高压电缆故障测距及定位方法
电缆故障测距方法.
电缆故障测距方法 在线测距方法 故障定位技术的发展主要经历了三个阶段：模拟式定位技术、单端数字式定位技术、双端定位技术。早期的故障定位装置是机电式或静态电子仪器构成的模拟式装置。后期的故障录波器是以光电转化为原理、以胶片为记录载体、根据故障录波仪记录的电信号来粗略估计故障点位置。测试技术的出现以及计算机技术和通信技术都加速了故障定位技术的发展。这个阶段出现了许多利用计算机进行故障定位的方法，其特点是采用单端信息，应用计算机的超强运算能力对各自算法进行修正，求得故障距离。有些算法已应用到实际故障定位装置中，不足之处是无法克服故障电阻对故障定位精度的影响。 其中，单端阻抗法只用到线路一侧的电压、电流测量值，由于其理论上无法克服过渡电阻的影响，需要在测距算法中做一定的假设，所以其测量精度在很多情况下难以保证，但是有着造价低，不受通信因数的限制的优点，在实际应用中有着一定的应用需求。单纯依靠单端信息不能有效地消除因素包括：负荷电流；系统运行阻抗；故障点过渡电阻，这自然影响到测距的精度。 单端行波法 是基于单端信息量的一种测距方法，其中单端行波测距的关键是准确求出行波第一次到达监测端与其从故障点反射回到监测端的时间差，并包括故障行波分量的提取。常用的行波单端故障定位算法有求导数法、相关法、匹配滤波器法和主频率法。由于行波在特征阻抗变化处的折反射情况比较复杂(如行波到达故障点后会发生反射也会通过故障点折射到对侧母线上去)，非故障线路不是“无限长”，由测量点折射过去的行波分量经一定时间后，又会从测量点折射回故障线路等，使行波分析和利用单端行波精确故障定位有较大困难。 双端行波测距 是通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障位置，其测距精度基本不受线路的故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。双端行波法的关键是准确记录下电流或电压行波到达线路两端的时间，误差应在几微秒以内，以保证故障定位误差在几百米内，行波在线路上的传播速度近似为300m/μs，1μs 时间误差对应约150m 的测距误差。双端信号要求严格的同步，随着GPS对民用开放，使得双端故障定位法迅速发展。这种定位方法的定位精度高，已成为近几年来故障定位方法研究的热点。 电缆故障定位技术经过国内外专家学者几十年的共同努力，已取得了
电缆的故障几种类型
电缆的故障几种类型 从今年已查找的低、中、高压电缆故障的结构特点分析，电缆单相接地故障较为普遍，多是因为电缆遭受外力破坏原因造成。也不排除本体质量造成，但这种内部短路从外表看不出痕迹较少见。电缆相间短路故障中较少，这是因为相间短路一般都是在运行中发生，发生故障时会产生强大的短路电流造成速断保护动作而跳闸。强大的电流所造成的高温一般都会把电缆烧断造成开路性故障。电缆内部短路，外表看不出痕迹，此类故障一般是由于电缆质量造成的，比较少见。 从电缆的故障位置看，一条电缆最薄弱的地方是中间接头，一般的电缆都有一个或几个中间接头，在做电缆中间接头时由于环境条件限制，加上电缆敷设后不进行防潮处理，制作时中间接管压接不紧密，都可能造成电缆中间接头受潮、工艺缺陷的出现。当运行中长期在高压电场的作用下产生电晕及游离放电，使绝缘本体形成水树直至绝缘老化并击穿。 从电缆故障的性质区分可分为开路、低阻、高阻和闪络性 故障四种：开路故障就是工作电压不能传输到终端，或虽然终端有电压，但带负载能力差。 低阻故障就是电缆相间或对地的绝缘受损，其绝缘电阻减小到100KΩ以下。 高阻故障就是电缆相间或对地的绝缘电阻大于100kΩ。 闪络性故障就是在高压保压过程中，突然击穿，在此电压下又能保压的故障。有别于高阻故障，在高压达到一定的电压肯定能击穿的故障。 故障性质Rf 间隙的击穿情况 开路∞ 在直流或高压脉冲作用下击穿 低阻小于100Z0 Rf不是太低时，可用高压脉冲击穿 高阻大于100Z0 高压脉冲击穿 闪络∞ 直流或高压脉冲击穿 说明：表中Z0为电缆的波阻抗值，电力电缆波阻抗一般在10-40Ω之间。) 以上分类的目的也是为了选择测试方法的方便，根据目前流行的故障测距技术，开路与低阻故障可用低压脉冲反射法，高阻故障要用冲击闪络法，而闪络性故障可用直流闪络法测试。以上几种故障都可以用二次脉冲法测试，这是目前世界上最先进的故障测试技术，国外以德国、奥地利为代表。现场人员有Rf<100KΩ的故障称为低阻故障的习惯，主要是因为传统的电桥法可以测量这类故障。 综合以上分析掌握以下几点是我们查找电缆故障的关键： 1、确定电缆故障到底属于开路故障、低阻故障还是高阻故障;
电力系统输电线路故障测距研究方法
电力系统输电线路故障测距方法研究 摘要：本文首先全面地介绍了故障测距在国内外发展历程和研究现状。根据各测距算法采用的原理不同，将现有的各种测距算法分为行波法、阻抗法、故障分析法以及智能法，然后逐类对各种算法的理论基础和应用条件上进行了分析、对比和讨论，并在此基础上总结得出了各测距算法的优点及存在的问题，指出了每种测距算法的适用范围和应用局限性。 其次设计了一套高压输电线路新型故障测距装置，该测距装置采用专门设计 的高速采样单元捕获暂态电流行波信号，采用全球定位系统GPS为线路两端提供精度高达s 1的统一时标,从而可实现高精度的双端行波法测距。 为了验证本论文提出的故障定位方法的可行性，通过分析研究，其结果说 明本系统的实验方案确实可行。理论和仿真结果表明，本文所作的工作提高了行波故障测距在不同线路结果情况下的适应性、精度和可靠性。 关键词：输电线路；故障测距；电力系统；行波；全球定位系统(GPS) Research about the measure of fault
