CN116718875A - 高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法与仪器 - Google Patents

Abstract

一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法及仪器，其特征在于：所述方法包括下述步骤：步骤1，对于高压电缆中依次连接的多个高压电缆测试段进行测试，并提取出一个或多个接地缺陷测试段；步骤2，针对每一个所述接地缺陷测试段，分别在所述接地缺陷测试段的单端接地系统上连接旁路器、带电定位仪器，并断开所述单端接地系统中直接接地箱的接地线；步骤3，采用所述带电定位仪器对所述单端接地系统中的故障电流、故障电压进行测试，并基于所述故障电流、所述故障电压实现对所述接地缺陷测试段上缺陷点的定位。方法测量周期短、效率高、节约人力成本，能够对多点故障分别定位，同时不会影响电力系统的正常运行。

Description

高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法与仪器

技术领域

本发明涉及输变电领域，更具体的，涉及一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法、系统、带电定位仪器和旁路器。

背景技术

高压电缆线路安装于地下，受降水、季节影响常存在表面浸水或潮湿环境下运行，当电缆外护层外破之后易导致电缆金属套非正常接地，并在电缆金属护套感应电压的作用下发生电化学腐蚀到时铝护套穿孔，引发主绝缘水树、绝缘损伤而引发事故。传统电缆金属套多点接地需要停电检测、测试周期长，给电网安全运行带来风险。

目前，通过各种测试方法虽然能够定位到高压电缆金属护套层接地点所对应的高压电缆测试段，但是具体在该测试段上的位置，则需要电网运维检修人员通过沿线排查等方式实现缺陷的具体定位以及维修。然而，这一工作导致缺陷定位、排查工作容易出现不准确的情形、故障恢复消耗大量时间、效率低下，另外巡线工作不仅消耗了大量的人力物力，也容易造成危险，导致事故。

针对上述问题，亟需一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法与仪器。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法、系统、带电定位仪器和旁路器，通过在高压电缆接地缺陷测试段的单端接地系统上设置相应的测试仪器，进行故障电流、故障电压的测试，从而推算出接地缺陷发生的具体位置。

本发明采用如下的技术方案。

本发明第一方面，涉及一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，方法包括下述步骤：步骤1，对于高压电缆中依次连接的多个高压电缆测试段进行测试，并提取出一个或多个接地缺陷测试段；步骤2，针对每一个接地缺陷测试段，分别在接地缺陷测试段的单端接地系统上连接旁路器、带电定位仪器，并断开单端接地系统中直接接地箱的接地线；步骤3，采用带电定位仪器对单端接地系统中的故障电流、故障电压进行测试，并基于故障电流、故障电压实现对接地缺陷测试段上缺陷点的定位。

优选的，高压电缆测试段为基于所述单端接地系统实现的对高压电缆的分段；高压电缆上包括多个高压电缆测试段；单端接地系统在高压电缆测试段的一端设置直接接地箱，另一端设置保护接地箱，并通过接地箱铜牌与高压电缆的三相金属护套层实现连接。

优选的，接地缺陷测试段是通过测试获得的；若测试时判定高压电缆测试段中单相金属护套层存在接地，则判定高压电缆测试段为接地缺陷测试段。

优选的，步骤2还包括：将第一旁路器分别与保护接地箱的三相接地箱铜排连接，第一旁路器的另一端接地；断开直接接地箱的接地线，并将直接接地箱的接地端与第二旁路器连接，第二旁路器的另一端接地；将带电定位仪器的三相测量引线按照预设顺序与述三相接地箱铜排连接，并将带电定位仪器的接地端子接地。

优选的，将带电定位仪器的三相测量引线按照预设顺序与三相接地箱铜排连接还包括：将带电定位仪器的第三测量引线与故障相对应的接地箱铜牌连接；将带电定位仪器的第一、第二测量引线与非故障相对应的接地箱铜牌连接；故障相是基于步骤1中的测试获得的。

优选的，步骤3中还包括：控制带电定位仪器，确保带电定位仪器在第一测试状态和第二测试状态下分别测量单端接地系统中的故障电流、故障电压；在第一测试状态下，基于带电定位仪器通过第一测量引线获取到第一故障电流I1，通过第二测量引线和第三测量引线获取到第一故障电压U1；在第二测试状态下，基于带电定位仪器通过第三测量引线获取到第二故障电流I2，通过第二测量引线和第三测量引线获取到第二故障电压U2。

