CN114325239B - 故障定位模拟装置及故障定位精度校验方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种故障定位模拟装置及故障定位精度校验方法，所述装置包括信号源、模拟线路、故障试验元；所述信号源为内部信号源或外部信号源；所述模拟线路包括多个依次串联的RLGC子单元，每个串联节点包括并联接口，所述并联接口被配置为接入所述故障试验元，所述故障试验元被配置为调整所述RLGC子单元的参数；所述故障试验元为有源阻抗或无源阻抗。通过对电缆及线路的等效阻抗进行模拟，并划分成多个RLGC子单元串联而成，RLGC子单元的参数、数量的调整可灵活的用于电缆及线路长度的改变、故障点的模拟，从而解决现有技术中存在的针对电力线路，对线路本身的实物仿真设备并不完备，能仿真的故障内容比较单一，灵活性差的技术问题。
Description
技术领域
本公开涉及故障测试领域，具体地，涉及一种故障定位模拟装置及故障定位精度校验方法。
背景技术
目前针对电力线路，主要采用的是行波测距和行波故障监测和校验装置，校验的只是针对测试装置的行波时差等，而针对线路本身的实物仿真设备并不完备，能仿真的故障内容比较单一，灵活性差；同时针对采用频域法的老化缺陷和故障定位设备还没有校验装置及校验方法，且不具备多点模拟和校验功能。
发明内容
本公开的目的是提供一种故障定位模拟装置及故障定位精度校验方法，用于解决现有技术中存在的针对电力线路，对线路本身的实物仿真设备并不完备，能仿真的故障内容比较单一，灵活性差的技术问题。
为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种故障定位模拟装置，包括信号源、模拟线路、故障试验元；
所述信号源为内部信号源或外部信号源；
所述模拟线路包括多个依次串联的RLGC子单元，每个串联节点包括并联接口，所述并联接口被配置为接入所述故障试验元，所述故障试验元被配置为调整所述RLGC子单元的参数；所述故障试验元为有源阻抗或无源阻抗。
可选的，所述有源阻抗包括有源RC支路；在测试时，所述有源RC支路连接在所述RLGC子单元之间一个或多个节点处；所述有源RC支路包括电阻R和电容C并联，再与继电器开关K串联的支路。
可选的，所述有源阻抗包括带继电器开关K与电容C串联的KC支路；在测试时，所述KC支路并联在模拟线路故障目标位置的RLGC子单元的入口或出口；所述KC支路两端有直流或交流电压，所述继电器开关K在控制脉冲作用下持续或间歇的通断，以给所述电容C充电。
可选的，所述有源阻抗包括带脉冲源的有源支路；在测试时，所述带脉冲源的有源支路并联在模拟线路故障目标位置的RLGC子单元的入口或出口；所述带脉冲源的有源支路包括脉冲信号发生器。
可选的，所述无源阻抗包括R、L、G和/或C组成的端口网络。
可选的，所述RLGC子单元包括：电阻R与电感L串联组成RL支路；电导G与电容C并联组成GC支路；所述RL支路与所述GC支路并联；每个RL支路的L输出端为串联下一个RLGC子单元的节点；所述GC支路端子的一端与RL支路端子的输出端连接，另一端与地连接。
本公开第二方面提供一种故障定位精度校验方法，应用于故障定位模拟装置中，所述故障定位模拟装置包括模拟线路和故障试验元；所述模拟线路包括多个依次串联的RLGC子单元，每个串联节点包括并联接口，所述并联接口被配置为接入所述故障试验元；所述方法包括：
根据需要仿真的线路长度Ls、等效参数进行分段，获得分段数M和每个分段子单元的RLGC参数；
每个RLGC子单元的参数可以按照线路总的RLGC参数进行等分或不等分；
配置满足参数要求的RLGC子单元及个数；
在分段M内选定至少一个模拟的故障分段位置Mk处，Mk小于或等于M，在故障分段位置Mk处设置故障试验元；
计算故障分段位置的模拟长度Lf＝Ls*Mk/M；