location in power system transmission line Abstract：The development and general situation of the research in this field in China and in other countries is introduced in this paper. All the existing algorithms can be classified into 4 main methods those are traveling wave location, impedance location, fault analysis location and Intelligence location .Then the principle and application condition of each algorithm are presented and discussed. Based on the analysis and comparison of each algorithm, the corresponding merits and application limitation are concluded. In this article, a new design scheme of the fault locator for HV transmission lines is presented. By using high-speed data acquisitioning unit designed specially to capture traveling waves of transient current, using Global Positioning System (GPS) to supply high precise time tagging for both ends and using wavelet transform theories to identify the head of the traveling waves, the fault locator can realize high precise double-ended traveling waves location. At the same time, using two-terminal voltages and currents sampled by the medium-speed sampling and processing unit synchronized by the Pulse Per Second (1PPS) of GPS, can realize accurate double ended steady state location. In order to verifying the feasibility of the fault location method, which is presented in this thesis, the experiment is performed based on the locale condition. The result shows that the experimental scheme of this thesis is feasible. The analysis and simulation results indicate that the studies in this dissertation can improve the accuracy, reliability and adaptability of traveling wave fault location. Keywords: power transmission line; Traveling wave; power system；Global Positioning System (GPS) ；fault location 第1章绪论
高压电缆故障分析判断与故障点查找
高压电缆故障分析判断与故障点查找 随着我国的市场经济与现代化科技水平的不断发展提升，加快促进了我国城乡基础设施的建设。而对于高压电缆而言，其主要作用为连接电气设备与传输电能，因具备优质的稳定性与安全性的特点，得到了我国全国范围内广泛应用与普及。但是高压电缆在日常运作中也会受到诸多因素的影响，例如不可预判的自然雷电灾害、忽略了使用年限超龄等，极易引发高压电缆故障，对城乡稳定供电产生困扰。基于此，为了有效及时的采取科学合理的措施解决高压电缆故障，我国电力工作者需要对高压电缆故障的分析判断能力与精确定位故障点能力进行提升。 标签：高压电缆;故障成因;故障点判断;故障点定位 高压电缆在电力系统中因占地面积小与送电可靠性高，电力工作者为了加强供电安全性与电厂规划布局、外观美化等性能方面逐渐深入了高压电缆的应用，并且高压电缆的正确合理运用还会对后续的电力系统维护保养工作提供基础保障。然而由一些因素导致可能会对稳定工作中的高压电缆造成一系列的负面影响，从而造成危害高压电缆正常供电运行的故障出现，为了有效排除故障，电力工作者将高压电缆故障的成因进行深度分析与探究对保证社会大众的生活生产用电极具现实意义[1]。 一、高压电缆故障成因 1机械损伤 电力工作者对高压电缆工作实际操作前，未对相关区域单位部门上报与获得批准，私自进行人工打桩或者机械开挖，其过程中发生人为误操作等情况，皆可能导致高压电缆断线故障。另外，电力工作者完成对线缆或线管的敷设安装后，对高压电缆标志牌未明确标明，一旦电缆受到过大的外力时，也会造成高压电缆的断线。经相关调查，这类高压电缆线路故障成因最为普遍。 2绝缘胶层老化变质 电力系统在经过长时间运行后会发生电流流经电缆发热现象，而后长期发热现象得不到有效缓解就会导致电流流经电缆的温度不断升高，从而对电缆的绝缘胶层造成一定程度的破坏;除此之外，铁塔地下土壤中存在的酸碱性物质等自然因素，久而久之也会腐蚀电缆的绝缘外套。 3电缆施工技术 一方面，在高压电缆安装时，电力工作者未根据相关技术标准进行违规造作。另一方面，在电力建筑工程中也会出现不同程度的下沉情况，让电缆承受了较大的压力，皆会导致高压电缆断线与短路的故障发生。
