CN114371367A - 一种配电网电缆线路故障检测方法、系统、装置及程序 - Google Patents
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Abstract
一种配电网电缆线路故障检测方法、系统、装置及程序，涉及电力变压器检测技术领域。本发明是为了解决目前的配电网电缆线路故障检测方法还存在检测到的故障范围过大，导致还需人工在较大范围内排查故障的问题。本发明包括：采集故障事件构建故障事件信息池，并获取故障事件信息池中故障事件的类型；获取故障事件信息池中属于电缆线路故障的故障事件记为A，获取故障事件A所在区域位置；对A所在区域位置采用行波法，获取故障事件A的故障线路；对故障事件A的故障线路发送极性为正的脉冲信号，根据获得的脉冲反射信号的脉冲极性确定A的故障线路的故障类别；利用脉冲反射信号获取故障线路上的故障范围。本发明用于获取电缆故障的类别和范围。
Description
技术领域
本发明涉电力变压器检测技术领域，特别涉及一种配电网电缆线路故障检测方法、系统、装置及程序。
背景技术
配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。配电网具有电压等级多，网络结构复杂，设备类型多样，作业点多面广，安全环境相对较差等特点，因此配电网的安全风险因素也相对较多。另外，由于配电网的功能是为各类用户提供电力能源，这就对配网的安全可靠运行提出更高要求。
配电网分布在城市及周边，其用户类型包括：工厂、园区、机关事业单位、居民用户、新能源用户等，用户类型复杂、用户负荷分配无法均衡，电缆分布类型包括：地上电缆架空线路和地下电缆线路，因此线路分支多，其发生的故障类型也多；同时电缆运行在户外，其运行工况恶劣，所以造成了发现配网线路电缆发生故障的位置难的问题，从而导致延长了检修及停电时间，进而造成社会生产和生活的不便，还会因为故障停电带来巨额经济损失；
目前对配电网电缆线路的故障检测采用故障指示技术实现，故障指示技术由潮流计算方法实现，但是由于配电线路导线线径比输电线路的小，且“主线段与分歧线”以及“上、下相邻线路”导线型号规格差异大，会导致配电线的线路短路阻抗角较小，不仅使得潮流计算算法难以在配网潮流计算时得到收敛，还会因不同点故障的短路阻抗角不一致，对保护动作灵敏度和可靠性产生一定影响，进而导致检测到的故障范围不够精确，因此还需要通过人工在较大范围内进行排查，造成了人力资源的浪费。
发明内容
本发明目的是为了解决目前的配电网电缆线路故障检测方法还存在检测到的故障范围过大，导致还需人工在较大范围内排查故障的问题，而提出了一种配电网电缆线路故障检测方法、系统、装置及程序。
一种配电网电缆线路故障检测方法具体过程为：
步骤一、采集故障事件构建故障事件信息池，并获取故障事件信息池中故障事件的类型；
所述故障事件的类型包括：电缆故障和其他设备故障；
步骤二、获取故障事件信息池中属于电缆线路故障的故障事件记为A，获取故障事件A的故障线路位置以及线路故障类别；
步骤二一、获取故障事件A所在区域位置；
步骤二二、对A所在区域位置采用行波法，获取故障事件A的故障线路；
步骤二三、对故障事件A的故障线路发送极性为正的脉冲信号，根据获得的脉冲反射信号的脉冲极性确定A的故障线路的故障类别；
步骤三、利用步骤二三获得的脉冲反射信号获取故障线路上的故障范围。
本发明的有益效果为：
本发明提出的一种检测确定故障范围的方法，比起目前的故障指示器技术，相比于现有的故障检测方法更加有效实用；本发明根据低频脉冲法中脉冲信号容易收到大量干扰以及定位不准确问题，通过小波包基消燥法解决的信号噪声过大的问题，并通过检测电压波峰的状态参数，进行故障定位，通过采用抓取电缆故障时刻的电压行波波峰、计算波峰到达的时间与波幅的比值计算故障距离，得出故障电缆线路范围，通过试验验证可以将故障范围精确到10米范围内，缩小了需要人工排查故障的范围，避免了人力资源的浪费。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明实施例中的一相对地故障示意图；
图3为本发明实施例中的两相对地故障示意图；