优选的，基于故障电流、故障电压实现对所述接地缺陷测试段上缺陷点的定位还包括：通过故障电流、故障电压计算缺陷点与带电定位仪器所在的接地缺陷测试段的一端之间的高压电缆的长度L1；且有，，其中，L为接地缺陷测试段的高压电缆全长。

优选的，第一故障电压U1等效于缺陷点与带电定位仪器所在的接地缺陷测试段的一端之间的故障相护套层的电压差；第二故障电压U2等效于缺陷点与接地缺陷测试段的另一端之间的故障相护套层的电压差。

优选的，完成对于每一个接地缺陷测试段的测试后，对旁路器、带电定位仪器进行拆除，并对单端接地系统进行恢复；拆除还包括：步骤4.1，将带电定位仪器从单端接地系统上断开；步骤4.2，先将第一旁路器从单端接地系统上断开，再对第一旁路器进行放电并等待60s后拆除第一旁路器；步骤4.3，先恢复直接接地箱的接地线，再拆除第二旁路器。

本发明第二方面，涉及一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位系统，定位系统用于实现本发明第一方面中方法的步骤；并且，定位系统包括高压电缆测试段，以及对应于高压电缆测试段设置的单端接地系统、预测试模块、旁路器和带电定位仪器；其中，预测试模块，用于对于高压电缆中依次连接的多个高压电缆测试段进行测试，并提取出一个或多个接地缺陷测试段；旁路器和带电定位仪器接入至高压电缆测试段的单端接地系统中，用于对单端接地系统中的故障电流、故障电压进行测试，并基于故障电流、故障电压实现对所述接地缺陷测试段上缺陷点的定位。

本发明第三方面，涉及一种带电定位仪器，仪器用于实现本发明第一方面中的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法的步骤；并且，仪器包括测量引线、直流电流测量单元、直流电压测量单元、滤波单元、控制测量模块、电流源和接地模块；其中，测量引线分别通过所述控制测量模块、滤波单元与直流电流测量单元、直流电压测量单元连接，以实现对故障电流、故障电压的测试；滤波单元对测量引线上的电压信号进行交流滤波，获得电压信号中的直流分量；电流源，一端与直流电流测量单元连接，另一端通过接地模块接地；控制测量模块，控制测量引线与直流电流测量单元、直流电压测量单元的连接方式，同时与电流源的控制端连接以调整电流源的电流大小。

优选的，控制测量模块包括第一开关K3、第二开关K4；其中，第一开关K3连接在第一测量引线和直流电流测量单元之间，第二开关K4连接在直流电压测量单元和直流电流测量单元之间；其中，直流电压测量单元的两个测量端分别通过滤波单元与第二测量引线、第三测量引线连接，并且，与所述第三测量引线连接的所述直流电压测量单元的测量端与第二开关K4连接；第一开关K3、第二开关K4均连接至直流电流测量单元的同一侧，直流电流测量单元的另一侧通过电流源接地。

优选的，控制测量模块还包括控制测量单元；控制测量单元，一方面接收来自直流电流测量单元、直流电压测量单元的故障电流、故障电压并输出；另一方面，控制测量单元具备人机交互元件，用于控制第一开关K3、第二开关K4的开关状态，并调整电流源的电流大小。

优选的，直流电流测量单元测量精度不低于1mA；直流电压测量单元测量精度不低于1mV；电流源的电流不低于10mA；且在支持高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法时，电流源在50mA至600mA之间调节。

优选的，仪器还包括仪器外壳，外壳通过接地模块接地。

本发明第四方面，涉及一种旁路器，旁路器为单相旁路器或三相旁路器；旁路器的每一相上均包括组合开关K11、K12和电容器；K11一端与旁路器接线端连接，另一端通过电容器与接地端连接；K12并联在电容器的两端；电容器的最低容量为1 uF。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法、系统、带电定位仪器和旁路器，通过在高压电缆接地缺陷测试段的单端接地系统上设置相应的测试仪器，进行故障电流、故障电压的测试，从而推算出接地缺陷发生的具体位置。本发明构思巧妙、有效可靠，通过带电定位仪器和旁路器的特殊连接结构，只采用一种接线方式就实现了对故障两侧电压、电流的分别测量，从而通过故障点两侧护套层线路电阻的推算实现了对故障点的精确定位，方法测量周期短、效率高、节约人力成本，能够对多点故障分别定位，同时不会影响电力系统的正常运行。

本发明的有益效果还包括：

1、在线路带电运行的状态下，方法就能够利用旁路器通交流、阻直流的原理测试获取故障段相关的两组直流电压、电流数据，同时运用欧姆定律以及长度与电阻的关系，计算获取测试段电缆单端接地系统中金属护套层的接地点位置。

