CN109031021B - 一种高压单芯电缆短路故障定位方法、装置及系统 - Google Patents

一种高压单芯电缆短路故障定位方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高压单芯电缆短路故障定位方法、装置及系统，其方法包括采集发生短路故障的电缆的金属护层的电流信号,并对电流信号进行时域反演计算,得到时域反演电流信号；对反演电流信号进行时频转换,得到频域反演电流信号；根据频域反演电流信号计算电缆上多个预设一级先验故障点的能量,并将预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点。本发明通过采集电缆的金属护层的电流信号，根据金属护层电流确定不同预设一级先验故障点的能量特征，以此来判断故障位置，能在线对故障点进行精确定位，不必监测线芯或护层电压，实现金属护层暂态故障信息能量的获取，降低了对暂态行波信号波形提取的要求。

Description

一种高压单芯电缆短路故障定位方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及电缆故障测量技术领域，尤其涉及一种高压单芯电缆短路故障定位方法、装置及系统。
背景技术
当前的故障定位模式主要有两种：一是利用距离保护装置的保护测距，二是利用电子传感器的行波法故障定位模式。
1)基于参数识别的距离保护原理采用故障后系统变化的参数构成保护判据，而电力电缆线路分布参数特性明显、包含多个完整的交叉互联段、线路通道环境复杂，这将显著影响距离保护算法的动作性能。由于测量阻抗与故障距离不再呈正比关系，传统距离保护算法的保护范围将缩小。在实际应用中，利用线路阻抗的距离保护还存在着线路阻抗计算不准确、线路长度信息不完整的情况；
2)行波法通过检测故障线路上的暂态行波在母线与故障点之间的传播时间进行故障测距，由于暂态行波的传播速度接近光速，基于行波法的故障定位模式存在噪声消除和波头时刻提取的问题。
另外，多个交叉互联段和复杂的线路通道环境造成长电缆线路的波速度不统一、波阻抗不连续，这类方法难以应用于实际的长电缆线路中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高压单芯电缆短路故障定位方法、装置及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高压单芯电缆短路故障定位方法，包括如下步骤:
步骤1:采集发生短路故障的电缆的金属护层的电流信号,并对所述电流信号进行时域反演计算,得到时域反演电流信号；
步骤2:对所述时域反演电流信号进行时频转换,得到频域反演电流信号；
步骤3:根据所述频域反演电流信号计算电缆上多个预设一级先验故障点的能量,并将预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点。
本发明的有益效果是：本发明的高压单芯电缆短路故障定位方法，通过采集电缆的金属护层的电流信号，并进行时域反演运算后转换到频域，根据金属护层电流确定不同预设一级先验故障点的能量特征，以此来判断故障位置，能在线对故障点进行精确定位，不必监测线芯或护层电压，实现金属护层暂态故障信息能量的获取，降低了对暂态行波信号波形提取的要求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述步骤3具体包括：
步骤31：根据所述频域反演电流信号计算每个所述预设一级先验故障点的电流值；
步骤32：根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应所述预设一级先验故障点的能量；
步骤33：将所述预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点，并对外输出。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述频域反演电流信号可以准确的计算出每个所述预设一级先验故障点的电流值，再根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应的所述预设一级先验故障点的能量，即可根据所述预设一级先验故障点的能量最大值来准确确定以及主故障点，精度较高，快捷方便，实现护层暂态故障信息能量的获取。
进一步：所述步骤31中计算所述预设一级先验故障点的电流值具体包括：
Figure GDA0002532436380000031
Figure GDA0002532436380000032
