CN108181552B - 地下电缆故障检测系统及其故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种地下电缆故障检测系统及其故障检测方法，地下电缆故障检测系统包括：电缆故障测距设备，包括低压脉冲信号源、高压脉冲信号源、和高速接收装置，用于低压脉冲反射法和闪络法进行信号检测，电缆路径检测设备，包括交流高压信号源和电磁感应接收装置，交流高压信号源频率幅值可调，交流高压信号源激励待测电缆产生电磁场，电磁感应接收装置检测待测电缆产生的电磁场，故障点检测设备，包括高压脉冲信号源、直流信号源、交流信号源、跨步电压接收装置、电磁感应接收装置以及声磁同步接收装置。本系统可广泛用于地下电缆开路、短路、接地、低阻、高阻闪络性及高阻泄漏性故障的检测，得到更为精确的故障点。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下电缆故障检测系统及其有故障检测方法，属于电缆检测领域。
背景技术
电力电缆作为电力系统电能传输与分配的重要元件，在城市电网、工矿企业的内部供电线路以及过江、过海的水下输电线路中被广泛应用。然而，相对于架空明线，深埋电缆的日常维护工作显得更加困难。在地下电力电缆长期运行过程中，发生故障是不可避免的，缺乏相应设备探测故障点，延误抢修恢复送电时间，不但给电力企业造成电量损失，更会给居民生活及厂矿企业带来重大经济损失和社会影响。所以，在发生电缆故障后如何迅速、准确地找到电缆故障的位置是缩短故障抢修时间，保障供电可靠性的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地下电缆故障检测系统及其故障检测方法，以迅速准确地找到电缆故障的位置。
本发明采用了如下技术方案：
本发明提供一种地下电缆故障检测系统，其特征在于，包括：电缆故障测距设备，包括低压脉冲信号源、高压脉冲信号源和高速接收装置，用于低压脉冲反射法和闪络法进行信号检测，电缆路径检测设备，包括交流高压信号源和电磁感应接收装置，交流高压信号源频率幅值可调，交流高压信号源激励待测电缆产生电磁场，电磁感应接收装置检测待测电缆产生的电磁场，当信号达到最大时，代表电缆位置处于水平线圈正下方，故障点检测设备，包括高压脉冲信号源、直流信号源、交流信号源、跨步电压接收装置、电磁感应接收装置以及声磁同步接收装置。
进一步，本发明的地下电缆故障检测系统，还具有这样的特征：其中，电缆故障测距设备，针对电缆开路、短路及低阻故障，使用低压脉冲信号源对电缆施加激励信号，针对电缆高阻及闪络故障，使用能够将故障点击穿的高压脉冲信号源对电缆施加激励信号，激励信号及故障返回信号通过高速接收装置采集存储及显示，通过激励信号与返回信号的时间差及行波在电缆中传播速度，获得故障点的大致位置。
进一步，本发明的地下电缆故障检测系统，还具有这样的特征：其中，电磁感应接收装置具有接收线圈矩阵，每三个线圈为一组，共上下两组，形成接收线圈矩阵，三个线圈以球形球心为原点，设置直角坐标系，球形与XYZ平面的交界分别为一组接收矩阵内三个线圈的分布方式。
进一步，本发明的地下电缆故障检测系统，还具有这样的特征：其中，低压脉冲信号源的最小脉冲宽度为50ns，幅值达50V，具有快上升沿及下降沿。
进一步，本发明的地下电缆故障检测系统，还具有这样的特征：其中，跨步电压接收装置需与直流电源配合使用，针对相地短路低阻故障，把直流源的输出端连接在电缆故障相和大地之间，向电缆注入直流电流，电流从故障点泄漏进大地后分别向电缆近端和远端流去，在地面上形成电位差，在故障测距确定的区域内，用一对连接检流计的探针探测地面的电位差，由于故障点前后电位差的方向相反，故障点上方电位差为零，根据检流计指针是否偏转以及偏转的方向能够确定故障点的位置。
进一步，本发明的地下电缆故障检测系统，还具有这样的特征：其中，跨步电压接收装置为A字架输入接收机。