2、本发明方法可在高压电缆线路带电状态下定位电缆单端接地系统金属护套接地位置，大大缩短周期短、效率高、代价小，有效避免金属护套电化学腐蚀穿孔引发的故障问题。

附图说明

图1为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法的步骤示意图；

图2为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中单端接地系统的示意图；

图3为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中一种金属护套层正常时接地测试的示意图；

图4为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中一种金属护套层缺陷时接地测试的示意图；

图5为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中另一种金属护套层接地测试的示意图；

图6为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中定位系统的连接示意图；

图7为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中带电定位仪器第一测试状态的测试原理图；

图8为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中带电定位仪器第二测试状态的测试原理图；

图9为本发明一种带电定位仪器的内部构造示意图；

图10为本发明一种旁路器的内部构造示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，根据本发明中记载的实施例而获得的所有其它本发明中未记载的实施例，都应当属于本发明的保护范围。

实施例一：

图1为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法的步骤示意图。如图1所示，本发明第一方面，涉及一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，方法包括步骤1至步骤3。

步骤1，对于高压电缆中依次连接的多个高压电缆测试段进行测试，并提取出一个或多个接地缺陷测试段。

高压电缆中的每一相电缆的导电线芯外均覆盖有电缆护套。电缆护套可以为多层结构，根据作用的不同可以包括绝缘层、屏蔽层、金属护套层和非金属护套层。由于金属护套层的材质能够导电，因此，当高压导电线芯电流产生交变磁场时，就会在金属护套层上产生感应电势。

为了减少环流损耗、保证电缆运行维护人员的安全，现有技术中采用各种方式控制金属护套层上感应电势的强度，例如通过电缆接地箱来实现保护。通常来说，电缆接地箱可以包括直接接地箱、保护接地箱和交叉互联接地箱等多种不同类型。

其中，直接接地箱，内部含有连接铜排、铜端子等，用于电缆护层的直接接地，内部无需安装电缆护层保护器。保护接地箱则采用氧化锌压敏电阻或氧化锌阀片作为保护元件，能够有效限制金属护套层对过电压和故障过电压的感应，具备平坦的伏安特性曲线，通流能力大，保护特性好，安全可靠。

在现有技术中，高压电缆被应用在各种输电线路中，如线路长度在500-700m左右就可以简单的采用在线路两端分别接入直接接地箱和保护接地箱，而如果线路长度超过1000m时，通常就需要在线路的中间位置设置直接接地箱和保护接地箱，通过对于高压电缆分段的方式来实施对于金属护套层的保护。

优选的，高压电缆上包括多个高压电缆测试段；单端接地系统在高压电缆测试段的一端设置直接接地箱，另一端设置保护接地箱，并通过接地箱铜牌与高压电缆的三相金属护套层实现连接。

本发明步骤1中所提及的多个高压电缆测试段则是在这种电缆连接方式的基础上对于测试段进行定义的。一般来说，方法将测试段的一侧终点理解为一个电缆接头、一个电缆终端或是护套层引线接入接地箱的位置。在此基础上，一个测试段应当满足一侧终点接地，另一侧终点不接地。

图2为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中单端接地系统的示意图。如图2所示，在本发明的一个实施例中，测试段的实现方式可以为一侧接入直接接地箱，另一侧接入保护接地箱。因此，在直接接地箱和保护接地箱之间的高压电缆就可以被称为一个测试段。在一条完整的高压输电线路中，可以存在首尾依次连接的多条高压电缆，也可能是在一条高压电缆上存在多个测试段。而本发明的方式并不限制每条高压电缆上测试段的数量，但是在实现具体的缺陷点定位前，方法会先经过初步的测试来判断缺陷点是在哪个具体的测试段上的。

优选的，接地缺陷测试段是通过测试获得的；若测试时判定高压电缆测试段中单相金属护套层存在接地，则判定高压电缆测试段为接地缺陷测试段。

对于测试段是否存在缺陷点的测试可以采用现有技术中已有的方式实现。本发明一实施例中，方法通过正常电缆金属护套的感应电流进行判断，对于单端接地系统，电缆金属护套是一端接地、一端保护接地（也就是不接地）的。本发明中的单端接地系统也就是高压电缆测试段、保护接地箱、直接接地箱实现单端接地接线后的通称。