Figure GDA0002532436380000033
将式(1)和式(2)代入式(3)可得式：
Figure GDA0002532436380000034
其中，UA1(ω)为电缆一端的频域电压信号，Uf(ω)表示故障点处的频域电压信号，I* A1表示电缆一端的等效时域反演电流信号，U* A1(ω)表示UA1(ω)的时域反演电压信号，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流，x’f表示先验故障点位置，xf表示故障点位置，ω为角频率，γ为电缆的传输常数，ρ1表示电缆一端的行波反射系数，Z1表示电缆一端的等效输入阻抗，
Figure GDA0002532436380000035
表示故障点处的时域反演电压信号。
上述进一步方案的有益效果是：通过上述公式可以根据所述频域反演电流信号结合线路参数准确地计算出每个所述预设一级先验故障点的电流值，便于后续根据每个预设一级先验故障点的电流值极计算对应的所述预设以一级先验故障点的能量。
进一步：所述步骤32中，计算预设一级先验故障点的能量的公式为：
Figure GDA0002532436380000036
其中，Γ(x'f,m)表示先验故障点x'f,m的能量，m＝1,…,K，K表示先验故障点序号m的最大值，且K为大于1的自然数，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流。
上述进一步方案的有益效果是：通过上述公式可以根据所述预设一级先验故障点的电流值准确地计算对应所述预设一级先验故障点的能量，便于后续根据所述预设一级先验故障点的能量判断故障点所在位置。
进一步：所述的高压单芯电缆短路故障定位方法还包括如下步骤：
步骤4：获取所述预设一级先验故障点的能量次大值，并将其对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级次故障点；
步骤5：在电缆上所述一级主故障点与一级次故障点之间设置多个二级先验故障点，并采用如步骤3所述的方法计算电缆上所述多个二级先验故障点的能量,并将所述二级先验故障点的能量最大值对应的所述二级先验故障点所在位置确定为二级主故障点，并对外输出。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述预设一级先验故障点的能量次大值去顶一级次故障点，并根据所述一级主故障点与一级次故障点来设定多个二级先验故障点，以及根据所述多个二级先验故障点的能量来确定二级主故障点，可以更加精确的确定故障点的位置，大大提高故障点的定位精度。
本发明还提供了一种高压单芯电缆短路故障定位装置，包括电流互感器和处理器；
所述电流互感器设置在电缆的金属护层与地之间，并用于采集电缆的金属护层的电流信号；
处理器，用于对所述电流信号进行时域反演计算,得到时域反演电流信号，并对所述时域反演电流信号进行时频转换,得到频域反演电流信号，还用于根据所述频域反演电流信号计算电缆上多个预设一级先验故障点的能量,并将预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点。
本发明的高压单芯电缆短路故障定位装置，通过电流互感器采集电缆的金属护层的电流信号，并由处理器进行时域反演运算后转换到频域，根据金属护层电流确定不同预设一级先验故障点的能量特征，以此来判断故障位置，能在线对故障点进行精确定位，不必监测线芯或护层电压，实现金属护层暂态故障信息能量的获取，降低了对暂态行波信号波形提取的要求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述处理器包括电流计算单元、能量计算单元和输出单元；
所述电流计算单元，用于根据所述频域反演电流信号计算每个所述预设一级先验故障点的电流值；
所述能量计算单元，用于根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应所述预设一级先验故障点的能量；
所述输出单元，用于将所述预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述电流计算单元根据频域反演电流信号可以准确的计算出每个所述预设一级先验故障点的电流值，再由能量计算单元根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应的所述预设一级先验故障点的能量，即可根据所述预设一级先验故障点的能量最大值来准确确定以及主故障点，并由输出单元输出，精度较高，快捷方便，实现护层暂态故障信息能量的获取。