进一步，本发明的地下电缆故障检测系统，还具有这样的特征：其中，声磁同步接收装置，通过对故障电缆相间或相地施加高压脉冲信号，从而导致故障点会产生高压放电，通过声磁同步接收装置获得故障点高压放电时产生的声信号及电磁信号时间差，并利用声波和电磁波传播速度计算出故障点距离声磁同步接收装置的距离。
本发明还提供一种地下电缆故障检测方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一、根据行波信号在故障电缆中的传播过程，通过设计脉冲发生装置及高速信号接收装置，获得故障点到测量点的距离，
对于电缆开路、短路及低阻故障，使用低压脉冲信号源对电缆施加激励信号，
对于电缆高阻及闪络故障，使用能够将故障点击穿的高压脉冲信号源对电缆施加激励信号，激励信号及故障返回信号通过高速接收装置采集存储及显示，通过激励信号与返回信号的时间差及行波在电缆中传播速度，可获得故障点的粗略位置，
步骤二、信号发生装置在电缆上施加交流信号，电磁感应接收装置电缆周围交变电磁场，通过电磁场的分布判断电缆路径，
其中，电磁感应接收装置具有接收线圈矩阵，每三个线圈为一组，共上下两组，形成接收线圈矩阵，三个线圈以球形球心为原点，设置直角坐标系，球形与XYZ平面的交界分别为一组接收矩阵内三个线圈的分布方式，
使用频率和幅值可调的交流信号源，交流信号在待测电缆中流动并在其周围空间产生一个电磁场，线圈平行于地面并与电缆垂直，移动线圈，当线圈位于电缆正上方且与电缆垂直的时候，穿过线圈的磁力线最多，接收到的信号最强，再移动线圈，信号又减小，因此，当信号达到最大值时，则说明电缆位置处于水平线圈正下方；
线圈垂直于地面，当它位于电缆正上方时，磁力线与线圈平面平行，线圈内没有磁力线穿过，故感应电动势为零，此时接收信号最弱，当线圈离开电缆正上方向两侧移动时，线圈内开始有磁力线穿过，并且将于某点达到最大值，此点距电缆的距离等于电缆的埋设深度，越过此点再移动时，信号再次减弱，
步骤三、根据高阻低阻故障性质及故障相对位置的不同，在电缆上施加不同信号，通过电磁场分布及大地中电流分布，判断故障点的精确位置，
对于相间短路低阻故障，交流信号源在测试端对两根故障电缆施加交流信号，通过电磁感应接收装置获得电磁场分布，在故障点处电磁场会发生突变；
对于相地短路低阻故障，使用跨步电压接收装置，把直流源的输出端连接在电缆故障相和大地之间，向电缆注入直流电流，电流从故障点泄漏进大地后分别向电缆近端和远端流去，在地面上形成电位差，在故障测距确定的区域内，用一对连接检流计的探针探测地面的电位差，由于故障点前后电位差的方向相反，故障点上方电位差为零，根据检流计指针是否偏转以及偏转的方向能够确定故障点的位置；
对于高阻及开路故障，使用声磁同步接收装置，通过对故障电缆相间或相地施加高压脉冲信号，从而导致故障点会产生高压放电，通过声磁同步接收装置获得故障点高压放电时产生的声信号及电磁信号时间差，然后利用声波和电磁波传播速度计算出故障点距离接收装置的距离。
发明的有益效果
1.缩小了故障测距的盲区，提高了定位精度
采用更窄的脉冲发生信号，保证故障返回波形和脉冲发生信号不会发生混叠，减少故障点测试盲区。设备利用FPGA芯片，结合相关电路，获得最小50ns可控脉宽，上下边沿陡峭的脉冲信号。
2.电缆故障测距接收单元更高的采样频率，可保证更低的系统误差
在电缆故障测距过程中，需要对同一条电缆线上的发射信号及故障点反射信号进行采样，发射信号与故障点反射信号之间的时间间隔是判断故障距离的依据，采用200MHz采样频率，可以为显示波形提供更高的分辨率，各个数据之间的时间周期更短，从而推算出的故障距离误差范围更小。
3.故障检测距离更远
设备低压脉冲信号产生，参考开关电源的相关设计方法，实现幅值50V脉宽可控的信号脉冲，较原有设备的5V电压，提供更远的测试范围；高压脉冲信号单元，实现最高幅值30kV高压脉冲，可满足远距离的故障测距。