图3为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中一种金属护套层正常时接地测试的示意图。图4为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中一种金属护套层缺陷时接地测试的示意图。如图3和图4所示，在正常的情况下，由于单端接地不存在电流回路，金属护套层上应当没有磁感应电流，也即在直接接地引线上不会测出电流。而当线路中间存在金属护套层的接地缺陷的时候，金属护套和大地之间形成闭环，交变磁场通过的时候，金属护套上会产生很大的电流。因此，采用电流测量仪器来测试金属护套层引线即可确定在当前测试段上是否存在金属护套接地的缺陷发生。

在这种测试方法中，通常能够判断接地电阻在1Ω以下的接地缺陷。

图5为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中另一种金属护套层接地测试的示意图。如图5所示，可以在测试段两端的接地箱上断开接地线，同时在测试段两端的金属护套层引线上分别接入旁路器。通常来说，旁路器的主要元件是电容器。因此，对单端接地系统进行改进后，可以呈现如图5所示的等效电路。此时，采用电流源或电压源来向金属护套层施加直流电压，测试外护绝缘电阻，则可以判断金属护套层的异常接地电阻了。这种情况下，随着施加的直流电压的增加，能够判断的接地电阻的阻值也会相对提升。在安全的前提下，如施加500V以下的直流电压，就能够测试出5KΩ以下的接地电阻。

通过上述方式，方法可以在步骤1中预先测试出数量不一的接地缺陷，并通过这种方式来实现对缺陷点的初步定位。于此同时，方法还可以根据对不同相护套层电流、电压的分别测试来判断故障发生的具体相位。

步骤2，针对每一个接地缺陷测试段，分别在接地缺陷测试段的单端接地系统上连接旁路器、带电定位仪器，并断开单端接地系统中直接接地箱的接地线。

在步骤1实现的基础上，方法能够在一条高压电缆中确定一个或多个缺陷接地点的具体位置。需要说明的是，这里的缺陷点并非一定是能够引发接地故障的点，也有可能是存在接地风险的、与地之间存在相对较高接地电阻的风险缺陷点。

本发明中，根据步骤1获得的缺陷点所在的测试段、缺陷点所在的相位就能够实现对于定位系统的搭建，并基于搭建好的定位系统来测试缺陷点的具体位置。步骤2中主要是对定位系统搭建过程和原理的描述，其中并不包括每个定位仪器的具体结构，这部分内容将在本发明第二部分中进行描述。

优选的，步骤2还包括：将第一旁路器分别与保护接地箱的三相接地箱铜排连接，第一旁路器的另一端接地；断开直接接地箱的接地线，并将直接接地箱的接地端与第二旁路器连接，第二旁路器的另一端接地；将带电定位仪器的三相测量引线按照预设顺序与三相接地箱铜排连接，并将带电定位仪器的接地端子接地。

图6为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中定位系统的连接示意图。如图6所示，本发明中，在单端接地系统的基础上还设置了第一旁路器、第二旁路器和带电定位仪器。具体来说，本发明中将测试段电缆金属护套两侧与旁路器连接，并通过旁路器接地，实现电缆金属护套交流导通、直流绝缘。另外，方法将单端接地系统金属护套接地带电定位仪器与测试段接地系统连接。

具体来说，在测试段接地系统保护接地侧，将保护接地箱内的三相保护器分别并接入第一旁路器的三个相位接入端上。在测试段接地系统直接接地侧，在直接接地箱与接地装置之间的公共接地引线并接保护接地引线，将直接接地箱与接地装置之间并接第二旁路器的接入端，并断开或拆除直接接地箱与接地装置之间的公共接地引线，使直接接地引线与接地装置绝缘隔离。

优选的，将带电定位仪器的三相测量引线按照预设顺序与三相接地箱铜排连接还包括：将带电定位仪器的第三测量引线与故障相对应的接地箱铜牌连接；将带电定位仪器的第一、第二测量引线与非故障相对应的接地箱铜牌连接；故障相是基于步骤1中的测试获得的。

具体来说，带电定位仪器上存在三个测量引线，三个测量引线能够分别将测量段的不同电压、电流信号引入至带电定位仪器中以实现检测。具体来说，在测试段接地系统保护接地侧，选择电缆接地系统保护接地端作为测量端，将带电定位仪外壳保护接地端接地，接地端子与测试端接地装置连接；将带电定位仪的第一、第二测量引线连接保护接地侧正常相金属护套对应的铜排，第三测量引线则连接缺陷相的金属护套层对应的铜排上。三相旁路器则在此时提供电容保护。