通过时域反射或频域阻抗法测定所述模拟线路的总长度Ln和故障点Lfn；
分别比较Ln、Lfn与Ls，Lf的距离，分别计算总长度测量和故障点定位测量的相对误差。
本公开第三方面提供一种故障定位精度校验方法，应用于故障定位模拟装置中，所述故障定位模拟装置包括模拟线路和故障试验元；所述模拟线路包括多个依次串联的RLGC子单元，每个串联节点包括并联接口，所述并联接口被配置为接入所述故障试验元；所述方法包括：
通过标准的时域脉冲在故障定位模拟装置的入口发射信号；
标准源采集装置、被校验装置与所述入口发射信号通过功分器或并联端口装置获得反射信号或入射信号；
对比所述标准源采集装置和所述被校验装置的所接收信号的时差，基于所述时差获得绝对误差和相对误差。
本公开第四方面提供一种故障定位精度校验方法，应用于故障定位模拟装置中，所述故障定位模拟装置包括模拟线路和故障试验元；所述模拟线路包括多个依次串联的RLGC子单元，每个串联节点包括并联接口，所述并联接口被配置为接入所述故障试验元；所述方法包括：
通过标准的时域脉冲在故障定位模拟装置的入口发射信号；
标准源采集装置、被校验装置与所述故障定位模拟装置的末端通过功分器或并联端口装置并联接收传输信号，使得所述标准源采集装置和所述被校验装置可同时观测发射的脉冲信号经所述故障定位模拟装置的入射信号、反射信号或传输信号；
对比所述标准源采集装置和所述被校验装置的所接收信号的时差，基于所述时差获得绝对误差和相对误差。
本公开第五方面提供一种故障定位精度校验方法，应用于故障定位模拟装置中，所述故障定位模拟装置包括模拟线路和故障试验元；所述模拟线路包括多个依次串联的RLGC子单元，每个串联节点包括并联接口，所述并联接口被配置为接入所述故障试验元；所述方法包括：
通过标准的扫频源在故障定位模拟装置的入口发射信号；
标准源采集装置、被校验装置与所述入口发射信号通过功分器或并联多端口装置并联获得扫频信号；
对比所述标准源采集装置与所述被校验装置的扫频信号，在频域上的临近两个谐振点的频率差为一个谐振的频率周期，计算所述标准源采集装置和被校验装置的谐振周期△fs和△ft，并计算绝对误差和相对误差。
可选的，所述方法还包括：
基于所述标准源采集装置和被校验装置的谐振周期△fs和△ft，分别计算波速Vs＝2×Lc×△fs，Vt＝2×Lc×△ft，Lc为已知标准长度或设定值；
以Vs为基准通过Vs，Vt计算波速的绝对误差和相对误差。
可选的，所述方法还包括：
对所述标准源采集装置和所述被校验装置测试的扫频信号进行傅立叶变换，将扫频信号变换成时域信号；其中，时域信号的X轴为时间，Y轴为对应扫频信号强度；
估算周期时间点t’＝2Lc/V，并对t’进行修正，在时域X轴上找到t’，并在t’附近不超过正负50％×t’范围寻找Y轴信号强度上的最大值对应的时间点tmax；计算对应的波速Vs＝2×Lc/tmax_s，Vt＝2×Lc/tmax_t；其中，tmax_s为标准源采集装置的最大值对应的时间点，tmax_t为被校验装置的最大值对应的时间点；
以Vs为基准计算绝对误差和相对误差。
可选的，所述扫频信号包括扫频电压信号、扫频电流信号、扫频阻抗信号、扫频入射相位或扫频反射相位。
可选的，所述扫频信号为线性扫频、CHIRP扫频和线性调频脉冲扫频中的一种；所述扫频信号带直流偏置或不带直流偏置。
通过上述技术方案，对电缆及线路的等效阻抗进行模拟，并划分成多个RLGC子单元串联而成，RLGC子单元的参数、数量的调整可灵活的用于电缆及线路长度的改变、故障点的模拟，从而解决现有技术中存在的针对电力线路，对线路本身的实物仿真设备并不完备，能仿真的故障内容比较单一，灵活性差的技术问题，实现了长距离电缆的实景模拟，根据实景电缆及线路的模拟需要调整模拟参数，达到与被模拟线路尽可能精准匹配的目的，并且可以有针对性的完成故障定位和监测相关工作。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的故障定位模拟装置的示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的T型RLGC子单元结构的示意图；
