CN111239552A - 一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，包括以下步骤：S1、对高压电缆故障性质进行判别；S2、查找电缆的正确走向及其深度；S3、对电缆故障点进行初步测距；S4、对电缆故障点进行精确定位，本发明通过设置系统的故障检测方案，首先对风电场集电线路高压电缆发生故障的性质进行判别，然后再依据不同类型的故障分别实行对应的解决方案，先通过脉冲电压法与二次脉冲法对故障点的初步位置进行测距，然后再通过跨步电压法与声磁同步法对电缆故障点进行精确定位，从而能够系统的逐一排除故障的类别，然后根据故障的类别及时的找出故障点的精确位置，增加了高压电缆故障定位的效率，进而保证了风电场的正常运行。

Description

一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法
技术领域
本发明公开了一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，属于电缆故障定位技术领域。
背景技术
风电场集电线路高压电缆头由于设计、施工工艺、设备质量、所处地理环境等多方面原因，导致高压电缆故障，故障出现后，造成风电机组紧急故障停机，或直接作用于升压站发电线路开关跳闸，造成整条发电线路停运，严重时，如果不能够及时的排查高压电缆故障的准确位置，将会影响整个风电场停运，更严重时，影响周围多个风电场停运，对风电机组和电网的安全与稳定造成影响，但是目前的风电场集电线路高压电缆故障定位方法大都无法及时的寻测出故障点的确切位置并排除故障恢复供电，同时缺乏一个系统的整体运营方法，对于大型风电场集电线路高压电缆产生的故障如果不能够及时的、系统的按照故障类型逐一检验，将会存在极大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服传统方法的技术缺陷，提供一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，从而解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，包括以下步骤：
S1、对高压电缆故障性质进行判别；
S2、查找电缆的正确走向及其深度；
S3、对电缆故障点进行初步测距；
S4、对电缆故障点进行精确定位。
优选的，所述步骤S1包括以下步骤：
S11、对发生故障的电缆线路进行开路故障检测；
S12、对发生故障的电缆线路进行低阻故障检测；
S13、对发生故障的电缆线路进行泄露性高阻故障检测；
S14、对发生故障的电缆线路进行闪络性高阻故障检测。
优选的，所述步骤S3包括以下步骤：
S31、通过脉冲电压法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点初步测距；
S32、通过二次脉冲法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点初步测距。
优选的，所述步骤S4包括以下步骤：
S41、通过跨步电压法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点精确定位；
S42、通过声磁同步法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点精确定位。
优选的，所述步骤S11的具体操作方法为：通过用脉冲法测量分别在电缆两端测各相长度并与电缆档案资料比较来判断电缆是否存在开路故障；所述步骤S12的具体操作方法为：用脉冲法测量相间或相对地的波形，若有与发射波反极性波形，可判断电缆有低阻故障，即接头反射波小于低阻反射波，低阻故障一般小于几KΩ；所述步骤S13的具体操作方法为：a、用MΩ表测得相间或相对地电阻远小于电缆正常绝缘电阻(一般在数KΩ至几十MΩ)可判断为电缆有泄漏性高阻故障；b、直流耐压试验时，泄漏电流随试验电压的升高连续增大，并远大于允许泄漏值；所述步骤S14的具体操作方法为：直流耐压试验时，当试验电压大于某一值时，泄漏电流突然增大，当试验电压下降后，泄漏电流又恢复正常，可判断为电缆有闪络性高阻故障。