输电线路行波故障测距技术的发展与应用
输电线路行波故障测距技术的发展与应用 发表时间：2018-03-13T16:20:56.700Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：常文杰 [导读] 摘要：伴随我国现代化建设的初步完成与城市化水平的不断提升，对于电力的需求也在不断的增长，然而较早的供配电系统常因安全性、供电质量等出现各种不间断的故障，怎样才能利用一些新技术 （国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐 830001） 摘要：伴随我国现代化建设的初步完成与城市化水平的不断提升，对于电力的需求也在不断的增长，然而较早的供配电系统常因安全性、供电质量等出现各种不间断的故障，怎样才能利用一些新技术，更快速、更准确的将这些故障及时诊断出来，并为维护与检修提供充足的时间，并使电力恢复更为及时，是当下应该考虑的重要问题；另一方面，我国在火力发电、水力发电以及新的生物能源发电方面，有了长足的累积，尤其是随着三峡工程、南水北调工程等这些重大项目的完成，更是为发电企业提供了一股新的动力；加之配套性的电网改造也成功的实现了电网的升级与优化，向智能化、自动化、一体化方面又迈进了重要的一步。 关键词：故障测距；行波；行波故障测距装置 引言 随着我国电力行业的不断发展，为保证电力系统安全可靠性，我们国家对电力系统提出了更高的标准要求。为保证可靠供电，降低停电损失，在输电线路发生故障时，要求对电力系统输电线路故障进行快速准确的定位。早期的故障测距方法可以分为阻抗法、故障分析法、行波法等3种。其中，阻抗法和故障分析法受故障点过渡电阻等因素影响，有比较大的测距误差，不但达不到运行要求，而且适用性不高。而行波法测距主要是通过采集故障电压或电流的波形，标定行波到达时刻来进行测距。运用行波法的原理进行测距，其精度比较高，也有广泛的适用性，故而大量应用在电力系统中进行测距。本文通过对国内外行波测距关键技术、改进算法、实际装置的调研，对行波测距关键技术的发展、算法的改进和实际中应用的装置进行了总结，对行波测距技术的未来发展提出了展望。 1行波测距技术原理、特征 （1）行波的发现有赖于研究者对输电线路故障点在附加电源作用的影响分析，行波主要是指输电线路在此情况下，线路上出现与光速传播较接近的电压、电流行波；从原理的角度来看，行波理论主要是以行波为载体，分析故障点、测量点之间传播的时间差，利用它计算或测量出故障距离，对其加以定位。（2）行波测距方法表现为4大类型，分别为单端测距、雷达测距、脉冲信号测距、双端测距。（3）与基于工频量的故障测距技术比较，行波测距技术与行波测距特征表明了自身的最大优势，目前来看，集中表现在不受故障点过渡电阻、线路结构等因素的阻碍，另外，如同概述所言，它在测量方面测距精度非常高，适用范围也相当广泛；而且由于在行波理论流行的现在，小波变换理论、数学形态理论也在不断发展，对于各种交叉性质的理论研究，在未来的突破可能性极大，所以行波测距技术的可发展空间还非常广阔，也表明了它的研究需要不断加强，从而向着完善化的方向不断推进。 2行波测距的关键技术 2.1行波信号的提取 暂态行波所覆盖的频带很宽，信号的提取可由电压或电流互感器完成。高压输电线路普遍采用的电容分压式电压互感器CVT （capacitivevoltagetransformer），截止频率低，传变高频电压信号会带来衰减和相移，因此很少使用。常规的电流互感器可以传变100kHz以上的电流暂态分量，能够满足行波测距的要求，在实际应用中常用电流互感器提取行波信号。同时，对于新建变电站使用的电子式电流互感器ECT（electroniccurrenttransformer），文献提出了相应的行波信号提取方法。 2.2行波信号的采集与时间同步 行波传播波速接近光速，1μs的采样误差将带来约±150m的测距误差。因此对行波信号的采样频率要求在1MHz及以上，使用双端原理时，线路两侧必须配置高精度和高稳定度的实时时钟。随着微电子技术的高速发展，实现高速数据采集和处理己非难事，现有的A/D转换芯片转换频率完全可以满足，并且GPS接收模块的电力系统同步时钟装置可以实现1μs时间同步以满足测距要求，为实现准确的TWFL奠定了所需的硬件基础。在实际应用中，由于GPS接收模块存在输出信号不稳定、卫星失锁、时钟跳变、信号干扰等原因导致的同步时钟信号失步的问题，因此必须附加高稳定度守时钟，并且需要消除偏差超过某一限定范围的时间同步信号，从而提高双端原理的测距精度。 2.3行波信号达到时间的标定 行波信号到达时间的标定和波速的确定是行波法最关键的技术，时间与波速相互对应，必须同时讨论才有意义。判定检测到的行波波头频率，然后根据线路参数的频率特性计算出行波在该频率下的传播速度，以此用于测距是最为准确的。求取暂态行波信号的一阶或二阶导数，并与设定的门槛值进行比较来判断行波信号是否到达，此方法对噪声比较敏感，当故障距离较短，行波中高频分量明显时，其效果较好。