图3A是根据一示例性实施例示出的RLGC子单元为π型结构的示意图；
图3B是根据一示例性实施例示出的RLGC子单元为四端口结构的示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种故障定位精度校验方法的流程图；
图5是根据一示例性实施例示出的另一种故障定位精度校验方法的流程图；
图6是根据一示例性实施例示出的标准装置和被校验装置的波形示意图；
图7是根据一示例性实施例示出的又一种故障定位精度校验方法的流程图；
图8是根据一示例性实施例示出的又一种故障定位精度校验方法的流程图；
图9A是根据一示例性实施例示出的典型的无故障仿真模型的示意图；
图9B是根据一示例性实施例示出的模拟挤压变形、电缆模块开路(不接负载)的示意图；
图9C是根据一示例性实施例示出的模拟受潮、老化、末端开路(不接负载)的示意图；
图9D是根据一示例性实施例示出的模拟受潮、老化、末端开路(末端短路)的示意图；
图9E是根据一示例性实施例示出的模拟中间位置短路的示意图；
图9F是根据一示例性实施例示出的标准装置和被校验装置相连的示意图；
图9G是根据一示例性实施例示出的中间接头故障或剩余电压模拟的示意图；
图9H是根据一示例性实施例示出的有源RC支路结构的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开实施例中的故障定位模拟装置由于可以有针对性的完成故障定位，并且灵活性高，可用于采取扫频法或频域阻抗向量方法的故障定位中。
由于现有的电缆实物仿真设备只考虑了总的阻抗等效参数，仅用于捕捉故障脉冲的特征，但却没有考虑实物场景时，故障信号经过线缆传输到检测设备端会产生显著的延时，这种延时如果被忽略了，那么仅能用于识别故障特征，而不能用于校验设备，因此实测设备需要波速和时间的结合，达到测量故障位置之目的。如果完全的模拟实际线路又会占据很大的空间，比如需要模拟100公里的线缆，很难通过实验室环境进行长距离线路的完全实物的搭建，因而只有通过模拟装置实现。
当前的电缆及线路的故障定位测试模拟装置需要解决几个典型问题：1，长距离电缆的实景模拟，即能满足波速延时的实景模拟特性；2，解决多种故障类型的模拟，以验证故障定位测试装置的故障识别能力；3，具备灵活性，可根据实景电缆及线路的模拟需要调整模拟参数，达到与被模拟线路尽可能精准匹配的目的，从而可有针对性的完成故障定位和监测相关的科学研究和运维、规划等相关工作。4，可为模拟故障点的信号波形提供检测条件。
本公开实施例公开了一种新创的故障定位模拟装置，可针对时域反射TDR测试设备，基于扫频模式获得的频域反射FDR，频域阻抗等设备提供了故障模拟、电缆长度测试、故障性质甄别、波速测定等校验、检测方法。
基于本公开实施例中提出的故障模拟装置及分析方法，可实现一种标准化的电缆线路故障定位测试校验平台，或线路故障行波校验平台，或与标准信号源标准试验装置配套的故障模拟装置。它能够为测试信号施加到电缆线路中的传输特性、反射特性提供关键标准参数，实现对通用型时域反射故障定位装置、基于时域反射的行波测距装置、频域阻抗法(又称频域反射法)老化及故障定位装置提供定位精确度、故障识别能力的校验和检测。
本公开实施例的方案同样可用于第三方实验室机构，电力设备运维管理部门，科研院所，时域反射和频域阻抗装置的研发制造厂家，或现场进行故障排查确认故障检测装置是否异常或核对故障性质等应用，推动关联行业标准化设备的技术发展。
本公开实施例中，用于解决上述问题的关键点在于：
(1)对电缆及线路的等效阻抗进行模拟，并划分成多个RLGC子单元串联而成。