至此，方法就实现了定位系统的搭建过程，在步骤3中，随着带电定位仪器的功能调整，方法可以先后分别测量故障点左段和右段的电压电流情况。

步骤3，采用带电定位仪器对单端接地系统中的故障电流、故障电压进行测试，并基于故障电流、故障电压实现对接地缺陷测试段上缺陷点的定位。

优选的，步骤3中还包括：控制带电定位仪器，确保带电定位仪器在第一测试状态和第二测试状态下分别测量单端接地系统中的故障电流、故障电压；在第一测试状态下，基于带电定位仪器通过第一测量引线获取到第一故障电流I1，通过第二测量引线和第三测量引线获取到第一故障电压U1；在第二测试状态下，基于带电定位仪器通过第三测量引线获取到第二故障电流I2，通过第二测量引线和第三测量引线获取到第二故障电压U2。

可以理解的是，本发明中的带电定位仪器包括两种不同的测试状态。图7为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中带电定位仪器第一测试状态的测试原理图。如图7所示，在第一测试状态下，带电定位仪器可以用来测试非故障相上的电流情况，考虑到电路的实际连接关系，此时，带电定位仪器实际上测量的电流是从对侧直接接地箱上导出的来自故障相缺陷点的接地电流。

优选的，第一故障电压U1等效于缺陷点与带电定位仪器所在的接地缺陷测试段的一端之间的故障相护套层的电压差。

具体的，仪器测量的电压则是接地缺陷点与护套层电压之间的压差。此时，接地缺陷、故障相的护套层、对侧旁路器之间形成了电流回路。考虑到电压表的电阻极大，可以忽略护套层上的电阻，因此可以认定该压差为接地缺陷与直流接地箱上未接地点的旁路器上累积的电压。

进一步的，考虑接地缺陷发生的位置，在图8中，可以认为电流I1也就是接地缺陷与测试段对侧终点之间护套层上的电流，电压U1也是上述两点之间的电压。假设这两点之间的护套层金属电阻为R1，则测量出来的两个测量值应当满足R1=U1/I1。

图8为本发明一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法中带电定位仪器第二测试状态的测试原理图。如图8所示，在第二测试状态下，由于带电测试仪器上的电流源通过第三测量引线与接地缺陷点之间形成了接地回路，因此，电流表能够直接测试到接地缺陷左侧的接地电流，而不需要再通过对侧绕着测量。

优选的，第二故障电压U2等效于缺陷点与接地缺陷测试段的另一端之间的故障相护套层的电压差。

同样的，由于电流源、安培表、开关K4、接地缺陷之间形成了电流回路，考虑到电压测量装置的电阻极大等同于开路，此时伏特表测量的也是第三测量引线和接地缺陷之间的电流。

类似的，考虑接地缺陷发生的位置，在图8中，可以认为电流I2是接地缺陷与第三测量引线之间的护套层电流，电压U2也是着两点之间的电压差。假设着两点之间的护套层金属电阻为R2，则应当有R2=U2/I2。

优选的，基于故障电流、故障电压实现对接地缺陷测试段上缺陷点的定位还包括：通过故障电流、故障电压计算缺陷点与带电定位仪器所在的接地缺陷测试段的一端之间的高压电缆的长度L1；且有，，其中，L为接地缺陷测试段的高压电缆全长。

可以理解的是，整个电缆段可以为长度L，缺陷点左侧的长度如果为L1，右侧为L2，则可以认为左侧和右侧分别对应着护套层电阻为R1和R2。根据前文中推导出来的R1和R2的计算公式，经过推导，则能够得出，缺陷点左侧的长度L1的计算公式。这里L1并不一定是位于缺陷侧的左侧，但是可以理解为是带电定位仪器所在的一边。

本发明一实施例中，测试对象为某一变电站隧道出线高压电缆线路，长度L为400米，为单端接地系统，其中变电站侧为直接接地侧，站外#1接头井为保护接地侧。

经过测试获得U1=399mV，I1=50mA，U2=781.2mV，I2=60mA。

在此基础上，经过公式计算，L1=399*60*400/(781.2*50+399*60)=152(m)。据此，方法可以判定缺陷点的具体位置，即电缆外护层接地点为沿被测试线路#1接头井至变电站终端方向，距离#1接头距离为152m。

需要说明的是，本发明在完成测试后，需要采用合适的顺序来安全的拆除这些测试仪器，同时确保将单端接地系统恢复原样。

优选的，完成对于每一个接地缺陷测试段的测试后，对旁路器、带电定位仪器进行拆除，并对单端接地系统进行恢复；拆除还包括：步骤4.1，将带电定位仪器从单端接地系统上断开；步骤4.2，先将第一旁路器从单端接地系统上断开，再对第一旁路器进行放电并等待60s后拆除第一旁路器；步骤4.3，先恢复直接接地箱的接地线，再拆除第二旁路器。