优选的，所述步骤S31的具体操作方法为：向待检测电缆中送入一脉冲电压，当电缆有故障时，故障点输入阻抗Zi不再是线路的特性阻抗Zc而引起反射，产生向测量点运动的反射脉冲，其反射系数：ρ＝(Zi-Zc)/(Zi+Zc)；所述步骤S32的具体操作方法为：向故障电缆加直流高压，当电压到达某一高值、同时场强足够大时，介质中存在少量的自由电子将在电场作用下产生碰撞游离，自由电子碰撞中性分子，使其激励游离而产生新的电子和正离子，这些电子和正离子获得电场能量后又和别的中性分子相互碰撞，这个过程不断发展下去，使介质中电子流“雪崩”加剧，造成绝缘介质击穿，形成导电通道，故障点被强大的电子流瞬间短路，即电缆故障点会突然被击穿，故障点电压急剧降低几乎为零，电流突然增大，产生了一个放电电弧，然后根据电弧理论，此电弧的视在电阻很小，可认为一低阻或短路故障，在高压电弧产生的瞬间，向电缆发射一低压脉冲，记下此反射波形，由于电弧可认为一低阻或短路的故障，发射脉冲波形和反射脉冲波形极性相反，反射波形极性为负，波形向下。
优选的，所述步骤S41的具体操作方法为：故障点处是裸漏对大地的，当把故障点两端的测试点接地线解开后，从其中一端的地面端对电缆进行打压，那么在故障点的大地上就会出现喇叭型电压分布，用高灵敏度的电压表在大地表面测两点间的电压变化，在故障点附近产生电压变化，在电压表插到地表上的探针前后位置不变的情况下，在故障点前后表针的摆动方向是不同的，根据电压表针的摆动方向，即可得出故障点所在位置的方向；所述步骤S42的具体操作方法为：向故障电缆施加高压脉冲使故障点放电，故障点会产生声音信号，同时放电电流在电缆周围产生脉冲磁场信号，声音信号和磁场信号传播的速度不一样，同一个放电脉冲信号传到测试探头时就有时间差，时间差最小的点就是故障点，也就是探头所对应的下方。
优选的，所述步骤S11与步骤S12对应后续步骤S31与S41，所述步骤S13与步骤S14对应后续步骤S32与S42。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明与现有技术相比，本发明通过设置系统的故障检测方案，首先对风电场集电线路高压电缆发生故障的性质进行判别，然后再依据不同类型的故障分别实行对应的解决方案，先通过脉冲电压法与二次脉冲法对故障点的初步位置进行测距，然后再通过跨步电压法与声磁同步法对电缆故障点进行精确定位，从而能够系统的逐一排除故障的类别，然后根据故障的类别及时的找出故障点的精确位置，增加了高压电缆故障定位的效率，进而保证了风电场的正常运行。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明户型整体流程示意图；
图2是本发明低压脉冲反射原理图；
图3是本发明低阻障碍的反射波形图；
图4是本发明断线障碍的反射波形图；
图5是本发明声磁同步法原理图；
图6是本发明跨步电压法接线原理图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，包括以下步骤：
S1、对高压电缆故障性质进行判别；
S2、查找电缆的正确走向及其深度；
S3、对电缆故障点进行初步测距；
S4、对电缆故障点进行精确定位。
其中，步骤S1包括以下步骤：
S11、对发生故障的电缆线路进行开路故障检测；
S12、对发生故障的电缆线路进行低阻故障检测；
S13、对发生故障的电缆线路进行泄露性高阻故障检测；
S14、对发生故障的电缆线路进行闪络性高阻故障检测。
其中，步骤S3包括以下步骤：
S31、通过脉冲电压法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点初步测距；
S32、通过二次脉冲法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点初步测距。
其中，步骤S4包括以下步骤：
S41、通过跨步电压法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点精确定位；
S42、通过声磁同步法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点精确定位。