(2)RLGC子单元的参数、数量的调整可灵活地用于电缆及线路长度的改变、故障点的模拟。
(3)对RLGC子单元的等效元素RLGC进行参数调整，可进一步实现故障性质的模拟，比如老化、受潮、短路、开路、形变、热稳定性、放电间隙等。
(4)对RLGC子单元之间某个节点或多个节点安插RC有源或无源支路，用于模拟恢复剩余电压或中间接头故障。
本说明书中，首先对故障定位模拟装置的各个组成部分进行说明。
故障定位模拟装置包括信号源、模拟线路、外接故障试验元组成。模拟电路如图1所示，单通道的模拟线路由多个T型三端口网络模块组成，每个T型模块具备RLGC四个子元素，多个T型模块之间依次串联而成(即T型模块的输出端口与下一个T型模块输入端口并联)，在每个串联节点还具有并联接口，供故障模拟子单元的接入，完成对RLGC四个子元素参量的增加、减少、短路、断开等功能。外接故障试验元为有源阻抗或无源阻抗。
四个RLGC子元素的参数可以为被模拟线路的总的RLGC等分而成；也可以根据模拟的实际需要，非等分为多个RLGC子单元。非等分时，参数不相同的RLGC子单元模拟的分段长度也不相同。
无源阻抗为RLGC组成的T型端口网络或支路。有源阻抗为带信号源输出的支路。所述带信号源的有源支路为带脉冲源、带继电器开关与电容串联的KC支路。
所述带继电开关与电容器串联的KC支路并联在所述模拟线路故障目标位置的T型模块的入口或出口，在测试时，在该KC支路两端有直流或交流电压，继电开关在控制脉冲作用下持续或间歇的通断给电容充电。
所述带脉冲源的有源支路并联在所述模拟线路故障目标位置T型模块的入口或出口，在该支路内部有脉冲信号发生器。
在一种可能的实施方式中，故障定位模拟装置包括负载，负载与模拟线路输出端(末端)并联。所述负载为可变电阻箱、可变阻抗箱、独立的电阻、独立的阻抗的一种或多种。负载阻抗根据测试需要在模拟线路末端并联不同阻值的阻抗或通过可变旋钮实现变阻功能。
模拟线路入口有并联接线端子，端子为：BNC、SMA、AMP、排针/排线、螺柱、香蕉插头。
信号源为内部信号源或外部信号源，通过内部信号源测试时，内部信号源输出端子与模拟线路入口端子之间通过线缆连接。通过外部设备或外部信号源测试时，模拟线路入口端子与外部设备或外部信号源通过线缆连接。内部信号源输出端子由BNC、SMA、AMP和香蕉头中的一种组成。
本公开实施例中，如图2所示，T型RLGC子单元结构为：电阻R与电感L串联组成RL串联支路，电导G与电容C并联组成GC并联支路，串联支路与并联支路并联组成一个子单元。在RL串联支路的L输出端同时作为串联下一个RLGC单元的节点。所述GC并联端子一端与RL端子的输出端连接，另一端与地连接。
所述的T型RLGC子单元含有RL支路的串联接口，GC支路的并联接口，便于通过与RL支路串联R或L或与GC支路并联G或C的方式改变或调整T型RLGC单元的参数。
在另一种可能的实施方式中，RLGC子单元也可以为π型结构，如图3A所示，其中包括两个π型。
在又一种可能的实施方式中，RLGC子单元为四端口结构的形式，如图3B所示，即在模拟的一条电缆线路上，上下两端线路都串联了电感L和R，此时，每个RLGC子单元有一个GC并联单元，两个RL串联单元，RL串联单元的R和L是原来T型或π型端口的R，L数值的1/2。
本公开实施例中，R、L、G、C子单元为绝缘封装结构，通过RLGC的绝缘封装结构可以改变信号传输的速度，以满足模拟较长电缆、线路的目的。在用于低压试验、高速信号传输的测试时，可采用空气绝缘或气体绝缘封装；在用于中高压试验或中低速传输、延时传输的测试时，可采用绝缘油封装、油纸绝缘混合封装、植物油封装、含水绝缘油封装；其中，所述空气绝缘指对RLGC元素不施加任何绝缘填充介质。绝缘封装的方式为将RLGC模块放入绝缘腔体或屏蔽腔体内部，然后灌封所述的气体、绝缘油、油纸绝缘混合材料、含水绝缘油后密封处理。