图4为本发明实施例中的一相断线并接地故障示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种配电网电缆线路故障检测方法的过程如图1所示，具体为：
步骤一、采集故障事件构建故障事件信息池，并获取故障事件信息池中故障事件的类型；
所述故障事件包括：线路跳闸事件、配电网停电事件、客户报修事件、欠费停电事件、计划停电事件；
所述故障事件的类型包括：电缆故障、其他设备故障；步骤二、获取故障事件信息池中属于电缆线路故障的故障事件记为A，获取故障事件A的故障线路位置以及线路故障类别；
步骤二一、获取故障事件A所在区域位置；
步骤二二、对A所在的区域位置采用行波法，获取故障事件A的故障线路；
步骤二三、对故障事件A的故障线路发射极性为正的低频脉冲信号，根据获得的脉冲反射信号的脉冲极性确定线路故障类别；
所述低频范围为：30－150Hz；
其中，当脉冲反射信号的脉冲极性为正负交替时，故障线路的故障类型为短路故障；
当脉冲反射信号的脉冲极性为正时，故障线路的故障类型为断线故障；
若脉冲反射信号的脉冲极性为负，则不是电缆线路故障，因此不考虑反射信号为负的情况。
本步骤中，低频脉冲反射法，又叫雷达法，是受二次世界大战雷达的启发而发明的，它通过观察故障点反射脉冲与发射脉冲的时间差测距。低频脉冲反射法的优点是简单、直观、不需要知道电缆的准确长度等原始技术资料。根据脉冲反射波形还可以容易地识别电缆接头与分支点的位置。
步骤三、利用步骤二三获得的脉冲反射信号获取故障线路上的故障范围，包括以下步骤：
步骤三一、对步骤二三获得脉冲反射信号进行消燥处理获得消燥后的脉冲反射信号；
步骤三二、采集消燥后的脉冲反射信号的电压行波波峰，包括以下步骤：
步骤三二一、采用小波函数对步骤二三获得的脉冲反射信号进行小波分解，获得分解后的脉冲反射信号；
步骤三二二、将Shannon熵作为信息代价函数，将分解后的每段脉冲反射信号输入信息代价函数获取小波包基分解系数；
步骤三二三、利用小波包基分解系数对分解后的脉冲反射信号进行信号重构获取电压行波波峰；
步骤三三、获取到达电压行波波峰的时间与到达电压行波波峰的波幅的比值即故障线路上的故障范围。
具体实施方式二：本实施方式一种配电网电缆线路故障检测系统用于实现一种配电网电缆线路故障检测方法，包括：故障存储模块、故障判定模块、故障判别模块、故障定位模块；
所述故障存储模块用于存储故障事件信息池中故障事件和故障事件的类型；
所述故障判定模块用于判断故障信息池中的故障事件是否属于电缆线路故障；
所述故障判别模块用于获取属于电缆线路故障的故障的故障线路和线路故障类别；
所述故障定位模块用于根据故障线路和线路故障的类别进行确定故障线路上的故障范围。
具体实施方式三：本实施方式一种配电网电缆线路故障检测装置用于实现一种配电网电缆线路故障检测方法，包括：采集装置、脉冲信号发射装置、反射波信号采集装置、故障定位装置；
所述采集装置用于获取故障事件信息，并将故障事件信息发送到故障存储模块中；
所述脉冲信号发射装置，用于发射低频脉冲信号；
反射波信号采集装置，用于接收低频脉冲信号的脉冲反射信号，并将信号发送到故障判别模块确定故障类别；
故障定位装置，用于通过对脉冲反射信号进行消燥处理后，通过计算电压行波波峰的达到时间和波幅的比值，确定故障范围。
具体实施方式四：本实施方式一种配电网电缆线路故障检测程序用于实现一种配电网电缆线路故障检测方法。
实施例：
电力电缆埋于地下，一旦发生故障，寻找起来十分困难，往往要花费数小时，甚至几天的时间，不仅浪费了大量的人力、物力，而且会造成难以估量的停电损失。如何准确、迅速、经济地查寻电缆故障便成了供电部门日益关注的问题。电缆故障情况及埋设环境比较复杂，变化多，测试人员应熟悉电缆的埋设走向与环境，确切地判断出电缆故障性质，选择合适的仪器与测量方法，按照一定的程序工作，才能顺利地测出电缆故障点。