相关法和匹配滤波器法是以首次到达母线的行波信号为参考，利用从故障点反射回母线的行波信号与参考信号的反极性相似性，根据互相关函数的最大值判定反射波达到时间，进而求出故障位置的方法，但其测距结果受母线端所连接的输电线数目等因素影响，行波在传播过程中的波形畸变会降低算法的可靠性。中的主频率法是一种频域分析方法，该方法从较长的时间段来考察行波频率范围，由行波中频谱最强的分量决定行波到达时间，然后求解故障距离，其缺点是所求行波主频往往较低，定位精度会受到影响。小波分析方法利用小波变换在时频域内都具有局部化特性，对信号进行局部化分析，可有效提取故障行波特征，得到信号中的奇异点，小波分量的模极大值出现时间即为电流行波脉冲的到达时刻，并且通过得到信号被分析频带的中心频率和模极大值对应时间能同时解决行波到达时间和传播速度的选取问题，在实际设备中也有广泛的应用。 3行波故障测距系统应用实例 当系统中任一被监视信号超过预设值，高速采集单元启动，发出触发信号，标定当前时间，激活CPU中的采集控制定时电路，经过大约几毫秒时间，高速采集单元终止工作从而向CPU发外部中断信号。CPU在中断服务程序中获取到这次触发的时间信息后释放高精度时钟，并处理触发的暂态数据，判断是否为有效触发。如果有效，设置启动标志。在主循环程序中，系统进入故障处理程序的前提是CPU能够获取到启动标志，数据存储过程也是在处理程序中进行，从而形成启动报告，通过串口发出上报信号。
直供线路故障测距修正方法
直供线路故障测距修正说明 1.测距原理 直供测距定值说明： 表测距定值表(针对直供线路有效) 注意单位电抗和总电抗都是二次换算值. 测距分段数：测距时将此馈线根据不同的电抗区段分成的测距分段的个数。 单位电抗：在此分段内接触网的单位电抗值,为二次值，x2=x1*K U/K I，单位Ω/Km. 总电抗：保护安装处到此分段末端的总电抗,为二次值,单位Ω。 距离：保护安装处到此分段末端的总距离,单位Km。 以4段分段的故标定值设置举例如下: 变电所 供电线区间线路站场区间线路 设馈线压互变比27.5/0.1，流互变比800/5, 供电线单位电抗0.65Ω/Km，接触网线路单位电抗0.42Ω/Km,站场单位电抗0.2Ω/Km，L1=1Km，L2=10Km，L3=12Km，L4=25Km。则故障测距定值设置如下：
2.测距修正方法 具备原始测距整定数据,现场保护动作数据,实际短路位置数据等相关参数 主要有:整定数据:N,x1,X1,L1,x2,X2,L2,……. 动作数据: Xs,Lj 所在段K, 实际故障距离Ls 设修正后的测距定值:N,x1’,X1’,L1,x2’,X2’,L2,……. 3.计算原理 1)第一段内故障,测距定值修正方法: X1’=L1/Ls*X1 x1’=X1’/L1,其他段根据此参数重新计算 2)第二段内故障,测距定值修正方法: X2’=X1+(L2-L1)*(X-X1)/(Ls-L1) x2’=(X2’-X1)/(L2-L1),后续分段根据此参数重新计算 3)第I段(I≠1) XI’=X I-1+(L I-L I-1)*(X-X I-1)/(L S-L I-1) x i’=(X I’-X I-1)/(L I-L I-1), 后续分段根据此参数重新计算 4.验算为保证正确性,最好按照计算结果划出线性分段图,将故障时的Xs通过坐标及计算,检验是否对应结果为Ls.
电力电缆的故障测距与定点方法探讨
电力电缆的故障测距与定点方法探讨 摘要：电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行。因此，如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。文章分析了电力电缆故障的原因及分类，探讨了电力电缆的故障测距与定点方法，并对电力电缆故障在线监测的发展进行了探讨。 关键词：电力电缆；故障测距；故障定点；在线监测；脉冲 随着我国经济建设的高速发展，我国的城市电网改造工作大力地开展。由于电力电缆应用成本的下降，以及电力电缆自身所具有的供电可靠性高、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而获得了越来越广泛的应用。然而，与架空输电线路相比，虽然电力电缆的上述优点却为后期电缆的维护工作特别是故障测距与定位带来了较大的难度，尤其电缆长度相对较短、线路故障不可观测性等特点都决定了电缆线路要求有更精确的故障测距方法。另一方面，电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行，并且如故障发现不及时，则可能导致火灾、大规模停电等较大的事故后果。因此，如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。 一、电力电缆故障原因及类型 （一）电力电缆故障原因 随着电缆数量的增多及运行时间的延长，由于电缆绝缘老化特性等因素，故障发生概率大大增加。电缆故障点的查找与测量是通讯和电力供应畅通的有力保障，但是因为电缆线路的隐蔽性、个别运行单位的运行资料不完善以及测试设备的局限性，使电缆故障的查找非常困难。尤其是在狂风、暴雨等恶劣天气中，给故障的查找、维修带来了很大不便。了解电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。 电缆发生故障的原因是多方面的，常见的几种主要原因包括： 1．机械损伤。主要由于电缆安装敷设时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。 