4.电缆故障测距适用范围广
针对于不同材质，不同工艺，不同长短的电缆，使用通用的测试方法，只需使用触摸屏设置相关参数，即可进行故障检测。
5.地下电缆寻径结果更加直观
对电缆施加交流电流信号，电缆周围会形成圆柱形电磁场分布，采用接收线圈矩阵来感应电缆周围电磁场分布，通过DSP进行计算分析，可获得电缆相对于探测矩阵的平面相对位置及深度相对位置，将该信息在液晶屏上显示，可以获得较为直观的地下电缆位置。
6.软、硬件控制操作的宽范围可调高压输出设计
1)采用Buck变换器前级预调压技术对全桥变换器的输入级进行调节，能够满足高压输出在空载、轻载以及重载情况下均能连续长时间正常工作；
2)同时连续可调高压输出，能够满足被测电缆的不同耐压需求，避免了电缆的二次击穿损毁；
3)采用WiFi通信实现高压电源的短距离无线通讯，提供高压输出实时在线监控，增大了安全操作距离，提高了操作安全系数。
7.摆脱传统全桥IGBT工作在20kHz左右开关频率的限制
使用AVAGO公司生产的高速光耦栅极驱动器件将电路工作频率提升至100kHz，使用高频升压变压器副边串联的方式，实现两组频率信号的交流混频输出。
8.采用DSP28335的6组增强型PWM实现交、直两用高压输出，用于不同电缆故障检测过程中实现信号源状态切换，提高了系统的复用性。
9.高压信号发生器设计
根据用户需求，所设计的高压电源应能实现直流高压输出(30kV 200mA)、交流高压混频输出(30kV 100mA)，通过无线WiFi和虚拟串口屏实现操作人员与高压信号发生器的交互，要求提高信号发生器的工作频率与信号输出稳定性，实现高压输出0-30kV连续可调。
本发明的地下电缆故障检测系统及其故障检测方法，地下电缆故障检测系统主要包括故障测距、电缆寻径和故障定点三个方面的检测：故障测距是用仪器测出故障点与测试点之间电缆的长度，目的是初步确定电缆故障所在的区域，缩小故障查找的范围；电缆寻径是使用仪器测出电缆在地下布线位置，目的是在缺少地下电缆位置资料时判断电缆走向，为故障定点提供依据；故障定点是用仪器探测故障信号的强度或者到达时间，目的是逐渐接近并最终确认故障的位置。
本系统主要用于地下电缆开路、短路、接地、低阻、高阻闪络性及高阻泄漏性故障的测试，也可用于检测同轴通信电缆和市话电缆开路短路故障，还可以测试电缆路径、埋深，以及电波测速，核定电缆长度等，并可建立电缆档案以便日常维护管理，对未来输电网络的维护和管理提供便利的实施工具，具有重要的工程应用价值。
附图说明
图1是本发明的地下电缆故障检测系统的整体结构框图；
图2是电缆故障测距设备电路结构框图；
图3是低压脉冲产生模块及脉冲信号预处理模块电路示意图；
图4是高压信号发生器结构图；
图5是直流与交流混频高压输出装置的结构图；
图6是电磁感应接收装置电路结构示意图；
图7接收线圈矩阵结构图；
图8跨步电压接收装置电路结构图；
图9是跨步电压A字架的表盘；
图10声磁同步接收装置结构图；
图11是开路故障测距的实验曲线；
图12是电缆低阻故障测距的实验曲线。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，地下电缆故障检测系统11包括：电缆故障测距设备12、电缆路径检测设备13以及故障点检测设备14。
地下电缆故障检测系统11中的三个设备，从以下三个设备中选择设备进行组合：电缆故障测距设备、高压信号发生器和信号接收器。
电缆故障测距设备包含：电缆故障测距设备和高压信号发生器组合。
故障点检测设备包含：高压信号发生器和信号接收器组合。
电缆路径检测设备包含：高压信号发生器和信号接收器组合。
电缆故障测距设备12，包括：低压脉冲信号源、高压脉冲信号源和高速接收装置，用于低压脉冲反射法和闪络法进行信号检测。
其结构图如图2所示，包括：第一数字信号处理单元21，高速模数转换模块22，时钟缓冲器23，FPGA控制模块24，脉冲信号预处理模块25，低压脉冲产生模块26，串口屏显示模块27。