可以理解的是，本发明中按照上述顺序实现仪器的拆除。例如，首先对带电定位仪器进行拆除，随后再依次拆除旁路器。在拆除旁路器的过程中，需要确保旁路器能够实现充分放电后，再进行拆除。根据后文中记载的旁路器中各个开关的位置，方法可以具体实现对于开关的依次控制，从而确保拆除过程的安全实现。

在拆除仪器之后还应当确保单端接地系统能够完全恢复，并实现后续对于高压电缆护套层的合理保护。

实施例二：

本发明第二方面，涉及一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位系统，定位系统用于实现本发明第一方面中方法中的步骤；并且，定位系统包括高压电缆测试段，以及对应于高压电缆测试段设置的单端接地系统、预测试模块、旁路器和带电定位仪器；其中，预测试模块，用于对于高压电缆中依次连接的多个高压电缆测试段进行测试，并提取出一个或多个接地缺陷测试段；旁路器和带电定位仪器接入至高压电缆测试段的单端接地系统中，用于对单端接地系统中的故障电流、故障电压进行测试，并基于故障电流、故障电压实现对接地缺陷测试段上缺陷点的定位。

实施例三：

图9为本发明一种带电定位仪器的内部构造示意图。如图9所示，本发明第三方面，涉及一种带电定位仪器，仪器用于实现本发明第一方面中的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法的步骤；并且，仪器包括测量引线、直流电流测量单元、直流电压测量单元、滤波单元、控制测量模块、电流源和接地模块；其中，测量引线分别通过控制测量模块、滤波单元与直流电流测量单元、直流电压测量单元连接，以实现对故障电流、故障电压的测试；滤波单元对测量引线上的电压信号进行交流滤波，获得电压信号中的直流分量；电流源，一端与直流电流测量单元连接，另一端通过接地模块接地；控制测量模块，控制测量引线与直流电流测量单元、直流电压测量单元的连接方式，同时与电流源的控制端连接以调整电流源的电流大小。

具体来说，控制测量模块包括第一开关K3、第二开关K4；其中，第一开关K3连接在第一测量引线和直流电流测量单元之间，第二开关K4连接在直流电压测量单元和直流电流测量单元之间；其中，直流电压测量单元的两个测量端分别通过滤波单元与第二测量引线、第三测量引线连接，并且，与第三测量引线连接的直流电压测量单元的测量端与第二开关K4连接；第一开关K3、第二开关K4均连接至直流电流测量单元的同一侧，直流电流测量单元的另一侧通过电流源接地。

优选的，控制测量模块还包括控制测量单元；控制测量单元，一方面接收来自直流电流测量单元、直流电压测量单元的故障电流、故障电压并输出；另一方面，控制测量单元具备人机交互元件，用于控制第一开关K3、第二开关K4的开关状态，并调整电流源的电流大小。

可以理解的是，在本发明前文中提及的第一测试状态下，方法应当控制第一开关K3闭合，第二开关K4断开。而在第二测试状态下，则应当控制第一开关K3断开，第二开关K4闭合。换言之，K3、K4通过开关通断用于改变直流电流注入的方向。

具体来说，在带电定位仪器的壳体上可以设置相应的开关控制元件，使得测试人员通过人为操作的方式来测试。仪器也支持设计成自动控制的方式，在测试人员启动测试后，就自动的变化开关的状态，以分阶段实现多个测量值的测量。

在本发明其他实施例中，也可以使得仪器人为或自动的来控制旁路器上各个开关的状态，从而实现更为便捷的测试系统的搭建和测试过程的实现。

可以理解的是，本发明方法中各个元件的参数可以根据实际的情况进行调节，一个最优实施例中，规划了上述参数的最优取值范围。优选的，直流电流测量单元测量精度不低于1mA；直流电压测量单元测量精度不低于1mV；电流源的电流不低于10mA；且在支持高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法时，电流源在50mA至600mA之间调节。

优选的，仪器还包括仪器外壳，外壳通过接地模块接地。

本发明中，仪器外壳可以通过接地模块实现接地，通过这种方式就能够确带电定位仪器在整个检测过程中的充分安全。

实施例四：

图10为本发明一种旁路器的内部构造示意图。如图10所示，本发明第四方面，涉及一种旁路器，旁路器为单相旁路器或三相旁路器；旁路器的每一相上均包括组合开关K11、K12和电容器；K11一端与旁路器接线端连接，另一端通过电容器与接地端连接；K12并联在电容器的两端；电容器的最低容量为1 uF。

