-T0)
式中，T0为对时信号由信号发生器传输至信号接收器所耗费的时间。
4.根据权利要求3所述的高压电力电缆故障在线定位装置，其特征在于，所述行波采集装置采样电路的采样率大于或等于100MHz。
5.根据权利要求1所述的高压电力电缆故障在线定位装置，其特征在于，所述同步时钟的分辨率为1ns。
CN201210297818.5A 2012-08-20 2012-08-20 高压电力电缆故障在线定位装置 Active CN102798804B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210297818.5A CN102798804B (zh) 2012-08-20 2012-08-20 高压电力电缆故障在线定位装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210297818.5A CN102798804B (zh) 2012-08-20 2012-08-20 高压电力电缆故障在线定位装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102798804A true CN102798804A (zh) 2012-11-28
CN102798804B CN102798804B (zh) 2015-05-13

Family

ID=47197967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210297818.5A Active CN102798804B (zh) 2012-08-20 2012-08-20 高压电力电缆故障在线定位装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102798804B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103439630A (zh) * 2013-08-07 2013-12-11 广州供电局有限公司 电力电缆故障点定位方法与系统
CN103675601A (zh) * 2013-11-01 2014-03-26 国家电网公司 一种通过查找正负累距来快速定位输电线路故障点的方法
CN104483591A (zh) * 2014-10-20 2015-04-01 国家电网公司 一种输电线路行波故障定位的监测装置
CN104601232A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 华为技术有限公司 光缆监测系统、装置及方法
CN105093075A (zh) * 2015-08-04 2015-11-25 国家电网公司 基于行波原理的电缆局部放电定位系统及定位方法
CN105676066A (zh) * 2016-01-22 2016-06-15 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种电缆故障定位排查装置和方法
CN108291812A (zh) * 2015-12-30 2018-07-17 施瓦哲工程实验有限公司 基于通信系统的延迟时间的时间信号操纵与欺骗检测
CN110346690A (zh) * 2019-08-15 2019-10-18 广东电网有限责任公司 基于光纤脉冲传输的海缆故障测距系统及方法
CN110579689A (zh) * 2019-10-14 2019-12-17 清华四川能源互联网研究院 用于高压gil设备故障精确定位装置和方法
CN111896838A (zh) * 2020-07-10 2020-11-06 国网安徽省电力有限公司亳州供电公司 基于信息特征识别的双端行波故障测距方法
WO2023274419A1 (zh) * 2021-06-29 2023-01-05 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种输电线路故障定位方法、记录媒体及数据处理装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172455A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Mitsubishi Cable Ind Ltd ケーブルの事故点特定方法及び事故点特定装置
CN101930048A (zh) * 2010-01-08 2010-12-29 山东理工大学 B型架空线—电缆混合线路行波故障定位方法
CN102253313A (zh) * 2011-05-31 2011-11-23 江苏省电力公司南京供电公司 电力系统行波测距装置的检验方法
CN102353875A (zh) * 2011-09-30 2012-02-15 山东理工大学 输电线路组合行波故障测距方法
CN202256575U (zh) * 2011-08-01 2012-05-30 中煤科工集团重庆研究院 基于ieee1588的井下电缆在线故障定位系统
CN102540020A (zh) * 2012-02-28 2012-07-04 广东电网公司电力科学研究院 采用波速在线测量技术提高输电线路故障定位精度的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172455A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Mitsubishi Cable Ind Ltd ケーブルの事故点特定方法及び事故点特定装置
CN101930048A (zh) * 2010-01-08 2010-12-29 山东理工大学 B型架空线—电缆混合线路行波故障定位方法
CN102253313A (zh) * 2011-05-31 2011-11-23 江苏省电力公司南京供电公司 电力系统行波测距装置的检验方法
CN202256575U (zh) * 2011-08-01 2012-05-30 中煤科工集团重庆研究院 基于ieee1588的井下电缆在线故障定位系统
CN102353875A (zh) * 2011-09-30 2012-02-15 山东理工大学 输电线路组合行波故障测距方法
CN102540020A (zh) * 2012-02-28 2012-07-04 广东电网公司电力科学研究院 采用波速在线测量技术提高输电线路故障定位精度的方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103439630A (zh) * 2013-08-07 2013-12-11 广州供电局有限公司 电力电缆故障点定位方法与系统
CN104601232B (zh) * 2013-10-30 2017-11-17 华为技术有限公司 光缆监测系统、装置及方法