电缆故障测距设备12，只需通过控制DSP发送相关指令，则可由硬件实现低压脉冲的产生及数据的采样。在本实施方式中，第一数字信号处理单元21采用DSP。
在低压脉冲法中需要一个有一定幅值功率，且脉冲宽度可控的窄脉冲发射信号，该信号由低压脉冲产生模块26产生。由DSP发送一个脉冲发生信号，FPGA控制模块24通过解析这个信号，产生对应宽度的脉冲信号，该信号通过驱动器驱动开关管，在变压器原边上产生一个一定幅值脉宽的脉冲信号，该信号由副边输出到被测对象上。由于该信号边沿陡峭，会对开关管造成很大的压力，需要吸收电路保证开关管不被烧毁，低压脉冲信号最小脉宽宽度可达50ns，最大幅值可达50V。
时钟缓冲器23，用于保证数据的同步传输，并为高速采样单元分配高质量控制时钟。
脉冲信号预处理模块25，用于对输出和返回的信号进行预处理。
串口屏显示模块27，受到第一数字信号处理单元21的控制，用于显示第一数字信号处理单元21需要其显示的信息。
如图3所示，当输出脉冲施加到脉冲变压器T1上去，此时发送脉冲通过脉冲变压器T1的原边L1，在其副边上产生大小相同极性相反的电压脉冲，分别加到被测线路和内部平衡电路，如内部平衡电路阻抗与被测电路的阻抗相近，则在发射脉冲的作用下，在T2原边上产生一个大小相近、极性相反的电流信号，T2副边收到的信号极弱，达到压缩发射脉冲的目的。
电缆故障测距设备12需要对高速脉冲信号及故障返回信号进行采样，由于脉冲信号频率成分宽，脉冲信号和故障返回信号之间时间间隔短，需要一个高速采样模块对信号进行采样。该信号采集模块包括：DSP、FPGA及高速模数转换模块22，需采样的信号由脉冲预处理电路产生。DSP给FPGA一个脉冲发生信号时，同时会触发采样功能，FPGA给与时钟缓冲器23一个对应的采样时钟信号，该采样时钟信号在时钟缓冲器23内形成两路相位相反的采样时钟信号作为高速模数转换模块22的采样编码时钟，构成双通道交叉采样。两路相位相反的采样时钟信号也作为FIFO储存时钟输入到FPGA中。
高压脉冲信号源和频率幅值可调交流高压信号源集成在高压信号发生器中。高压信号发生器作为闪络法、与高压电桥法测距的信号源，用于产生周期性的高压脉冲和交流混频输出信号，其结构框图如图4和图5所示，主要包括：宽范围直流调压模块31，全桥变换器32，高压包组33，高压包组初、次级电压、电流检测模块34，放电球隙35，避雷器36，按键模块37，PC机USB接口单元38，虚拟串口屏39、WiFi无线通信模块310以及辅助电源311等单元构成。其中，全桥变换器分为3组，第一全桥变换器312的输出端接带整流桥的高压包，用于产生高压直流输出；第二全桥变换器313和第三全桥变换器314分别以频率f1和f2工作，通过无整流桥高压包升压输出，通过副边串联输出混频高压交流。
高压脉冲信号源和频率幅值可调交流高压信号源集成在高压信号发生器中。
高压脉冲信号源的产生如图4所示，高压信号发生器带整流桥的高压包输出对电容充电，电压升高至某一值时，放电球隙35击穿，电容对电缆放电，相当于一个内阻为零直流电源瞬间加到电缆故障点上。高压信号源设计主要用于闪络法和高压电桥法来对故障电缆进行测距时使用，根据不同线缆的耐压绝缘等级和故障点击穿情况设计的高压信号源采用Buck电路前级预调压，实现升压变压器输入电压的线性调节，进而实现高压输出的比例线性调节。
电缆路径检测设备13，包括：频率幅值可调交流高压信号源和电磁感应接收装置，频率幅值可调交流高压信号源激励待测电缆产生电磁场，电磁感应接收装置检测待测电缆产生的电磁场，当信号达到最大时，代表电缆位置处于水平线圈正下方。
频率幅值可调交流高压信号源集成于高压信号发生器，高压信号发生器利用无整流桥高压包升压，通过副边串联输出混频高压交流。