在具体实施过程中，因故障定位模拟需要，所有RLGC子单元可以采用相同的封装方式，也可以采用多种不同的封装方式。通过配置相同或不同绝缘封装的RLGC单元，可以完成不同信号传输速率、不同故障类型的模拟。
本公开实施例中，所述的故障定位模拟装置可以单相线路、三相线路或大于三通道的多通道线路。
接下来，对以下几种故障模拟方法进行说明，在实际应用中，并不限于以下几种方法。
(1)模拟电缆老化。
可以在T型网络的双端，即入口(R对地)和出口(并联在GC两端)都并联C的方式实现一段较长距离的电缆老化模拟。
(2)模拟某个位置的受压形变、舞动、弯曲
选择一个RLGC子单元，给L串联一个Lx，使得总的电感Lall＝L+Lx。
(3)模拟线芯受热热阻增大
给R串联热敏电阻或电热丝，使其受电流增大而增大。
(4)模拟受潮、中间接头
增大电容C。或对RLGC子单元封装含水的绝缘油。
或者，在模拟线路的目标T型端口的入口或出口并联RC支路、串联T型RLGC端口网络。
(5)模拟漏电
减少电抗G的数值。或在模拟线路的目标T型端口的入口或出口并联有源支路。
(6)模拟剩余或恢复电压
在模拟线路的目标T型端口的入口或出口并联有源KC支路，开关持续接通给目标T型端口的入口或出口添加直流电压，并在开关持续指定的时间t后断开。
接下来，对本公开实施例中的故障定位精度校验方法进行说明。在实际应用中，可以基于以下至少一种方法开展故障定位测试和定位精度的校验。
在一种可能的实施方式中，如图4所示，故障定位精度校验方法包括以下步骤。
步骤401，根据需要仿真的线路长度Ls、等效参数进行分段，获得分段数M和每个分段子单元的RLGC参数。
步骤402，配置满足参数要求的RLGC子单元及个数。
步骤403，在分段M内选定至少一个模拟的故障分段位置Mk处，Mk小于或等于M，在故障分段位置Mk处设置故障试验元。埋设的故障试验元包括串联一个故障模拟子模块、在模拟故障分段位置Mk处的RLGC子单元改变RLGC参数实现故障模拟两种方式的一种或同时具备。当需要模拟多个不同位置的故障同时存在时，选定多个分段位置埋设故障。
步骤404，计算故障分段位置的模拟长度Lf＝Ls*Mk/M。
步骤405，通过时域反射或频域阻抗法测定所述模拟线路的总长度Ln和故障点Lfn。本公开实施例中，也可以基于频域阻抗变换的频域反射系数测定所述模拟线路的总长度Ln和故障点Lfn。
步骤406，分别比较Ln、Lfn与Ls，Lf的距离，分别计算总长度测量和故障点定位测量的相对误差。
在另一种可能的实施方式中，如图5所示，故障定位精度校验方法包括以下步骤。
步骤501，通过标准的时域脉冲在故障定位模拟装置的入口发射信号。
步骤502，标准源采集装置、被校验装置与所述入口发射信号通过功分器或并联端口装置获得反射信号或入射信号。
步骤503，对比所述标准源采集装置和所述被校验装置的所接收信号的时差，基于所述时差获得绝对误差和相对误差。
其中，该时间差指同入射波形和反射波形的时差；或同一反射波下对应峰值、谷值或上升沿或下降沿同等比例位置的时间差，如图6所示，为波形示意图。
在另一种可能的实施方式中，如图7所示，故障定位精度校验方法包括以下步骤。
步骤701，通过标准的时域脉冲在故障定位模拟装置的入口发射信号。
步骤702，标准源采集装置、被校验装置与所述故障定位模拟装置的末端通过功分器或并联端口装置并联接收传输信号，使得所述标准源采集装置和所述被校验装置可同时观测发射的脉冲信号经所述故障定位模拟装置的入射信号、反射信号或传输信号。
步骤703，对比所述标准源采集装置和所述被校验装置的所接收信号的时差，基于所述时差获得绝对误差和相对误差。
在一种可能的实施方式中，如图8所示，故障定位精度校验方法包括以下步骤。
步骤801，通过标准的扫频源在故障定位模拟装置的入口发射信号。
步骤802，标准源采集装置、被校验装置与所述入口发射信号通过功分器或并联多端口装置并联获得扫频信号。