其中，步骤S11的具体操作方法为：通过用脉冲法测量分别在电缆两端测各相长度并与电缆档案资料比较来判断电缆是否存在开路故障；步骤S12的具体操作方法为：用脉冲法测量相间或相对地的波形，若有与发射波反极性波形，可判断电缆有低阻故障，即接头反射波小于低阻反射波，低阻故障一般小于几KΩ；步骤S13的具体操作方法为：a、用MΩ表测得相间或相对地电阻远小于电缆正常绝缘电阻(一般在数KΩ至几十MΩ)可判断为电缆有泄漏性高阻故障；b、直流耐压试验时，泄漏电流随试验电压的升高连续增大，并远大于允许泄漏值；步骤S14的具体操作方法为：直流耐压试验时，当试验电压大于某一值时，泄漏电流突然增大，当试验电压下降后，泄漏电流又恢复正常，可判断为电缆有闪络性高阻故障，一般情况下，绝缘电阻值Rg在Ω级时为低阻故障，Rg在kΩ-几MΩ时为泄漏高阻故障，Rg在几十MΩ-几百MΩ时为闪络高阻故障，也可通过电缆预防试验确定故障性质，其遵循以下规律：当测试电压增大时，同时高压侧泄露电流Ig连续增大时，判断为泄漏高阻故障；当测试电压增大时，同时高压侧泄露电流Ig突然增大时，判断为闪络高阻故障，便于更好的电缆故障的类型进行判别。
其中，如图2所示，步骤S31的具体操作方法为：向待检测电缆中送入一脉冲电压，当电缆有故障时，故障点输入阻抗Zi不再是线路的特性阻抗Zc而引起反射，产生向测量点运动的反射脉冲，其反射系数：ρ＝(Zi-Zc)/(Zi+Zc)，如图3所示为低阻障碍的反射波形图，如图4所示为断线障碍的反射波形图；步骤S32的具体操作方法为：向故障电缆加直流高压，当电压到达某一高值、同时场强足够大时，介质中存在少量的自由电子将在电场作用下产生碰撞游离，自由电子碰撞中性分子，使其激励游离而产生新的电子和正离子，这些电子和正离子获得电场能量后又和别的中性分子相互碰撞，这个过程不断发展下去，使介质中电子流“雪崩”加剧，造成绝缘介质击穿，形成导电通道，故障点被强大的电子流瞬间短路，即电缆故障点会突然被击穿，故障点电压急剧降低几乎为零，电流突然增大，产生了一个放电电弧，然后根据电弧理论，此电弧的视在电阻很小，可认为一低阻或短路故障，在高压电弧产生的瞬间，向电缆发射一低压脉冲，记下此反射波形，由于电弧可认为一低阻或短路的故障，发射脉冲波形和反射脉冲波形极性相反，反射波形极性为负，波形向下，便于更好的对电缆故障点进行初步测距。
其中，步骤S41的具体操作方法为：如图6所示接线，故障点F’处是裸漏对大地的，当把A’和B’两点接地线解开后，从A端对电缆进行打压，那么在F’点的大地上就会出现喇叭型电压分布，用高灵敏度的电压表在大地表面测两点间的电压变化，在故障点附近产生电压变化，在电压表插到地表上的探针前后位置不变的情况下，在故障点前后表针的摆动方向是不同的，根据电压表针的摆动方向，即可得出故障点所在位置的方向；如图5所示，步骤S42的具体操作方法为：向故障电缆施加高压脉冲使故障点放电，故障点会产生声音信号，同时放电电流在电缆周围产生脉冲磁场信号，声音信号和磁场信号传播的速度不一样，同一个放电脉冲信号传到测试探头时就有时间差，时间差最小的点就是故障点，也就是探头所对应的下方，便于更好的对电缆故障点进行精确定位。
其中，步骤S11与步骤S12对应后续步骤S31与S41，步骤S13与步骤S14对应后续步骤S32与S42，便于更好的对不同类型的电缆故障进行分步处理，方便更加系统的对电缆故障点进行快速精准的定位。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对高压电缆故障性质进行判别；
S2、查找电缆的正确走向及其深度；
S3、对电缆故障点进行初步测距；
S4、对电缆故障点进行精确定位。
2.根据权利要求1所述的一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
S11、对发生故障的电缆线路进行开路故障检测；
S12、对发生故障的电缆线路进行低阻故障检测；
S13、对发生故障的电缆线路进行泄露性高阻故障检测；
S14、对发生故障的电缆线路进行闪络性高阻故障检测。
3.根据权利要求1所述的一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