高压信号发生器设计为三项输出使能设计：1、高压直流输出，2、高频交流单路输出，3、高压交流混频输出。使用6组互补输出且具有移相调节的EPWM控制信号，通过光耦隔离栅极驱动器实现3组全桥变换器的高频逆变，最后通过高频升压变压器的串并联耦合，第一组加整流桥实现可调直流高压输出；第二组与第三组工作于不同的工作频率，通过交流变压器副边串联实现交流高压混频输出，从而实现一机多用的效果，方便电缆维护与测试人员根据环境场合的不同选用不同的信号源对电缆进行测试，以达到对电缆故障点距离测试的精度要求。
电磁感应接收装置的电路框架图如图6所示。
电磁感应接收装置包括第二数字信号处理单元52，采用DSP作为主控芯片，可依据在电缆上施加的信号的大小及频率的不同，程控放大器41的放大倍数及程控滤波器42的中心频率，经过处理的信号通过均方根计算电路44输出有效值，该直流信号通过DSP自带的ADC通道进入DSP。
电磁感应接收装置具有电磁感应线圈43，如图7所示，每三个线圈为一组，共上下两组，形成接收线圈矩阵，三个线圈以球形球心为原点，设置直角坐标系，球形与XYZ平面的交界分别为一组接收矩阵内三个线圈的分布方式，分别设为第一线圈431，第二线圈432和第三线圈433。由此形成了一组线圈对应球心处电磁场在三维空间的表示。DSP通过设置选通电路可采集不同线圈信号，通过相应计算，可获得电缆相对于接收线圈矩阵位置。
故障点检测设备14，包括：高压脉冲信号源、直流信号源、交流信号源、跨步电压接收装置、电磁感应接收装置以及声磁同步接收装置。
交流信号源，针对相间短路低阻故障，交流信号源在测试端对两根故障电缆施加交流信号，通过电磁感应接收装置获得电磁场分布，在故障点处电磁场会发生突变。
跨步电压接收装置的结构如图8所示。
由第二数字信号处理单元52作为主控单元，跨步电压信号通过A字架输入接收机，A字架是用于将地面两点电位差信号导入接收机，输入保护电路可保证输出信号在一定范围内与输入信号线性相关，输入信号在超过保护允许范围时，保护电路会实现限幅限流功能，保护后续电路正常工作。
仪表放大器51起到设置偏置及放大作用，经过处理的跨步电压信号输入DSP中，通过与设定阈值相比较，结果通过显示屏上的虚拟表盘显示。如图9所示，表盘红绿交界处表示设定阈值，指针越偏离中心的交界处说明A字架对应的颜色那端信号越强，从而可以判断出故障点相对A字架位置。
跨步电压接收装置为A字架输入接收机。
声磁同步接收装置，通过对故障电缆相间或相地施加高压脉冲信号，从而导致故障点会产生高压放电，通过声磁同步接收装置获得故障点高压放电时产生的声信号及电磁信号时间差，并可利用声波和电磁波传播速度计算出故障点距离声磁同步接收装置的距离。
如图10所示，声磁同步接收装置具有：声波传感器61、电磁传感器62、滤波电路63、放大电路64、均方根计算电路65、电压比较器66和第三数字信号处理单元67。两个传感器将故障点放电时产生的声、磁信号转换成电信号，信号以电压的形式进入滤波电路63；滤波电路63滤除噪音，然后将有用的信号送到放大电路64；放大电路64对信号进行放大，之后将信号送进均方根计算电路65，输出放电产生的声、磁信号对应的均方根值，该直流信号通过电压比较器66与设定阈值相比较，输出逻辑中断信号控制DSP内中断程序，DSP内中断计时程序在第一个中断信号来临时开始计时，在第二个中断信号来临时结束计时，从而可以获得声波信号与电磁信号的时间差，利用声波信号和电磁信号传播速度的差别，可获得故障点到测量点的距离。
在其它的实施方式中，只要能够实现对上述三个设备的信号处理工作，数字信号处理单元可以采用同一块DSP芯片或其他控制芯片，并不会影响本发明的技术效果。
检测过程：
步骤一、根据行波信号在故障电缆中的传播过程，通过设计脉冲发生装置及高速信号接收装置，获得故障点到测量点的距离，
步骤一中所需设备：低压脉冲信号源、高压脉冲信号源、高速接收装置。
对于电缆开路、短路及低阻故障，使用低压脉冲信号源对电缆施加激励信号。