步骤803，对比所述标准源采集装置与所述被校验装置的扫频信号，在频域上的临近两个谐振点的频率差为一个谐振的频率周期，计算所述标准源采集装置和被校验装置的谐振周期△fs和△ft，并计算绝对误差和相对误差。该时间差指同一个波形特征下的峰值或谷值的时差，或各自计算的反射时间和入射时间的时间差。
本公开实施例中，基于步骤803获得的对应标准装置和被校验装置的谐振周期△fs，△ft，分别计算波速；Vs＝2×Lc×△fs，Vt＝2×Lc×△ft，Lc为已知标准长度或设定值。
以Vs为基准直接通过Vs，Vt计算波速的绝对误差、相对误差。
或对标准装置、被校验装置测试的扫频信号(扫频电压信号、扫频电流信号、扫频阻抗信号、扫频阻抗角信号、扫频反射相位、扫频入射相位)进行傅立叶变换，将扫频信号变换成时域信号，时域信号的X轴为时间，Y轴为对应扫频信号强度(dB)。然后估算周期时间点t’＝2Lc/V。
进一步，对t’进行修正，具体算法如下：在时域X轴上找到t’并在t’附近不超过正负50％×t’范围寻找Y轴信号强度(dB)上的最大值对应的时间点tmax。设对应校准装置和被校验装置的tmax分别为tmax_s，tmax_t然后计算对应的波速：Vs＝2×Lc/tmax_s，Vt＝2×Lc/tmax_t，然后，以Vs为基准，计算绝对误差和相对误差。
本公开实施例中，所述扫频信号包括扫频电压信号、扫频电流信号、扫频阻抗信号、扫频入射相位或扫频反射相位。所述扫频信号为线性扫频、CHIRP扫频和线性调频脉冲扫频中的一种；所述扫频信号带直流偏置或不带直流偏置。
接下来，举例对本公开实施例中的故障定位模拟装置和故障测试、校验方法进行说明。
假设电缆线路长度为1000米，设模拟装置分为四段。如图9A所示，为典型的无故障仿真模型的示意图。
如图9B所示，为模拟挤压变形、电缆模块开路(不接负载)的示意图。
如图9C所示，为模拟受潮、老化、末端开路(不接负载)的示意图。
如图9D所示，为模拟受潮、老化、末端开路(末端短路)的示意图。
如图9E所示，为模拟中间位置短路的示意图。
本公开实施例中，典型反射脉冲或扫频模式的电压或扫频反射相位用途接线：A为标准装置，B为被校验装置，如图9F所示。
标准装置和被校验装置按图9F相连。标准装置具有校验用的标准信号源，内部具有反射脉冲采集装置，同样被校验装置也具备反射脉冲采集装置。显而易见，该接线模式下，标准装置和被校验装置都具有同时采集入射脉冲和反射脉冲的功能。扫频模式下，反射的信号按频率被标准装置和被校验装置接收，因此接线方式是完全相同的。
通过对比标准装置和被校验装置的反射脉冲峰值或某个特定拐点的时间差，即可实现校验工作。当然，更简单的，标准装置发出已知脉冲宽度T0的标准信号到被测模拟仿真线缆中，被校验装置捕捉该脉冲的时间宽度T1，那么T0和T1时差差就是绝对误差，绝对误差除以T0就得到相对误差。
如图9G所示，为中间接头故障或剩余电压模拟的示意图。
设在第四个RLGC子单元的入口添加有源RC支路，该有源RC支路为R和C并联，然后与继电开关K串联的支路，该支路结构如图9H所示。
K为受控继电开关，假设受控源为0.001Hz的脉冲，设占空比为90％，那么每接通1000秒的时间就会断开100S，然后继续接通1000S。
接通1000S的过程中，设支路原来A、B端的DC源为30V，每次K接通后一个RC时间常数内，都会产生一个跳变的脉冲，并且在C中进行储能，随后C给R进行放电，因此在K接通后的时间内，在A、B端产生一个快速下降然后又缓慢上升的波形，类似电缆的剩余恢复电压，可用于模拟电缆在停电后由于内部受潮、形变、老化导致部分电荷在电缆内部而不会随着外部短路而释放掉。
需要说明的是，本公开实施例中的故障定位模拟装置可用作非常复杂的故障模拟，只需要调节各子单元的RLGC参数，即可实现，因此有操作简单、成本经济优势明显的特征。