进一步：所述电流计算单元计算每个所述预设一级先验故障点的电流值的计算公式为：
Figure GDA0002532436380000051
其中，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流，x’f表示先验故障点位置，xf表示故障点位置，ω为角频率，γ为电缆的传输常数，ρ1表示电缆一端的行波反射系数，Z1表示电缆一端的等效输入阻抗，
Figure GDA0002532436380000052
表示故障点处的时域反演电压信号。
上述进一步方案的有益效果是：通过上述公式可以根据所述频域反演电流信号结合线路参数准确地计算出每个所述预设一级先验故障点的电流值，便于后续根据每个预设一级先验故障点的电流值极计算对应的所述预设以一级先验故障点的能量。
进一步：所述高压单芯电缆短路故障定位装置还包括二级故障点设置单元；
所述能量计算单元，还用于获取所述预设一级先验故障点的能量次大值，并将其对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级次故障点；
所述二级故障点设置单元，用于在电缆上所述一级主故障点与一级次故障点之间设置多个二级先验故障点，
所述能量计算单元，还用于计算电缆上所述多个二级先验故障点的能量；
所述输出单元，还用于将所述二级先验故障点的能量最大值对应的所述二级先验故障点所在位置确定为二级主故障点，并对外输出。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述预设一级先验故障点的能量次大值确定一级次故障点，并由二级故障点设置单元根据所述一级主故障点与一级次故障点来设定多个二级先验故障点，以及根据所述多个二级先验故障点的能量来确定二级主故障点，可以更加精确的确定故障点的位置，大大提高故障点的定位精度。
本发明还提供了一种高压单芯电缆短路故障定位系统，其特征在于,包括无线通讯电路、监控终端和至少一个所述的高压单芯电缆短路故障定位装置，所述处理器与所述无线通讯电路电连接，所述无线通讯电路与所述监控终端无线连接。
本发明的高压单芯电缆短路故障定位系统，通过高压单芯电缆短路故障定位装置测量故障点位置信息，并经由无线通讯电路发送至监控终端，便于实现远程监控，简单方便，高效快捷。
附图说明
图1为本发明的高压单芯电缆短路故障定位方法流程示意图；
图2为电缆传输方程等效电路示意图；
图3为图2的诺顿等效电路模型；
图4位高压单芯电缆横截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种高压单芯电缆短路故障定位方法，包括如下步骤:
步骤1:采集发生短路故障的电缆的金属护层的电流信号,并对所述电流信号进行时域反演计算,得到时域反演电流信号；
步骤2:对所述时域反演电流信号进行时频转换,得到频域反演电流信号；
步骤3:根据所述频域反演电流信号计算电缆上多个预设一级先验故障点的能量,并将预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点。
本发明的高压单芯电缆短路故障定位方法，通过采集电缆的金属护层的电流信号，并进行时域反演运算后转换到频域，根据金属护层电流确定不同预设一级先验故障点的能量特征，以此来判断故障位置，能在线对故障点进行精确定位，不必监测线芯或护层电压，实现金属护层暂态故障信息能量的获取，降低了对暂态行波信号波形提取的要求。
本发明中，将电缆短路故障过程思维电磁波传播的工程，电磁波传播即能量传播的过程，能量的消耗会导致行波波形的畸变，这也是行波法提取行波波头的主要难点之一。当短路故障发生瞬间，行波在电缆终端与故障点之间的传输经过了多次折反射，其中，故障点位置能量消耗最大。
在本发明的实施例中，所述步骤3具体包括：
步骤31：根据所述频域反演电流信号计算每个所述预设一级先验故障点的电流值；
步骤32：根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应所述预设一级先验故障点的能量；
步骤33：将所述预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点，并对外输出。
通过所述频域反演电流信号可以准确的计算出每个所述预设一级先验故障点的电流值，再根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应的所述预设一级先验故障点的能量，即可根据所述预设一级先验故障点的能量最大值来准确确定以及主故障点，精度较高，快捷方便，实现护层暂态故障信息能量的获取。
传统的传输线方程电压行波传播形式如式(5)所示：