本发明针对对于电力电缆故障原因进行了深入研究，发现电缆故障从型式上可分为串联与并联故障。串联故障指电缆一个或多个导体(包括铅、铝外皮)断开；通常在电缆至少一个导体断路之前，串联故障是不容易发现的。并联故障是导体对外皮或导体之间的绝缘下降，不能承受正常运行电压。实际的故障型式组合是很多的，图2-4给出了可能性较大的几种故障形式。例如：如图2所示，导体断路往往是电缆故障电流过大而烧断的，这种故障一般伴有并联接地或相间绝缘下降的情况。实际发生的故障绝大部分是单相对地绝缘下降故障。本实施例按照具体实施方式的方式进行故障检测，得出故障电缆线路范围精确到10米范围内，因此可知本发明缩小了需要人工排查故障的范围，避免了人力资源的浪费。
以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种配电网电缆线路故障检测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
步骤一、采集故障事件构建故障事件信息池，并获取故障事件信息池中故障事件的类型；
所述故障事件的类型包括：电缆故障和其他设备故障；
步骤二、获取故障事件信息池中属于电缆线路故障的故障事件记为A，获取故障事件A的故障线路位置以及线路故障类别；
步骤二一、获取故障事件A所在区域位置；
步骤二二、对A所在区域位置采用行波法，获取故障事件A的故障线路；
步骤二三、对故障事件A的故障线路发送极性为正的脉冲信号，根据获得的脉冲反射信号的脉冲极性确定A的故障线路的故障类别；
步骤三、利用步骤二三获得的脉冲反射信号获取故障线路上的故障范围。
2.根据权利要求1所述的一种配电网电缆线路故障检测方法，其特征在于：所述步骤一中的故障事件包括：线路跳闸事件、配电网停电事件、客户报修事件、欠费停电事件、计划停电事件。
3.根据权利要求2所述的一种配电网电缆线路故障检测方法，其特征在于：所述步骤二三中的根据获得的脉冲反射信号的脉冲极性确定A的故障线路的故障类别，具体为：
脉冲反射信号的脉冲极性为正负交替时，故障线路的故障类型为短路故障；
脉冲反射信号的脉冲极性为正时，故障线路的故障类型为断线故障。
4.根据权利要求3所述的一种配电网电缆线路故障检测方法，其特征在于：所述步骤三中的利用步骤二三获得的脉冲反射信号获取故障线路上的故障范围，包括以下步骤：
步骤三一、对步骤二三获得脉冲反射信号进行消燥处理获得消燥后的脉冲反射信号；
步骤三二、获取消燥后的脉冲反射信号的电压行波波峰；
步骤三三、获取到达电压行波波峰的时间与到达电压行波波峰的波幅的比值即故障线路上的故障范围。
5.根据权利要求4所述的一种配电网电缆线路故障检测方法，其特征在于：所述步骤三二中的获取消燥后的脉冲反射信号的电压行波波峰，包括以下步骤：
步骤三二一、采用小波函数对步骤二三获得的脉冲反射信号进行小波分解，获得分解后的脉冲反射信号；
步骤三二二、将Shannon熵作为信息代价函数，将分解后的每段脉冲反射信号输入信息代价函数获取小波包基分解系数；
步骤三二三、利用小波包基分解系数对分解后的脉冲反射信号进行信号重构获取电压行波波峰。
6.一种配电网电缆线路故障检测系统用于实现权利要求1-5任一项所述的一种配电网电缆线路故障检测方法，其特征在于所述系统包括：故障存储模块、故障判定模块、故障判别模块、故障定位模块；
所述故障存储模块用于存储故障事件信息池中故障事件和故障事件的类型；
所述故障判定模块用于判断故障信息池中的故障事件是否属于电缆线路故障；
所述故障判别模块用于获取属于电缆线路故障的故障的故障线路和线路故障类别；
所述故障定位模块用于根据故障线路和线路故障的类别进行确定故障线路上的故障范围。
7.一种配电网电缆线路故障检测装置用于实现权利要求1-5任一项所述的一种配电网电缆线路故障检测方法，其特征在于所述装置包括：采集装置、脉冲信号发射装置、反射波信号采集装置、故障定位装置；
所述采集装置用于获取故障事件信息，并将故障事件信息发送到故障存储模块中；
所述脉冲信号发射装置，用于发射脉冲信号；
反射波信号采集装置，用于接收脉冲信号的脉冲反射信号，并将信号发送到故障判别模块确定故障类别；
故障定位装置，用于通过对脉冲反射信号进行消燥处理后，通过计算电压行波波峰的达到时间和波幅的比值，确定故障范围。
8.一种配电网电缆线路故障检测程序，其特征在于：所述程序用于实现权利要求1-5任一项所述的一种配电网电缆线路故障检测方法。
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