为了解决干扰及可靠性问题，以及解决本故障仿真设备的送检问题，每个子单元设计成统一规格的尺寸和结构，只需要对每个分支RLGC原件进行校准，以及对RLGC端口阻抗进行校准即可，因此完全解决了校验问题和多级扩展的标准化问题。
本公开实施例中，RLGC入口和出口连接采用同轴接头，比如SMA，BNC，TNC等，或采用航空插头等，有利于快速连接，适应各种测试要求，比如可满足1米到数百公里的模拟线路测试。
本公开实施例中，可配置相同或不同绝缘封装的RLGC单元，以完成不同信号传输速率、不同故障类型的模拟。
假设模拟的线路距离达到1200km，除了需要考虑各RLGC子单元的数量外，还需要考虑信号的延时。因此多个RLGC单元串联后其传输的时间应尽可能满足600km的实际场景。其中一个方案是简单的设计RLGC参数，与软件仿真或设计的RLGC参数相符即可，这种情况下忽略了模拟线路总的延时和故障部位信号向外部传输的延时作用，只为了展示故障特征和故障位置。为了达到校验故障定位装置的定位能力和故障识别能力的目的，需要考虑信号传输和绝缘漏电两个方向的延时，比如设计的RLGC子单元100个，但传输时间仅为实际600km传输时间的1％，故障信号很容易在故障定位模拟装置的首端或末端捕捉，在故障点因为RLGC参数的变化会产生不同的信号延时效应，因此难以精确考核信号的衰减，及衰减信号在通过多个RLGC子单元后到达故障定位模拟装置端点的信号特征。实现该方法的一个典型应用是：在末端的RLGC替换成多个油绝缘灌封设计的子单元，这些子单元设计的高频信号传输速率仅小于空气绝缘方式下的10％，因此可以达到快速衰减信号之目的。当然，根据故障定位测试的需要，所例举的油绝缘灌封设计的RLGC子单元可以串接在首端，中间端、末端任意位置。
在一示例性实施例中，通过配置RLGC单元对目标故障多发线路进行高仿真模拟，其阻抗参数、接头数量完全按照实际线路设计。
通过对现场实际线路采集的故障波形录入，然后将采集的波形数字信号以软件方式写入波形发生器产生故障波形，将该故障波形输入到故障定位模拟装置中，观测另一端输出波形。
在另一示例性实施例中，可以通过内部源研究线路中间某个节点的波形特征。
假设内部信号源施加100Hz方波到模拟线路的入口。设模拟线路由10段T型RLGC网络构成，为了监测第七个T型网络的入口和出口的电压值，在第七个T型网络的入口和出口都接上示波器，并且为了对比内部信号源经过模拟线路后的信号变异特征，同时将内部信号源的输出同时接入到示波器中。
所述的接口可以全部采用BNC接口，因此方波通过三端BNC实现并联接入到示波器，而不改变阻抗结构。
通过示波器同步观测三路信号的波形特征，可以直观的观测到输出信号源的波形和第七个T型网络入口和出口的波形幅度差异和相位差异。通过进一步改变第七个T型网络的RLGC参数，比如增大C，可以观测到波形衰减和相位改变的特征。
该波形特征可用于分析、培训信号经故障或老化的位置后，信号的相位和幅度改变情况。
当然，如果在内部信号源入口再并联一个BNC端口并通过定向耦合器输出反射信号，接入第四个示波器通道，还可观测到第七个T型网络参数改变后的反射信号波形和相位偏移，并计算反射信号的幅度和时差，用于精确的分析故障定位。
如同时改变多个T型网络，可以观测到多个反射信号的叠加特征。
综上，本公开实施例的方案在故障模拟、故障定位测验、科学研究方面都有非常广泛的用途。
本公开实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的故障定位精度校验方法的步骤。
在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的故障定位精度校验方法的代码部分。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (7)