Figure GDA0002532436380000081
电缆传输方程等效电路示意图如图2所示，其中，电缆线路长度为L，故障点位置为x＝xf处，定义电缆线路首端A1为x＝0处，电缆线路末端A2为x＝L处，A1端的输入阻抗为Z1，A2端的输入阻抗为Z2，电缆的波阻抗为Zc，A1端电压为UA1，A2端电压为UA2，Uf为故障点等效电压。利用传输线理论求解方程(5)可得式(1)。
Figure GDA0002532436380000082
Figure GDA0002532436380000091
Figure GDA0002532436380000092
Figure GDA0002532436380000093
Figure GDA0002532436380000094
其中，UA1为电缆首端A1的电压信号，ω为角频率，γ为电缆的传输常数，ρ1为电缆首端A1的行波反射系数，R0为电缆单位长度电阻，L0为电缆单位长度电感，G0为电缆主绝缘层单位长度电导，C0为电缆单位长度电容，单位长度电容和电感表达式分别如式(8)和式(9)所示。ε为电缆的主绝缘层的介电常数，μ为电缆的主绝缘层的磁导率，r1为电缆的线芯外半径，r2为主绝缘层外半径，r3为金属护层外半径，r,4为外护套层外半径。
图2的诺顿等效电路模型如图3所示。其中U* A1表示UA1的共轭复数，即UA1的时域反演电压信号，I* A1表示A1端的时域反演电流信号，如式(2)所示；同理，U* A2表示UA2的共轭复数，即UA2的时域反演电压信号，I* A2表示A2端的端的时域反演电流信号，如式(10)所示。
Figure GDA0002532436380000095
Figure GDA0002532436380000096
由于故障点不可预知，用x’f表示预设一级先验故障点位置，则故障点的电流与对应的时域反演电流信号的关系可用式(3)表示：
Figure GDA0002532436380000097
将式(1)和式(2)代入式(3)可得式：
Figure GDA0002532436380000101
其中，UA1(ω)为电缆一端的频域电压信号，Uf(ω)表示故障点处的频域电压信号，I* A1表示电缆一端的等效时域反演电流信号，U* A1(ω)表示UA1(ω)的时域反演电压信号，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流，x’f表示先验故障点位置，xf表示故障点位置，ω为角频率，γ为电缆的传输常数，ρ1表示电缆一端的行波反射系数，Z1表示电缆一端的等效输入阻抗，
Figure GDA0002532436380000102
表示故障点处的时域反演电压信号。
由式(4)可知，在故障点位置，行波传输的能量消耗最大。根据式(10)可预设一级先验故障点位置xf,m，m＝1,…,K，K表示先验故障点序号m的最大值，且K为大于1的自然数，对不同的预设一级先验故障位置点，可计算出不同的预设一级先验故障点的能量。
通过上述公式可以根据所述频域反演电流信号结合线路参数准确地计算出每个所述预设一级先验故障点的电流值，便于后续根据每个预设一级先验故障点的电流值极计算对应的所述预设以一级先验故障点的能量。
在上述实施例的基础上，所述步骤32中，计算预设一级先验故障点的能量的公式为：
Figure GDA0002532436380000103
其中，Γ(x'f,m)表示先验故障点x'f,m的能量，m＝1,…,K，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流。
通过上述公式可以根据所述预设一级先验故障点的电流值准确地计算对应所述预设一级先验故障点的能量，便于后续根据所述预设一级先验故障点的能量判断故障点所在位置。
需要指出的是，对于实际的高压电缆线路，线路两端的金属护层电流为比较方便监测的电气量。高压单芯电缆横截面示意图如图4所示，由于金属护层两端直接接地，其电场E分布和磁场H部分情况如图4所示，能量在主绝缘层沿坡印廷矢量方向传播，因此，为监测线路短路故障情况下的能量变化特性，监测线芯电流或护层电流的效果相同。
优选地，本发明的实施例中，所述的高压单芯电缆短路故障定位方法还包括如下步骤：
步骤4：获取所述预设一级先验故障点的能量次大值，并将其对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级次故障点；
步骤5：在电缆上所述一级主故障点与一级次故障点之间设置多个二级先验故障点，并采用如步骤3所述的方法计算电缆上所述多个二级先验故障点的能量,并将所述二级先验故障点的能量最大值对应的所述二级先验故障点所在位置确定为二级主故障点，并对外输出。