CN104601232A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 华为技术有限公司 光缆监测系统、装置及方法
CN103675601A (zh) * 2013-11-01 2014-03-26 国家电网公司 一种通过查找正负累距来快速定位输电线路故障点的方法
CN104483591A (zh) * 2014-10-20 2015-04-01 国家电网公司 一种输电线路行波故障定位的监测装置
CN105093075A (zh) * 2015-08-04 2015-11-25 国家电网公司 基于行波原理的电缆局部放电定位系统及定位方法
CN108291812A (zh) * 2015-12-30 2018-07-17 施瓦哲工程实验有限公司 基于通信系统的延迟时间的时间信号操纵与欺骗检测
CN105676066A (zh) * 2016-01-22 2016-06-15 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种电缆故障定位排查装置和方法
CN105676066B (zh) * 2016-01-22 2018-10-16 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种电缆故障定位排查装置和方法
CN110346690A (zh) * 2019-08-15 2019-10-18 广东电网有限责任公司 基于光纤脉冲传输的海缆故障测距系统及方法
CN110346690B (zh) * 2019-08-15 2021-08-03 广东电网有限责任公司 基于光纤脉冲传输的海缆故障测距系统及方法
CN110579689A (zh) * 2019-10-14 2019-12-17 清华四川能源互联网研究院 用于高压gil设备故障精确定位装置和方法
CN111896838A (zh) * 2020-07-10 2020-11-06 国网安徽省电力有限公司亳州供电公司 基于信息特征识别的双端行波故障测距方法
WO2023274419A1 (zh) * 2021-06-29 2023-01-05 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种输电线路故障定位方法、记录媒体及数据处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102798804B (zh) 2015-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102798804B (zh) 高压电力电缆故障在线定位装置
CN102809715B (zh) 高压电力电缆故障在线定位装置
CN110187235B (zh) 基于行波波速动态测量的分布式电力线路故障定位系统及方法
CN102822688B (zh) 故障波到达确定
CN102288883B (zh) 异步双端电力电缆振荡波局部放电识别与定位方法
CN101509949B (zh) 直流输电线路双端非同步且参数自适应的故障测距时域法
US11320475B2 (en) Testing system for traveling wave fault detectors
CN105242179B (zh) 一种阻抗法和行波法相结合的行波综合测距方法
CN102435915B (zh) 电力电缆故障行波同步测距方法
CN104991167B (zh) 一种基于过电压在线监测的电力线路故障定位系统和方法
CN107209220A (zh) 使用行波的故障定位
CN102183708B (zh) 广域行波测距方法
CN102253313A (zh) 电力系统行波测距装置的检验方法
CN104535895A (zh) 基于同步采样技术的电缆架空线混合线路故障区段的方法
CN103383428A (zh) 一种架空线电缆混合线路双端行波故障测距方法
CN202057758U (zh) 一种电线电缆故障诊断仪器系统
CN104155568A (zh) 一种雷击输电线路避雷线精确定位方法
CN102707202A (zh) 无需确定波速的供电线路行波故障测距方法
CN103698662A (zh) 直流融冰架空地线故障探测方法及装置
CN103884968A (zh) 基于gps同步授时的xlpe电缆局部放电定位方法
CN103823157A (zh) 基于gps同步授时的xlpe电缆局部放电定位装置
CN104655979B (zh) 故障行波仿真信号产生的方法
CN202837474U (zh) 高压电力电缆故障在线定位装置
CN202710703U (zh) 高压电力电缆故障在线定位装置
US20230384359A1 (en) Device and method for live detecting partial discharge of overhead line in distribution network and equipment along line

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190620

Address after: 510620 No. 2 Tianhe two road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong

Patentee after: Guangzhou Power Supply Bureau

Address before: 510620 No. 2 Tianhe two road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong

Co-patentee before: Shanghai Welldone Electric Equipment Co., Ltd.

Patentee before: Guangzhou Power Supply Bureau

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200915

Address after: 510620 Tianhe District, Guangzhou, Tianhe South Road, No. two, No. 2, No.

Patentee after: Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.,Ltd.

Address before: 510620 Tianhe District, Guangzhou, Tianhe South Road, No. two, No. 2, No.

Patentee before: GUANGZHOU POWER SUPPLY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right