1.一种故障定位精度校验方法，应用于故障定位模拟装置中，其特征在于，所述故障定位模拟装置包括模拟线路和故障试验元；所述模拟线路包括多个依次串联的RLGC子单元，每个串联节点包括并联接口，所述并联接口被配置为接入所述故障试验元；所述方法包括：
通过标准的扫频源在故障定位模拟装置的入口发射信号；
标准源采集装置、被校验装置与所述入口发射信号通过功分器或并联多端口装置并联获得扫频信号；
对比所述标准源采集装置与所述被校验装置的扫频信号，在频域上的临近两个谐振点的频率差为一个谐振的频率周期，计算所述标准源采集装置和被校验装置的谐振周期△fs和△ft；
基于所述标准源采集装置和被校验装置的谐振周期△fs和△ft，分别计算波速Vs=2×Lc×△fs，Vt=2×Lc×△ft，Lc为已知标准长度或设定值；
以Vs为基准通过Vs，Vt计算波速的绝对误差和相对误差；
所述扫频信号包括扫频电压信号、扫频电流信号、扫频阻抗信号、扫频入射相位或扫频反射相位；所述扫频信号为线性扫频、CHIRP扫频和线性调频脉冲扫频中的一种；所述扫频信号带直流偏置或不带直流偏置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述标准源采集装置和所述被校验装置测试的扫频信号进行傅立叶变换，将扫频信号变换成时域信号；其中，时域信号的X轴为时间，Y轴为对应扫频信号强度；
估算周期时间点t’=2Lc/V，并对t’进行修正，在时域X轴上找到t’，并在t’附近不超过正负50%×t’范围寻找Y轴信号强度上的最大值对应的时间点tmax；计算对应的波速Vs=2×Lc/tmax_s，Vt=2×Lc/tmax_t；其中，tmax_s为标准源采集装置的最大值对应的时间点，tmax_t为被校验装置的最大值对应的时间点；
以Vs为基准计算绝对误差和相对误差。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障定位模拟装置包括信号源、模拟线路、故障试验元；
所述信号源为内部信号源或外部信号源；
所述模拟线路包括多个依次串联的RLGC子单元，每个串联节点包括并联接口，所述并联接口被配置为接入所述故障试验元，所述故障试验元被配置为调整所述RLGC子单元的参数；所述故障试验元为有源阻抗或无源阻抗；所述无源阻抗包括R、L、G和/或C组成的端口网络。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述有源阻抗包括有源RC支路；在测试时，所述有源RC支路连接在所述RLGC子单元之间一个或多个节点处；所述有源RC支路包括电阻R和电容C并联，再与继电器开关K串联的支路。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述有源阻抗包括带继电器开关K与电容C串联的KC支路；在测试时，所述KC支路并联在模拟线路故障目标位置的RLGC子单元的入口或出口；所述KC支路两端有直流或交流电压，所述继电器开关K在控制脉冲作用下持续或间歇的通断，以给所述电容C充电。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述有源阻抗包括带脉冲源的有源支路；在测试时，所述带脉冲源的有源支路并联在模拟线路故障目标位置的RLGC子单元的入口或出口；所述带脉冲源的有源支路包括脉冲信号发生器。
7.如权利要求3-6任意一项所述的方法，其特征在于，所述RLGC子单元包括：电阻R与电感L串联组成RL支路；电导G与电容C并联组成GC支路；所述RL支路与所述GC支路并联；每个RL支路的L输出端为串联下一个RLGC子单元的节点；所述GC支路端子的一端与RL支路端子的输出端连接，另一端与地连接。
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