2．绝缘老化变质。主要是由于电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热，从而使绝缘炭化。 3．化学腐蚀。电缆路径在有酸碱作业的地区通过，或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠装和铅（铝）护套大面积长距离被腐蚀。 4．设计和制作工艺不良。拙劣的技工、拙劣的接头，电场分布设计不周密，材料选用不当，不按技术要求敷设电缆往往都是形成电缆故障的重要原因。 5．过电压。过电压主要是指大气过电压（雷击）和电缆内部过电压。 （二）电力电缆故障类型 根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为低阻、高阻、开路与闪络性故障。
输电线路故障测距系统现状及发展趋势综述
输电线路故障测距系统现状及发展趋势综述 发表时间：2016-10-18T15:34:19.453Z 来源：《电力技术》2016年第8期作者：关昕[导读] 本文阐述了输电线路行波故障测距技术的原理、发展历程，介绍了输电线路行波故障测距系统在国内的应用现状。 贵州电网公司都匀供电局贵州都匀 558000摘要：本文阐述了输电线路行波故障测距技术的原理、发展历程，介绍了输电线路行波故障测距系统在国内的应用现状，分析了工程应用中存在的问题。针对上述问题，并结合近年来电力科技发展，本文提出了行波故障测距系统的后续技术发展方向。 关键词：输电线路；行波法；故障测距 1.引言 输电线路是电网中较容易故障的部分，输电线路故障后，快速、精确的定位故障点位置对缩短线路停电时间、快速恢复供电、降低停电带来的经济损失具有重要意义。从长期运行的角度看，精确的故障点定位信息有助于运行单位的事故分析，及时地发现故障隐患，采取有针对性的措施，提高线路运行的长期可靠性。 输电线路故障测距方法（故障定位）从原理上可分为阻抗法、行波法、时域法、频域法等。目前，获得实际应用的主要是阻抗法和行波法，保护/录波装置中主要应用的是阻抗法，行波故障测距装置则一般是单独组屏。相对而言，阻抗法受过渡电阻、系统运行方式、互感器等因素影响，在长线路、高阻故障情况下，定位误差较大，因此，输电线路行波故障测距装置是目前国内电力运营单位最主要的故障定位手段。本文首先阐述了输电线路行波故障测距系统在国内发展及应用现状，介绍了存在的问题，并对后续技术发展进行了分析。 2.输电线路行波故障测距技术原理及发展历程 2.1 输电线路行波故障测距原理 输电线路行波测距法（也称为行波故障定位），根据需要的电气量的不同，可分为单端法、双端法、脉冲法。目前，现场运行装置基本上都是采用采用双端法，其原理是利用故障产生的暂态行波，通过计算暂态行波到达线路两端的时间差来计算故障位置。故障测距计算中主要解决以下两个问题：①行波在传输过程中的衰减及波形畸变（即信号色散）；②不同线路类型中行波波速的确定。 图1 双端行波测距原理 2.2 输电线路行波故障测距技术发展历程 在上世纪70年代，国外相关研究单位就提出了行波故障定位概念，但受采样、授时等技术的限制一直未能实用化。在行波测距技术实用化之前，电力系统主要通过保护/录波装置数据利用阻抗测距法完成故障定位，但受故障过渡电阻、互感器误差等因素的影响，测距精度和可靠性较低，并且不适用直流输电、T阶等类型线路。上世纪80年代以后，随着GPS、数字信号处理技术的成熟，行波故障测距装置技术上逐渐成熟。而在行波故障测距理论研究领域也取得了突破，中国电科院、山东科汇等单位采用小波变换、模量变换、自适应滤波器等手段[1~7]的综合应用解决了色散、波速确定等问题，行波故障测距装置进入实用化阶段。 3．输电线路故障测距系统发展现状 3.1 应用规模 目前，基于行波原理的输电线路故障测距装置在我国电网已经获得了广泛应用，安装厂站数量超过3000个，全面覆盖500kV/330kV以上电压等级线路，距离较长的220kV电压等级线路也基本安装有行波故障测距装置。在国内，从事该领域产品研制与开发的主要厂家是：南京南瑞集团公司，山东科汇公司、山大电力等，由于国内在此领域的应用水平较高，在装置开发和相关技术研究方面与国外机构差距较小。 3.2 应用效果 实际运行统计表明，输电线路行波故障测距装置的精度基本上达到500米~1000米，在现场运行中主要发挥了以下作用： 1）输电线路行波故障测距装置的应用有效缩短了线路停电时间，仅在辽宁电网，根据2006年~2009年统计，挽回停电损失上亿元。 2）对于四川、青海、云贵等地电网，由于输电线路多跨越山区、林地，巡线困难，行波故障测距装置的应用大大降低了巡线工作量。 3）输电线路故障点的准确定位有助于运营单位采取预防性措施，这也间接降低了输电线路后续故障发生的概率。 但需要指出的是，输电线路行波故障测距装置的应用效果与现场的运行维护情况相关。以辽宁电网为例，2014年上半年，220kV线路故障的定位成功率超过95%，平均误差在2级杆塔以内（不到500米误差）；而运行维护不力的地区，故障定位成功率甚至不及50%。 3.3 存在的问题 （1）故障测距装置可靠性相对较低。 这是影响行波故障测距装置应用效果的最主要因素。由于行波故障测距装置系统构成较为复杂，包括装置采样、通讯、GPS授时（精度要求较高）多个环节，其中一个环节出现问题，即可能导致故障失败。根据各网省公司统计，由于通讯、GPS原因导致的故障定位失败占据故障总原因的70%以上。
浅析高压电缆故障分析及解决方法