可以理解的是，本发明中的旁路器根据接入的位置可以设置为三相或合并三相后的单相。无论哪种情况，在每一相位上旁路器均包括两个开关和一个电容器。其中K11能够实现电容器与金属护套层之间的连接或断开，而K12则可以对电容器进行短路，在拆卸旁路器时确保电容器的充分放电。

为此，在第一和第二测试状态下，每个旁路器中的开关K11都是闭合的，K12都是断开的。而在拆卸旁路器时，则可以根据实际需要依次调节K11和K12的状态。

方法也可以根据实际的缺陷点上直流电压、直流电流的情况，高压电缆护套层上产生的交流电压、交流电流的大小来合理的设计电容器的容量，一方面能够确保测试过程的顺利进行，测试采集的电压电流值的精度够高，另一方面也能够保证电缆护套层的测试安全和高压电缆的正常运行。

可以理解的是，单端接地系统金属护套接地带电定位仪为了实现上述本申请实施例提供的方法中的各功能，单端接地系统金属护套接地带电定位仪 包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本申请实施例可以根据上述方法示例对单端接地系统金属护套接地带电定位仪进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

装置包括至少一个处理器，总线系统以及至少一个通信接口。处理器由中央处理器、现场可编程逻辑门阵列、专用集成电路或其他硬件构成。存储器为只读存储器、随机存取存储器等构成。存储器可以是独立存在，通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。硬盘可以为机械盘或固态硬盘等。本发明实施例对此不作限定。上述实施例通常通过软件、硬件来实现。当使用软件程序实现时，可以以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。

在计算机上加载和执行计算机程序指令时，按照本发明中实施例所提供的流程来实现相应的功能。其中涉及的计算机程序指令可以是汇编指令、机器指令或者以编程语言实现编写的代码等等。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (16)