通过所述预设一级先验故障点的能量次大值去顶一级次故障点，并根据所述一级主故障点与一级次故障点来设定多个二级先验故障点，以及根据所述多个二级先验故障点的能量来确定二级主故障点，可以更加精确的确定故障点的位置，大大提高故障点的定位精度。
另外，实际中，如果需要更高精度的故障为位置信息，可以再次重复上述步骤，获取多级(大于或等于3)主故障点的位置信息，直到故障点的位置信息达到设定的精度。具体的方法这里不再重复说明。
本发明还提供了一种高压单芯电缆短路故障定位装置，包括电流互感器和处理器；
所述电流互感器设置在电缆的金属护层与地之间，并用于采集电缆的金属护层的电流信号；
处理器，用于对所述电流信号进行时域反演计算,得到时域反演电流信号，并对所述时域反演电流信号进行时频转换,得到频域反演电流信号，还用于根据所述频域反演电流信号计算电缆上多个预设一级先验故障点的能量,并将预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点。
本发明的高压单芯电缆短路故障定位装置，通过电流互感器采集电缆的金属护层的电流信号，并由处理器进行时域反演运算后转换到频域，根据金属护层电流确定不同预设一级先验故障点的能量特征，以此来判断故障位置，能在线对故障点进行精确定位，不必监测线芯或护层电压，实现金属护层暂态故障信息能量的获取，降低了对暂态行波信号波形提取的要求。
在本发明的实施例中，所述处理器包括电流计算单元、能量计算单元和输出单元；
所述电流计算单元，用于根据所述频域反演电流信号计算每个所述预设一级先验故障点的电流值；
所述能量计算单元，用于根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应所述预设一级先验故障点的能量；
所述输出单元，用于将所述预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点。
通过所述电流计算单元根据频域反演电流信号可以准确的计算出每个所述预设一级先验故障点的电流值，再由能量计算单元根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应的所述预设一级先验故障点的能量，即可根据所述预设一级先验故障点的能量最大值来准确确定以及主故障点，并由输出单元输出，精度较高，快捷方便，实现护层暂态故障信息能量的获取。
在上述实施例的基础上，所述电流计算单元计算每个所述预设一级先验故障点的电流值的计算公式为：
Figure GDA0002532436380000121
其中，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流，x’f表示先验故障点位置，xf表示故障点位置，ω为角频率，γ为电缆的传输常数，ρ1表示电缆一端的行波反射系数，Z1表示电缆一端的等效输入阻抗，
Figure GDA0002532436380000131
表示故障点处的时域反演电压信号。
通过上述公式可以根据所述频域反演电流信号结合线路参数准确地计算出每个所述预设一级先验故障点的电流值，便于后续根据每个预设一级先验故障点的电流值极计算对应的所述预设以一级先验故障点的能量。
优选地，在上述实施例的基础上，所述高压单芯电缆短路故障定位装置还包括二级故障点设置单元；
所述能量计算单元，还用于获取所述预设一级先验故障点的能量次大值，并将其对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级次故障点；
所述二级故障点设置单元，用于在电缆上所述一级主故障点与一级次故障点之间设置多个二级先验故障点，
所述能量计算单元，还用于计算电缆上所述多个二级先验故障点的能量；
所述输出单元，还用于将所述二级先验故障点的能量最大值对应的所述二级先验故障点所在位置确定为二级主故障点，并对外输出。
通过所述预设一级先验故障点的能量次大值确定一级次故障点，并由二级故障点设置单元根据所述一级主故障点与一级次故障点来设定多个二级先验故障点，以及根据所述多个二级先验故障点的能量来确定二级主故障点，可以更加精确的确定故障点的位置，大大提高故障点的定位精度。
本发明还提供了一种高压单芯电缆短路故障定位系统，其特征在于,包括无线通讯电路、监控终端和至少一个所述的高压单芯电缆短路故障定位装置，所述处理器与所述无线通讯电路电连接，所述无线通讯电路与所述监控终端无线连接。
本发明的高压单芯电缆短路故障定位系统，通过高压单芯电缆短路故障定位装置测量故障点位置信息，并经由无线通讯电路发送至监控终端，便于实现远程监控，简单方便，高效快捷。