浅析高压电缆故障分析及解决方法 发表时间：2019-04-11T14:01:57.313Z 来源：《河南电力》2018年19期作者：周荣斌[导读] 本人根据作者实践，按照高压电缆故障产生的原因进行分类，并按照不同类别给出具体解决方案活建议，希望能为同仁提供借鉴 周荣斌 （福建省万维新能源电力有限公司福建福州 350003）摘要：本人根据作者实践，按照高压电缆故障产生的原因进行分类，并按照不同类别给出具体解决方案活建议，希望能为同仁提供借鉴。 关键词：高压电缆；故障分析；电力1.高压电缆故障原因分析 按照故障产生的原因进行分类，高压电缆故障大致分为以下几类：厂家制造原因、施工质量原因、设计单位设计原因、外力破坏四大类。下面进行分类介绍： 1.1厂家制造原因 厂家制造原因根据发生部位不同，又分为电缆本体原因、电缆接头原因两类。 一是电缆本体制造原因。一般在电缆生产过程中容易出现的问题有绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀、绝缘内有杂质、内外屏蔽有突起、交联度不均匀、电缆受潮、电缆金属护套密封不良等，有些情况比较严重可能在竣工试验中或投运后不久出现故障，大部分在电缆系统中以缺陷形式存在，对电缆长期安全运行造成严重隐患。 二是电缆接头制造原因。高压电缆接头以前用绕包型、模铸型、模塑型等类型，需要现场制作的工作量大，并且因为现场条件的限制和制作工艺的原因，绝缘带层间不可避免地会有气隙和杂质，所以容易发生问题。电缆接头分为电缆终端接头和电缆中间接头，不管什么接头形式，电缆接头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处，因为这里是电应力集中的部位，因制造原因导致电缆接头故障的原因有应力锥本体制造缺陷、绝缘填充剂问题、密封圈漏油等原因。 1.2施工质量原因 因为施工质量导致高压电缆系统故障的事例很多，主要原因有以下几个方面：一是现场条件比较差，电缆和接头在工厂制造时环境和工艺要求都很高，而施工现场温度、湿度、灰尘都不好控制。二是电缆施工过程中在绝缘表面难免会留下细小的滑痕，半导电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中，另外接头施工过程中由于绝缘暴露在空气中，绝缘中也会吸入水分，这些都给长期安全运行留下隐患。三是安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定没有考虑到可能出现的问题。四是竣工验收采用直流耐压试验造成接头内形成反电场导致绝缘破坏。五是因密封处理不善导致。中间接头必须采用金属铜外壳外加PE或PVC绝缘防腐层的密封结构，在现场施工中保证铅封的密实，这样有效的保证了接头的密封防水性能。 1.3设计原因 因电缆受热膨胀导致的电缆挤伤导致击穿。交联电缆负荷高时，线芯温度升高，电缆受热膨胀，在隧道内转弯处电缆顶在支架立面上，长期大负荷运行电缆蠕动力量很大，导致支架立面压破电缆外护套、金属护套，挤入电缆绝缘层导致电缆击穿。 2.高压电缆头制作技术 电缆终端头是将电缆与其他电气设备连接的部件，电缆中间头是将两根电缆连接起来的部件，电缆终端头与中间头统称为电缆附件。电缆附件应与电缆本体一样能长期安全运行，并具有与电缆相同的使用寿命。 2.1高压电缆头的基本要求 良好的电缆附件应具有以下性能，线芯联接好，主要是联接电阻小而且联接稳定，能经受起故障电流的冲击；长期运行后其接触电阻不应大于电缆线芯本体同长度电阻的1.2倍；应具有一定的机械强度、耐振动、耐腐蚀性能；此外还应体积小、成本低、便于现场安装。绝缘性能好：电缆附件的绝缘性能应不低于电缆本体，所用绝缘材料的介质损耗要低，在结构上应对电缆附件中电场的突变能完善处理，有改变电场分布的措施。 2.2电场分布原理 高压电缆每一相线芯外均有一接地的（铜）屏蔽层，导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就是说，正常电缆的电场只有从（铜）导线沿半径向（铜）屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场（电力线），电场分布是均匀的。 在做电缆头时，剥去了屏蔽层，改变了电缆原有的电场分布，将产生对绝缘极为不利的切向电场（沿导线轴向的电力线）。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。电缆最容易击穿的屏蔽层断口处，我们采取分散这集中的电力线（电应力），用介电常数为20~30，体积电阻率为108~1012Ω?cm 材料制作的电应力控制管（简称应力管），套在屏蔽层断口处，以分散断口处的电场应力（电力线），保证电缆能可靠运行。 为尽量使电缆在屏蔽层断口处电场应力分散，应力管与铜屏蔽层的接触长度要求不小于20mm，短了会使应力管的接触面不足，应力管上的电力线会传导不足（因为应力管长度是一定的），长了会使电场分散区（段）减小，电场分散不足。一般在20~25mm左右。 预制式安装要求比热缩的高，难度大。管式预制件的孔径比电缆主绝缘层外径小2~5mm。中间接头预制管要两头都套在电缆的主绝缘层外，各与主绝缘层连接长度不小于10mm。电缆主绝缘头上不必削铅笔头（在电缆芯线上尽量留半导体层）。铜接管表面要处理光滑，包适量填料。 关键技术问题是附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合要符合规定的要求。另外也需采用硅脂润滑界面，以便于安装，同时填充界面的气隙，消除电晕。预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。预制管外面同热缩的一样，半导体层和铜屏蔽层，最外面是外护层。 3.电缆终端电应力控制方法
行波测距法