对于电缆高阻及闪络故障，使用高压脉冲信号源对电缆施加激励信号，激励信号及故障返回信号通过高速接收装置采集存储及显示，通过激励信号与返回信号的时间差及行波在电缆中传播速度，可获得故障点的粗略位置。
步骤二、信号发生装置在电缆上施加交流信号，电磁感应接收装置电缆周围交变电磁场，通过电磁场的分布判断电缆路径，
其中，电磁感应接收装置具有接收线圈矩阵，每三个线圈为一组，共上下两组，形成接收线圈矩阵，三个线圈以球形球心为原点，设置直角坐标系，球形与XYZ平面的交界分别为一组接收矩阵内三个线圈的分布方式，
使用频率和幅值可调的交流信号源，交流信号在待测电缆中流动并在其周围空间产生一个电磁场，线圈平行于地面并与电缆垂直，移动线圈，当线圈位于电缆正上方且与电缆垂直的时候，穿过线圈的磁力线最多，接收到的信号最强，再移动线圈，信号又减小，因此，当信号达到最大值时，则说明电缆位置处于水平线圈正下方；
线圈垂直于地面，当它位于电缆正上方时，磁力线与线圈平面平行，线圈内没有磁力线穿过，故感应电动势为零，此时接收信号最弱，当线圈离开电缆正上方向两侧移动时，线圈内开始有磁力线穿过，并且将于某点达到最大值，此点距电缆的距离等于电缆的埋设深度，越过此点再移动时，信号再次减弱。
步骤三、根据高阻低阻故障性质及故障相对位置的不同，在电缆上施加不同信号，通过电磁场分布及大地中电流分布，判断故障点的精确位置，
对于相间短路低阻故障，交流信号源在测试端对两根故障电缆施加交流信号，通过电磁感应接收装置获得电磁场分布，在故障点处电磁场会发生突变；
对于相地短路低阻故障，使用跨步电压接收装置，把直流源的输出端连接在电缆故障相和大地之间，向电缆注入直流电流，电流从故障点泄漏进大地后分别向电缆近端和远端流去，在地面上形成电位差，在故障测距确定的区域内，用一对连接检流计的探针探测地面的电位差，由于故障点前后电位差的方向相反，故障点上方电位差为零，根据检流计指针是否偏转以及偏转的方向能够确定故障点的位置；
对于高阻及开路故障，使用声磁同步接收装置，通过对故障电缆相间或相地施加高压脉冲信号，从而导致故障点会产生高压放电，通过声磁同步接收装置获得故障点高压放电时产生的声信号及电磁信号时间差，然后利用声波和电磁波传播速度计算出故障点距离接收装置的距离。
实验结果
低压脉冲电缆故障测距设备实验结果
为验证低压脉冲法电缆检测设备测量效果，取一段长约200m的双绞线电缆作为测试对象，模拟现场电缆故障测距。以电缆一头作为测试点的起始端，另一头作为测试点的末端，终点开路，模拟开路故障，选择脉宽及波速后，对电缆进行测试，通过触摸屏设置计量仪轴线，检测发射脉冲及返回脉冲峰值时间差，获得故障点到测量点的距离，测试效果图如图11所示。
以电缆一头作为测试点的起始端，另一头作为测试点的末端，终点短路，模拟低阻故障进行实验，测试效果图如图12所示。
Claims (7)
1.一种地下电缆故障检测系统，其特征在于，包括：
电缆故障测距设备，包括低压脉冲信号源、高压脉冲信号源和高速接收装置，用于低压脉冲反射法和闪络法进行信号检测，所述低压脉冲信号源的最小脉冲宽度为50ns，幅值达50V，具有快上升沿及下降沿，
电缆路径检测设备，包括交流高压信号源和电磁感应接收装置，所述交流高压信号源频率幅值可调，所述交流高压信号源激励待测电缆产生电磁场，所述电磁感应接收装置检测待测电缆产生的电磁场，通过检测信号判断电缆相对位置，
故障点检测设备，包括交流信号源、跨步电压接收装置、电磁感应接收装置以及声磁同步接收装置。
2.如权利要求1所述的地下电缆故障检测系统，其特征在于：
其中，所述电缆故障测距设备，针对电缆开路、短路及低阻故障，使用低压脉冲信号源对电缆施加激励信号，针对电缆高阻及闪络故障，使用高压脉冲信号源对电缆施加激励信号，激励信号及故障返回信号通过高速接收装置采集存储及显示，通过激励信号与返回信号的时间差及行波在电缆中传播速度，获得故障点的大致位置。
3.如权利要求1所述的地下电缆故障检测系统，其特征在于：
