一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统

技术领域

本发明涉及检测单芯多回路高压电缆系统故障技术领域，尤其涉及一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，城市电网负荷密度越来越大.由于电缆导电性能和耐热性能较好，传输容量较大，结构轻便，易于弯曲，附件接头简单，安装敷设方便等优点，在高压配电网中得到了越来越广泛的应用。特别在城市电网中，为了美化城市形象及提高供电的可靠性，要求提高电缆化比例及主干道电线入地，广泛地采用交联聚乙烯电力电缆作为高压、中压输配电线路。

目前，国内大部分城市采用的是110kV、10kV、380V的三级电网结构，已有不少110kV电压等级的交联聚乙烯电力电缆线路投入运行，并且呈逐年增长的趋势。但是由于电力电缆铺设在地下，运行环境相对恶劣，所以每年电缆故障造成的突发停电、火灾隐患等事故时有发生，不仅给工农业生产造成了巨大损失，而且给人们的正常生活带来一定影响.因此减少高压电力电缆故障，对于保证城市配电网的安全可靠运行，有着非常重要的意义。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统，能够解决背景技术中提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法，包括：

每隔固定距离对单芯多回路高压电缆加装一个辅助检测模块，所述辅助检测模块用于获取接入回路中的电流参数、电压参数以及行波信号参数；

根据所述回路中的电流参数以及电压参数，结合故障判断准则，得到第一故障判断结果；

根据所述第一故障判断结果，结合所述行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果，根据所述第一故障判断结果以及第二故障判断结果完成故障检测。

作为本发明所述的检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法的一种优选方案，其中：所述每隔固定距离对单芯多回路高压电缆加装一个辅助检测模块包括，

每条回路的开始与结束位置均加装一个辅助检测模块，所述每隔固定距离包括当确定每条回路的开始与结束位置后，通过回路的长度以及当前故障检测所需精度，确定具体固定距离大小，用如下公式表示：

其中，N

作为本发明所述的检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法的一种优选方案，其中：所述故障判断准则包括，

获取正常工况下线路中导体层中的初始暂态电流极性以及电流幅值，若线路发生故障，且导体层中的初始暂态电流极性相反，此时初步认定为主绝缘故障，再对导体层的电流幅值进行获取；

若导体层的电流幅值在故障发生后数值变化超过百分之五十，则认定此时发生主绝缘故障；

获取正常工况下线路中铠装层中的初始暂态电流极性以及电压幅值，若线路发生故障，且铠装层中的初始暂态电流极性相反，此时初步认定为外护套故障，再对初始暂态和末尾暂态电压幅值进行获取；

若初始暂态和末尾暂态电压幅值在故障发生后产生电压畸变，则认定此时发生外护套故障。

作为本发明所述的检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法的一种优选方案，其中：所述根据所述第一故障判断结果，结合所述行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果包括，

所述故障定位准则包括，获取故障发生时该回路各个辅助检测模块的行波到达时刻，判断时间最小的三个辅助检测模块，且所述三个辅助检测模块必定为相邻三个辅助检测模块，记作辅助检测模块A、A+1以及A+2，记第一次行波到达三个辅助检测模块的时刻为T1、T2以及T3；

若T1>T3>T2，则故障发生在辅助检测模块A+1以及A+2之间，具体故障位置表示如下：

其中，G

若T3>T1>T2，则故障发生在辅助检测模块A以及A+1之间，具体故障位置表示如下：

其中，G

若T1＝T3>T2，则故障发生在辅助检测模块A+1处，具体故障位置为辅助检测模块A+1所在位置。

作为本发明所述的检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法的一种优选方案，其中：所述故障定位准则还包括，

若T1>T3>T2，则故障发生在辅助检测模块A+1以及A+2之间，具体故障在整个回路中位置表示如下：

其中，T

作为本发明所述的检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法的一种优选方案，其中：所述故障定位准则还包括，

若T3>T1>T2，则故障发生在辅助检测模块A以及A+1之间，具体故障位置在整个回路中表示如下：

其中，T

若T1＝T3>T2，则故障发生在辅助检测模块A+1处，具体故障位置在整个回路表示如下：

T

其中，k表示辅助检测模块A+2前面已经加装的辅助检测模块个数。

作为本发明所述的检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法的一种优选方案，其中：所述根据所述第一故障判断结果，结合所述行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果还包括，

若所述第一故障判断结果为发生主绝缘故障时，根据故障定位准则确定故障具体位置后，向运维人员发送主绝缘故障具体位置信息坐标，所述坐标以辅助检测模块具体标号以及距离该标号具体距离组成；

当故障在该辅助检测模块左侧，则距离为负，当故障在该辅助检测模块右侧，则距离为正；

运维人员获取到坐标信息后，赶往现场确认该故障是否为导体与金属护层短接，若是，则向服务器返回确认信息，并对该故障进行维护，维护完成后发送完成信息；

若不是，则向服务器返回误判信息，服务器重新对故障进行判断；

若所述第一故障判断结果为发生外护套故障时，根据故障定位准则确定故障具体位置后，向运维人员发送外护套故障具体位置信息坐标，所述坐标以辅助检测模块具体标号以及距离该标号具体距离组成；