行波法故障测距 行波法的研究始于本世纪四十年代初，它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。现在行波法已经成为研究热点。 行波法的研究始于二十世纪四十年代初，它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。现在行波法已经成为研究热点。 简介 (1)早期行波法 按照故障测距原理可分为A,B,C 三类: ① A 型故障测距装置是利用故障点产生的行波到达母线端后反射到故障点,再由故障点反射后到达母线端的时间差和行波波速来确定故障点距离的。但此种方法没有解决对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题,所以实现起来比较困难。 ② B 型故障测距装置是利用记录故障点产生的行波到达线路两端的时间,然后借助于通讯联系实现测距的。由于这种测距装置是利用故障产生后到达母线端的第一次行波的信息,因此不存在区分故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波的问题。但是它要求在线路两端有通讯联系,而且两边时标要一致。这就要求利用GPS 技术加以实现。 ③ C 型故障测距装置是在故障发生后由装置发射高压高频或直流脉冲,根据高频脉冲由装置到故障点往返一次的时间进行测距。这种测距装置原理简单,精度也高,但要附加高频脉冲信号发生器等部件,比较昂贵复杂。另外,测距时故障点反射脉冲往往很难与干扰相区别,并且要求输电线路三相均有高频信号处理和载波通道设备。 比较 三种测距原理的比较:A 型和 C 型测距原理属于单端测距,不需要线路两端通信,因都需要根据装置安装处到故障点的往返时间来定位,故又称回波定位法;而 B 型测距原理属于双端通讯, 需要双端信息量。A 型测距原理和 B 型测距原理适用于瞬时性和持久性故障,而C 型测距原理只适用于持久性故障。 (2)现代行波法 从某种意义上讲,现代行波法是早期A 型行波法的发展。60年代中期以来,人们对1926年提出的输电线路行波传输理论行了大量的深入的研究,在相模变换、参数频变和暂态数值计算等方面作了大量的工作,进一步加深了对行波法测距及诸多相关因素的认识。 1)行波相关法 行波相关法所依据的原理是向故障点运动的正向电压行波与由故障点返回的反向电压行波之间的波形相似,极性相反,时间延迟△ t 对应行波在母线与故障点往返一次所需要的时间。对二者进行相关分析,把正向行波倒极性并延迟△ t 时间后,相关函数出现极大值。 这种方法也存在对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题。由于在一些故障情况下存在对侧端过来的透射波,它们会与故障点发生的反射波发生重叠,从而给相关法测距带来很大困难。 2)高频行波法 高频行波法与其他行波法不同的是,它提取电压或电流的高频行波分量,然后进行数字信号处理,再依据 A 型行波法进行故障测距。这种方法根据高频下母线端的反射特性,成功的区分了故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波。 (3)利用行波法测距需要解决的问题 行波法测距的可靠性和精度在理论上不受线路类型、故障电阻及两侧系统的影响,但在实际中则受到许多工程因素的制约。 1)行波信号的获取 数字仿真表明:故障时线路上的一次电压与电流的行波现象很明显,包含丰富的故障信息,但需要通过互感器进行测量。关键是如何用一种经济、简单的方式从互感器二次侧测量到行波信号。一般来说,电压和电流的互感器的截止频率要不低于10khz,才能保证信号不过分失真。用于高压输电线路的电容式电压互感器(CVT)显然不能满足要求。利用故障产生的行波的测距装置,最好能做到与其他的线路保护(如距离保护)共用测量互感
电力电缆故障原因及其普通地检测方法(超全讲解)
电力电缆故障原因及常用的检测方法（超全讲解）盲目的进行电缆故障查找工作往往费时费力而且无法准确的进行故障定点判断，这不是因为电缆故障种类的复杂造成，而是因为电缆周边环境所造成的。 1、电力电缆基础理论 我们目前采用的电缆故障查找方法离不开：故障诊断、粗测定点与精确定点三个步骤。但是往往在实际测试中能够确定故障类型，做到粗测定点，但是却无法真正精确定点进行开挖。这种原因的形成是因为客观存在的我们听得到的因素（公路或施工处振动噪声过大等原因）和看不到的因素（电缆走向、电缆埋设深度过深、故障点在积水中、电缆施工时余留不规范等原因）所造成的。因此在电缆故障查找前通过电缆施工、运行管理人员明确电缆长度、电缆走向、周边特殊情况、中间头位置、周边是否存在施工等要因是电缆故障查找前不可或缺的准备工作。 2、电缆故障原因及测量仪器 了解电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。
注：（HZ-TC电缆故障测试仪） 电缆故障测试仪是我公司根据用户要求，从现场使用考虑，精心设计和制造的全新一代便携式电缆故障测试仪器。它秉承我们一贯高科技、高精度、高质量的宗旨，将电缆测试水平提高到一个新境界。 电缆故障测试仪（闪测仪）可用于检测各种电缆的低阻、高阻、短路、开路、泄漏性故障以及闪络性故障，可准确的检测地下电缆的故障点位置、电缆长度和电缆的埋设路径。具有测试准确、智能化程度高、适应面广、性能稳定以及轻巧便携等特点。仪器采用汉字系统，高清晰度显示，界面友好。 电缆寻迹及故障定点是由路径仪、定点仪、T型探头、A字架、听筒等组成。本仪器是电缆故障定位测试的专用仪表，适用测试对象为具有金属导体（线对、护层、屏蔽层）的各种电缆。其主要功能为对地绝缘不良点的定位测试，线缆路径的探测以及线缆埋深的测试。