S31、通过脉冲电压法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点初步测距；
S32、通过二次脉冲法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点初步测距。
4.根据权利要求1所述的一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
S41、通过跨步电压法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点精确定位；
S42、通过声磁同步法对发生故障的电缆线路进行电缆故障点精确定位。
5.根据权利要求2所述的一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，其特征在于，所述步骤S11的具体操作方法为：通过用脉冲法测量分别在电缆两端测各相长度并与电缆档案资料比较来判断电缆是否存在开路故障；所述步骤S12的具体操作方法为：用脉冲法测量相间或相对地的波形，若有与发射波反极性波形，可判断电缆有低阻故障，即接头反射波小于低阻反射波，低阻故障一般小于几KΩ；所述步骤S13的具体操作方法为：a、用MΩ表测得相间或相对地电阻远小于电缆正常绝缘电阻(一般在数KΩ至几十MΩ)可判断为电缆有泄漏性高阻故障；b、直流耐压试验时，泄漏电流随试验电压的升高连续增大，并远大于允许泄漏值；所述步骤S14的具体操作方法为：直流耐压试验时，当试验电压大于某一值时，泄漏电流突然增大，当试验电压下降后，泄漏电流又恢复正常，可判断为电缆有闪络性高阻故障。
6.根据权利要求3所述的一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，其特征在于，所述步骤S31的具体操作方法为：向待检测电缆中送入一脉冲电压，当电缆有故障时，故障点输入阻抗Zi不再是线路的特性阻抗Zc而引起反射，产生向测量点运动的反射脉冲，其反射系数：ρ＝(Zi-Zc)/(Zi+Zc)；所述步骤S32的具体操作方法为：向故障电缆加直流高压，当电压到达某一高值、同时场强足够大时，介质中存在少量的自由电子将在电场作用下产生碰撞游离，自由电子碰撞中性分子，使其激励游离而产生新的电子和正离子，这些电子和正离子获得电场能量后又和别的中性分子相互碰撞，这个过程不断发展下去，使介质中电子流“雪崩”加剧，造成绝缘介质击穿，形成导电通道，故障点被强大的电子流瞬间短路，即电缆故障点会突然被击穿，故障点电压急剧降低几乎为零，电流突然增大，产生了一个放电电弧，然后根据电弧理论，此电弧的视在电阻很小，可认为一低阻或短路故障，在高压电弧产生的瞬间，向电缆发射一低压脉冲，记下此反射波形，由于电弧可认为一低阻或短路的故障，发射脉冲波形和反射脉冲波形极性相反，反射波形极性为负，波形向下。
7.根据权利要求4所述的一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，其特征在于，所述步骤S41的具体操作方法为：故障点处是裸漏对大地的，当把故障点两端的测试点接地线解开后，从其中一端的地面端对电缆进行打压，那么在故障点的大地上就会出现喇叭型电压分布，用高灵敏度的电压表在大地表面测两点间的电压变化，在故障点附近产生电压变化，在电压表插到地表上的探针前后位置不变的情况下，在故障点前后表针的摆动方向是不同的，根据电压表针的摆动方向，即可得出故障点所在位置的方向；所述步骤S42的具体操作方法为：向故障电缆施加高压脉冲使故障点放电，故障点会产生声音信号，同时放电电流在电缆周围产生脉冲磁场信号，声音信号和磁场信号传播的速度不一样，同一个放电脉冲信号传到测试探头时就有时间差，时间差最小的点就是故障点，也就是探头所对应的下方。
8.根据权利要求2、3和4所述的一种风电场集电线路高压电缆故障定位方法，其特征在于，所述步骤S11与步骤S12对应后续步骤S31与S41，所述步骤S13与步骤S14对应后续步骤S32与S42。
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