本发明中，所述监控终端可以采用PC机、智能手机、平板电脑或PDA等具有交互功能的终端设备。所述无线通讯电路可以采用GPRS通讯模块、蓝牙模块或wifi模块等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压单芯电缆短路故障定位方法，其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:采集发生短路故障的电缆的金属护层的电流信号,并对所述电流信号进行时域反演计算,得到时域反演电流信号；
步骤2:对所述时域反演电流信号进行时频转换,得到频域反演电流信号；
步骤3:根据所述频域反演电流信号计算电缆上多个预设一级先验故障点的能量,并将预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点；
所述步骤3具体包括：
步骤31：根据所述频域反演电流信号计算每个所述预设一级先验故障点的电流值；
步骤32：根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应所述预设一级先验故障点的能量；
步骤33：将所述预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点，并对外输出；
所述步骤31中计算所述预设一级先验故障点的电流值具体包括：
Figure FDA0002532436370000011
Figure FDA0002532436370000012
Figure FDA0002532436370000013
将式(1)和式(2)代入式(3)可得式：
Figure FDA0002532436370000014
其中，UA1(ω)为电缆一端的频域电压信号，Uf(ω)表示故障点处的频域电压信号，I* A1表示电缆一端的等效时域反演电流信号，U* A1(ω)表示UA1(ω)的时域反演电压信号，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流，x’f表示先验故障点位置，xf表示故障点位置，ω为角频率，γ为电缆的传输常数，ρ1表示电缆一端的行波反射系数，Z1表示电缆一端的等效输入阻抗，
Figure FDA0002532436370000021
表示故障点处的时域反演电压信号。
2.根据权利要求1所述的高压单芯电缆短路故障定位方法，其特征在于,所述步骤32中，计算预设一级先验故障点的能量的公式为：
Figure FDA0002532436370000022
其中，Γ(x'f,m)表示先验故障点x'f,m的能量，m＝1,…,K，K表示先验故障点序号m的最大值，且K为大于1的自然数，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流。
3.根据权利要求1或2所述的高压单芯电缆短路故障定位方法，其特征在于,还包括如下步骤：
步骤4：获取所述预设一级先验故障点的能量次大值，并将其对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级次故障点；
步骤5：在电缆上所述一级主故障点与一级次故障点之间设置多个二级先验故障点，并采用如步骤3所述的方法计算电缆上所述多个二级先验故障点的能量,并将所述二级先验故障点的能量最大值对应的所述二级先验故障点所在位置确定为二级主故障点，并对外输出。
4.一种高压单芯电缆短路故障定位装置，其特征在于，包括电流互感器和处理器；
所述电流互感器设置在电缆的金属护层与地之间，并用于采集电缆的金属护层的电流信号；
处理器，用于对所述电流信号进行时域反演计算,得到时域反演电流信号，并对所述时域反演电流信号进行时频转换,得到频域反演电流信号，还用于根据所述频域反演电流信号计算电缆上多个预设一级先验故障点的能量,并将预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点；
所述处理器包括电流计算单元、能量计算单元和输出单元；
所述电流计算单元，用于根据所述频域反演电流信号计算每个所述预设一级先验故障点的电流值；
所述能量计算单元，用于根据所述预设一级先验故障点的电流值计算对应所述预设一级先验故障点的能量；
所述输出单元，用于将所述预设一级先验故障点的能量最大值对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级主故障点；
所述电流计算单元计算每个所述预设一级先验故障点的电流值的计算公式为：
Figure FDA0002532436370000031