高压架空输电线路的故障测距方法 叶锡元
高压架空输电线路的故障测距方法叶锡元 发表时间：2018-12-21T10:20:33.443Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：叶锡元 [导读] 摘要：架空线路是目前电力能源供应的主要方式，随着高压架空输电线路日益增多，输电线路故障问题也频繁出现，对电力系统运行造成影响。 （广东电网有限责任公司东莞西区供电局广东东莞 523960） 摘要：架空线路是目前电力能源供应的主要方式，随着高压架空输电线路日益增多，输电线路故障问题也频繁出现，对电力系统运行造成影响。由于输电线路分布广及穿越复杂地形，容易出现故障；且当架空线路出现故障时，如逐条线路实施排查，效率低，不能对故障及时排除，容易引发一系列连锁反应。实施有效措施对故障进行快速诊断可有利于故障排除，对保障电力系统正常运行将发挥重要作用。高压架空输电线路故障测距方法的使用可快速对故障点进行诊断，有利于故障排除。 关键词：高压架空输电线路的故障测距方法 一、架空输电线路故障概况及分析 具体来讲，关于高压架空输电线路的故障类型主要包括单相、两相等短路故障。就发生频率来讲，单相短路故障的发生率约占据总故障事件的65%以上，其中，三相故障发生概率最小，约占5%左右，但该类故障一旦发生，将对整个电路系统造成严重影响，如烧毁电力元件等，故障不能及时排除，容易引起较大经济损失。关于输电线路发生故障的原因主要是绝缘子被外力等因素击穿而引起接地故障所致。除此之外，天气原因、地理因素也是常见的故障原因，如雷电、大风等引发线路及电气元件损坏而引发故障。此外，腐蚀也是线路故障发生的主要原因，实际线路保护中应引起重视。 二、架空输电线路故障测距原理及方法 对于架空输电线路，故障类型主要包括单相接地故障、相间短路故障、两相短路接地故障等。长期以来，对于故障的诊断主要依靠人为巡检方式发现故障及排除。而随着微机及微处理技术的应用，一些架空线路故障测距装置的使用很大程度上解决了故障无法及时发现及排除的现状。关于故障测距，方法主要有阻抗法及行波法，具体如下。 （一）阻抗法 阻抗法主要是依据电路在故障时所测量所得的电压、电流计算故障回路阻抗，以便确定其故障位置及实施处理，其主要原理是利用线路长度与阻抗成正比的原理所得。该种测量方法原理简单、造价低及不受通行条件限制等优点，一直是各学者关注的重点。但，该种方式主要缺点在于精度不高，无法准确对故障点实施定位。而基于现有技术，如通信技术、GPS技术的应用，使得采用阻抗法实现输电线路故障测距精度的提升提供了技术保证。 （二）行波法 行波法测距主要是依据行波理论实现故障测距的方法，主要有单端算法及双端算法。如当电路发生故障后，从母线向故障点传播的行波实现折返，从而可以利用传播实现与故障距离成正比而实现测距的目的。测试原理如公式（1）所示。由于该方法测试较为准确，且可以实现对故障点的快速判断，可在实际高压架空输电线路故障测距中使用。 （1） 其中，XS为故障距离；v为波速度，Ts1为故障点初始行波到达母线时间，Ts2为故障点发射波到达母线时间。 双端行波法测距原理与单端行波法测距原理存在不同，即双端算法测距主要是依靠故障点所产生的行波第一次到达两端的时间差实现测距，测距原理见公式（2）所示： （2） 其中，XS为故障距离，v为波速度；Ts1为故障点到达母线一端的时间；Ts2为故障点到达母线另一端时间，L为线路长度。 （三）固有频率法测距 （1）固有频率法测距的基本原理 最早在1979年，Swift发现故障行波的频谱与故障距离及线路终端的结构有关，即:在一系列频率成分组成的行波频谱中，这一系列频率成分称为故障行波的固有频率，其中最低频所占的比重最大，称为行波频谱的主成分。在线路终端为理想的开路或者短路状态的情况下，行波频谱的主成分与故障距离之间有确定的函数关系。该研究局限于线路终端两种极特殊的情况下的故障定位，所以Swift的研究结论仅仅是固有频率法测距的雏形。线路终端为任意阻抗值条件下的故障距离和系统终端阻抗、行波固有频率之间的关系，使得利用行波固有频率的测距方法得到了完善。 （2）固有频率法测距的研究现状 利用固有频率法测距，无论应用场景是交流线路还是直流线路，都需要提取出精确的固有频率，目前提取行波固有频率的算法主要有傅里叶变换、多信号分类算法、小波变换，在此基础上，利用信号的时频相关性，先在频域确定行波频谱的主成分，再在该频率的邻域内确定行波信号的周期来得到更为准确的频率值。文献[43]先利用经验模态分解算法处理信号得到故障测距所需的行波成分，再在该成分中提取固有频率，减弱了频谱混叠对测距的影响。 直流输电线路的边界比较复杂，因此对终端阻抗的处理方式对测距精度有比较大的影响。将固有频率法应用于直流输电线路的故障定位中，该文献对线路终端阻抗的处理是把线路终端对高频分量而言看作是开路的，线路终端对低频分量的作用看作使其发生偏移。没有对线路终端的作用进行理论分析，而是利用神经网络的方法训练得到了测距结果。对线路终端阻抗的影响进行了量化分析，计算得到了行波主频率下的终端反射角，通过行波主频率和反射角计算出故障距离。在柔性直流输电线路中固有频率法的适应性。 三、故障测距方法比较及应用趋势分析 前面，对架空输电线路测距方法及原理进行分析。对于高压架空输电线路及现有测距技术而言，利用微分方程直接在时域中求解是最为直接的方式，这是现有高压架空电线故障测距的主要方式。（1）具体来讲，如利用电感、电容及电阻等参数，并用线路两边的电气量计算沿线电压分布而实现对故障距离的测试属于单回线时域测试法的一种。利用双同线环流网及两侧系统无关及电压为零的点而对线路两侧