1.一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

所述方法包括下述步骤：

步骤1，对于高压电缆中依次连接的多个高压电缆测试段进行测试，并提取出一个或多个接地缺陷测试段；

步骤2，针对每一个所述接地缺陷测试段，分别在所述接地缺陷测试段的单端接地系统上连接旁路器、带电定位仪器，并断开所述单端接地系统中直接接地箱的接地线；

步骤3，采用所述带电定位仪器对所述单端接地系统中的故障电流、故障电压进行测试，并基于所述故障电流、所述故障电压实现对所述接地缺陷测试段上缺陷点的定位。

2.根据权利要求1中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

所述高压电缆测试段为基于所述单端接地系统实现的对所述高压电缆的分段；

所述高压电缆上包括多个所述高压电缆测试段；

所述单端接地系统在所述高压电缆测试段的一端设置直接接地箱，另一端设置保护接地箱，并通过接地箱铜牌与所述高压电缆的三相金属护套层实现连接。

3.根据权利要求2中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

所述接地缺陷测试段是通过测试获得的；

若测试时判定所述高压电缆测试段中单相金属护套层存在接地，则判定所述高压电缆测试段为接地缺陷测试段。

4.根据权利要求1中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

所述步骤2还包括：

将第一旁路器分别与保护接地箱的三相接地箱铜排连接，所述第一旁路器的另一端接地；

断开直接接地箱的接地线，并将所述直接接地箱的接地端与第二旁路器连接，所述第二旁路器的另一端接地；

将所述带电定位仪器的三相测量引线按照预设顺序与所述三相接地箱铜排连接，并将所述带电定位仪器的接地端子接地。

5.根据权利要求4中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

所述将所述带电定位仪器的三相测量引线按照预设顺序与所述三相接地箱铜排连接还包括：

将所述带电定位仪器的第三测量引线与故障相对应的接地箱铜牌连接；

将所述带电定位仪器的第一、第二测量引线与非故障相对应的接地箱铜牌连接；

所述故障相是基于步骤1中的测试获得的。

6.根据权利要求5中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

所述步骤3中还包括：

控制所述带电定位仪器，确保所述带电定位仪器在第一测试状态和第二测试状态下分别测量所述单端接地系统中的故障电流、故障电压；

在第一测试状态下，基于所述带电定位仪器通过第一测量引线获取到第一故障电流I1，通过第二测量引线和第三测量引线获取到第一故障电压U1；

在第二测试状态下，基于所述带电定位仪器通过第三测量引线获取到第二故障电流I2，通过第二测量引线和第三测量引线获取到第二故障电压U2。

7.根据权利要求6中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

所述基于所述故障电流、所述故障电压实现对所述接地缺陷测试段上缺陷点的定位还包括：

通过所述故障电流、所述故障电压计算缺陷点与所述带电定位仪器所在的接地缺陷测试段的一端之间的高压电缆的长度L1；

且有，，

其中，L为所述接地缺陷测试段的高压电缆全长。

8.根据权利要求7中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

所述第一故障电压U1等效于所述缺陷点与所述带电定位仪器所在的接地缺陷测试段的一端之间的故障相护套层的电压差；

所述第二故障电压U2等效于所述缺陷点与接地缺陷测试段的另一端之间的故障相护套层的电压差。

9.根据权利要求1中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法，其特征在于：

完成对于每一个所述接地缺陷测试段的测试后，对所述旁路器、带电定位仪器进行拆除，并对所述单端接地系统进行恢复；

拆除还包括：

步骤4.1，将所述带电定位仪器从所述单端接地系统上断开；

步骤4.2，先将第一旁路器从所述单端接地系统上断开，再对所述第一旁路器进行放电并等待60s后拆除所述第一旁路器；

步骤4.3，先恢复所述直接接地箱的接地线，再拆除第二旁路器。

10.一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位系统，其特征在于：

所述定位系统用于实现权利要求1-9任一项方法中的步骤；

并且，所述定位系统包括高压电缆测试段，以及对应于所述高压电缆测试段设置的单端接地系统、预测试模块、旁路器和带电定位仪器；

其中，所述预测试模块，用于对于高压电缆中依次连接的多个高压电缆测试段进行测试，并提取出一个或多个接地缺陷测试段；

所述旁路器和带电定位仪器接入至所述高压电缆测试段的单端接地系统中，用于对所述单端接地系统中的故障电流、故障电压进行测试，并基于所述故障电流、所述故障电压实现对所述接地缺陷测试段上缺陷点的定位。

11.一种带电定位仪器，其特征在于：

所述仪器用于实现权利要求1-9任一项中所述的一种高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法的步骤；

并且，所述仪器包括测量引线、直流电流测量单元、直流电压测量单元、滤波单元、控制测量模块、电流源和接地模块；其中，

所述测量引线分别通过所述控制测量模块、所述滤波单元与所述直流电流测量单元、直流电压测量单元连接，以实现对故障电流、故障电压的测试；

所述滤波单元对所述测量引线上的电压信号进行交流滤波，获得所述电压信号中的直流分量；

所述电流源，一端与所述直流电流测量单元连接，另一端通过所述接地模块接地；

所述控制测量模块，控制所述测量引线与所述直流电流测量单元、直流电压测量单元的连接方式，同时与所述电流源的控制端连接以调整所述电流源的电流大小。

12.根据权利要求11中所述的一种带电定位仪器，其特征在于：

所述控制测量模块包括第一开关K3、第二开关K4；其中，

所述第一开关K3连接在第一测量引线和直流电流测量单元之间，第二开关K4连接在直流电压测量单元和直流电流测量单元之间；

其中，直流电压测量单元的两个测量端分别通过滤波单元与第二测量引线、第三测量引线连接，并且，与所述第三测量引线连接的所述直流电压测量单元的测量端与第二开关K4连接；

所述第一开关K3、第二开关K4均连接至直流电流测量单元的同一侧，所述直流电流测量单元的另一侧通过所述电流源接地。

13.根据权利要求11中所述的一种带电定位仪器，其特征在于：

所述控制测量模块还包括控制测量单元；

所述控制测量单元，一方面接收来自所述直流电流测量单元、直流电压测量单元的故障电流、故障电压并输出；

另一方面，所述控制测量单元具备人机交互元件，用于控制第一开关K3、第二开关K4的开关状态，并调整所述电流源的电流大小。

14.根据权利要求11中所述的一种带电定位仪器，其特征在于：

所述直流电流测量单元测量精度不低于1mA；

所述直流电压测量单元测量精度不低于1mV；

所述电流源的电流不低于10mA；

且在支持所述高压电缆单端接地系统中护套层接地的定位方法时，所述电流源在50mA至600mA之间调节。

15.根据权利要求11中所述的一种带电定位仪器，其特征在于：

所述仪器还包括仪器外壳，所述外壳通过所述接地模块接地。

16.一种旁路器，其特征在于：

所述旁路器为单相旁路器或三相旁路器；

所述旁路器的每一相上均包括组合开关K11、K12和电容器；

K11一端与旁路器接线端连接，另一端通过电容器与接地端连接；

K12并联在所述电容器的两端；

所述电容器的最低容量为1 uF。