其中，If1(x'f,ω)表示电缆一端的先验故障点的电流，x’f表示先验故障点位置，xf表示故障点位置，ω为角频率，γ为电缆的传输常数，ρ1表示电缆一端的行波反射系数，Z1表示电缆一端的等效输入阻抗，
Figure FDA0002532436370000032
表示故障点处的时域反演电压信号。
5.根据权利要求4所述的高压单芯电缆短路故障定位装置，其特征在于,还包括二级故障点设置单元；
所述能量计算单元，还用于获取所述预设一级先验故障点的能量次大值，并将其对应的预设一级先验故障点所在位置确定为一级次故障点；
所述二级故障点设置单元，用于在电缆上所述一级主故障点与一级次故障点之间设置多个二级先验故障点，
所述能量计算单元，还用于计算电缆上所述多个二级先验故障点的能量；
所述输出单元，还用于将所述二级先验故障点的能量最大值对应的所述二级先验故障点所在位置确定为二级主故障点，并对外输出。
6.一种高压单芯电缆短路故障定位系统，其特征在于,包括无线通讯电路、监控终端和至少一个权利要求4或5所述的高压单芯电缆短路故障定位装置，所述处理器与所述无线通讯电路电连接，所述无线通讯电路与所述监控终端无线连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110135008B (zh) * 2019-04-19 2024-03-26 中铁二院工程集团有限责任公司 一种单芯电缆护层电流的计算方法
EP3786652B1 (de) * 2019-08-29 2023-12-06 Nexans Verfahren und system zur lokalisierung eines kurzschlusses zwischen einem leiter und einem diesen umgebenden elektrisch leitenden schirm
CN111157845B (zh) * 2020-01-07 2021-10-26 国网辽宁省电力有限公司朝阳供电公司 一种适用于配电网的基于时域反演技术的故障定位方法
CN111856208B (zh) * 2020-07-17 2023-09-19 山东科汇电力自动化股份有限公司 一种超高压电缆护层故障点定位装置及方法
CN111965565A (zh) * 2020-08-25 2020-11-20 广东电网有限责任公司广州供电局 电缆线路故障原因判断方法、装置、设备及介质
CN112363008A (zh) * 2020-09-17 2021-02-12 广州长川科技有限公司 一种电缆故障及运行状态的综合监测方法及系统
CN114689997B (zh) * 2022-05-06 2023-09-26 国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司 一种配网电缆故障识别与定位方法
CN116466183B (zh) * 2023-04-14 2023-12-19 国网四川省电力公司成都供电公司 一种基于5g的输电线故障点监测系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101435848A (zh) * 2008-12-25 2009-05-20 西安四方机电有限责任公司 一种基于二次脉冲方式测试电力电缆故障的方法
CN102495336B (zh) * 2011-12-29 2013-09-11 上海交通大学 一种分布式单相接地故障测距系统及其测距方法
CN203455440U (zh) * 2013-07-16 2014-02-26 国家电网公司 一种高压单芯电缆护层接地在线监测装置
CN103926510B (zh) * 2014-05-12 2016-04-13 国家电网公司 一种电缆护层电流及载流量在线监测和故障诊断定位方法
CN105988061B (zh) * 2015-02-05 2019-03-22 云南酷联科技有限公司 一种高压单芯电缆保护层故障定位的方法
CN104777519B (zh) * 2015-04-21 2017-06-09 电子科技大学 一种电磁信号时间反演变换的方法及系统
CN106019081B (zh) * 2016-05-24 2018-10-23 长沙理工大学 一种基于波形反演的输电线路故障电压行波精确检测方法
CN106597197B (zh) * 2016-12-09 2018-08-07 国网江苏省电力公司苏州供电公司 高压单芯电缆交叉互联结构的短路故障定位方法及装置

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