其中，所述电磁感应接收装置具有接收线圈矩阵，每三个线圈为一组，共上下两组，形成接收线圈矩阵，三个线圈以球形球心为原点，设置直角坐标系，球形与XYZ平面的交界分别为一组接收矩阵内三个线圈的分布方式。
4.如权利要求1所述的地下电缆故障检测系统，其特征在于：
其中，所述跨步电压接收装置需与直流电源配合使用，
针对相地短路低阻故障，把直流源的输出端连接在电缆故障相和大地之间，向电缆注入直流电流，电流从故障点泄漏进大地后分别向电缆近端和远端流去，在地面上形成电位差，在故障测距确定的区域内，用一对连接检流计的探针探测地面的电位差，由于故障点前后电位差的方向相反，故障点上方电位差为零，根据检流计指针是否偏转以及偏转的方向能够确定故障点的位置。
5.如权利要求1所述的地下电缆故障检测系统，其特征在于：
其中，所述跨步电压接收装置为A字架输入接收机。
6.如权利要求1所述的地下电缆故障检测系统，其特征在于：
其中，所述声磁同步接收装置，通过对故障电缆相间或相地施加高压脉冲信号，从而导致故障点会产生高压放电，通过声磁同步接收装置获得故障点高压放电时产生的声信号及电磁信号时间差，并利用声波和电磁波传播速度计算出故障点距离声磁同步接收装置的距离。
7.一种地下电缆故障检测方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一、根据行波信号在故障电缆中的传播过程，通过设计脉冲发生装置及高速信号接收装置，获得故障点到测量点的距离，
对于电缆开路、短路及低阻故障，使用低压脉冲信号源对电缆施加激励信号，
对于电缆高阻及闪络故障，使用高压脉冲信号源对电缆施加激励信号，激励信号及故障返回信号通过高速接收装置采集存储及显示，通过激励信号与返回信号的时间差及行波在电缆中传播速度，获得故障点的粗略位置，
步骤二、信号发生装置在电缆上施加交流信号，电磁感应接收装置电缆周围交变电磁场，通过电磁场的分布判断电缆路径，
其中，电磁感应接收装置具有接收线圈矩阵，每三个线圈为一组，共上下两组，形成接收线圈矩阵，三个线圈以球形球心为原点，设置直角坐标系，球形与XYZ平面的交界分别为一组接收矩阵内三个线圈的分布方式，
使用频率和幅值可调的交流信号源，交流信号在待测电缆中流动并在其周围空间产生一个电磁场，线圈平行于地面并与电缆垂直，移动线圈，当线圈位于电缆正上方且与电缆垂直的时候，穿过线圈的磁力线最多，接收到的信号最强，再移动线圈，信号又减小，因此，当信号达到最大值时，则说明电缆位置处于水平线圈正下方；
线圈垂直于地面，当它位于电缆正上方时，磁力线与线圈平面平行，线圈内没有磁力线穿过，故感应电动势为零，此时接收信号最弱，当线圈离开电缆正上方向两侧移动时，线圈内开始有磁力线穿过，并且将于某点达到最大值，此点距电缆的距离等于电缆的埋设深度，越过此点再移动时，信号再次减弱，
步骤三、根据高阻低阻故障性质及故障相对位置的不同，在电缆上施加不同信号，通过电磁场分布及大地中电流分布，判断故障点的精确位置，
对于相间短路低阻故障，交流信号源在测试端对两根故障电缆施加交流信号，通过电磁感应接收装置获得电磁场分布，在故障点处电磁场会发生突变；
对于相地短路低阻故障，设计有跨步电压接收装置，把直流源的输出端连接在电缆故障相和大地之间，向电缆注入直流电流，电流从故障点泄漏进大地后分别向电缆近端和远端流去，在地面上形成电位差，在故障测距确定的区域内，用一对连接检流计的探针探测地面的电位差，由于故障点前后电位差的方向相反，故障点上方电位差为零，根据检流计指针是否偏转以及偏转的方向能够确定故障点的位置；
对于高阻及开路故障，设计有声磁同步接收装置，通过对故障电缆相间或相地施加高压脉冲信号，从而导致故障点会产生高压放电，通过声磁同步接收装置获得故障点高压放电时产生的声信号及电磁信号时间差，然后利用声波和电磁波传播速度计算出故障点距离接收装置的距离。
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