当故障在该辅助检测模块左侧，则距离为负，当故障在该辅助检测模块右侧，则距离为正；

运维人员获取到坐标信息后，赶往现场确认该故障是否为由于外护套绝缘受到破坏，使金属护层直接接地，若是，则向服务器返回确认信息，并对该故障进行维护，维护完成后发送完成信息；

若不是，则向服务器返回误判信息，服务器重新对故障进行判断。

一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的系统，其特征在于：包括辅助加装模块、第一判断模块以及第二判断模块，

辅助加装模块，所述辅助加装模块用于每隔固定距离对单芯多回路高压电缆加装一个辅助检测模块，所述辅助检测模块用于获取接入回路中的电流参数、电压参数以及行波信号参数；

第一判断模块，所述第一判断模块用于根据所述回路中的电流参数以及电压参数，结合故障判断准则，得到第一故障判断结果；

第二判断模块，所述第二判断模块用于根据所述第一故障判断结果，结合所述行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果，根据所述第一故障判断结果以及第二故障判断结果完成故障检测。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

本发明的有益效果：本发明提出一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统，每隔固定距离对单芯多回路高压电缆加装一个辅助检测模块，所述辅助检测模块用于获取接入回路中的电流参数、电压参数以及行波信号参数；根据所述回路中的电流参数以及电压参数，结合故障判断准则，得到第一故障判断结果；根据所述第一故障判断结果，结合所述行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果，根据所述第一故障判断结果以及第二故障判断结果完成故障检测。通过对在线电缆故障种类的识别，降低了维修巡检的成本，提高电缆故障抢修效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例提供的一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统的方法流程图；

图2为本发明一个实施例提供的一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统的故障相各层故障电流；

图3为本发明一个实施例提供的一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统的三相回路导体层电流波形；

图4为本发明一个实施例提供的一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统的故障相各层故障电流；

图5为本发明一个实施例提供的一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统的三相回路铠装层电流波形；

图6为本发明一个实施例提供的一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统的计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1-6，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统，包括：

每隔固定距离对单芯多回路高压电缆加装一个辅助检测模块，辅助检测模块用于获取接入回路中的电流参数、电压参数以及行波信号参数；

其中，每隔固定距离对单芯多回路高压电缆加装一个辅助检测模块包括，每条回路的开始与结束位置均加装一个辅助检测模块，每隔固定距离包括当确定每条回路的开始与结束位置后，通过回路的长度以及当前故障检测所需精度，确定具体固定距离大小，用如下公式表示：

其中，N

更进一步的，根据回路中的电流参数以及电压参数，结合故障判断准则，得到第一故障判断结果；

其中，故障判断准则包括，获取正常工况下线路中导体层中的初始暂态电流极性以及电流幅值，若线路发生故障，且导体层中的初始暂态电流极性相反，此时初步认定为主绝缘故障，再对导体层的电流幅值进行获取；

应说明的是，若导体层的电流幅值在故障发生后数值变化超过百分之五十，则认定此时发生主绝缘故障；

更进一步的，获取正常工况下线路中铠装层中的初始暂态电流极性以及电压幅值，若线路发生故障，且铠装层中的初始暂态电流极性相反，此时初步认定为外护套故障，再对初始暂态和末尾暂态电压幅值进行获取；

应说明的是，若初始暂态和末尾暂态电压幅值在故障发生后产生电压畸变，则认定此时发生外护套故障。

更进一步的，根据第一故障判断结果，结合行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果，根据第一故障判断结果以及第二故障判断结果完成故障检测。

其中，根据第一故障判断结果，结合行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果包括，

更进一步的，故障定位准则包括，获取故障发生时该回路各个辅助检测模块的行波到达时刻，判断时间最小的三个辅助检测模块，且三个辅助检测模块必定为相邻三个辅助检测模块，记作辅助检测模块A、A+1以及A+2，记第一次行波到达三个辅助检测模块的时刻为T1、T2以及T3；

应说明的是，若T1>T3>T2，则故障发生在辅助检测模块A+1以及A+2之间，具体故障位置表示如下：

其中，G

应说明的是，若T3>T1>T2，则故障发生在辅助检测模块A以及A+1之间，具体故障位置表示如下：

其中，G

应说明的是，若T1＝T3>T2，则故障发生在辅助检测模块A+1处，具体故障位置为辅助检测模块A+1所在位置。

应说明的是，若T1>T3>T2，则故障发生在辅助检测模块A+1以及A+2之间，具体故障在整个回路中位置表示如下：

其中，T

应说明的是，若T3>T1>T2，则故障发生在辅助检测模块A以及A+1之间，具体故障位置在整个回路中表示如下：

其中，T

应说明的是，若T1＝T3>T2，则故障发生在辅助检测模块A+1处，具体故障位置在整个回路表示如下：

T

其中，k表示辅助检测模块A+2前面已经加装的辅助检测模块个数。

更进一步的，根据第一故障判断结果，结合行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果还包括，

应说明的是，若第一故障判断结果为发生主绝缘故障时，根据故障定位准则确定故障具体位置后，向运维人员发送主绝缘故障具体位置信息坐标，坐标以辅助检测模块具体标号以及距离该标号具体距离组成；

应说明的是，当故障在该辅助检测模块左侧，则距离为负，当故障在该辅助检测模块右侧，则距离为正；

应说明的是，运维人员获取到坐标信息后，赶往现场确认该故障是否为导体与金属护层短接，若是，则向服务器返回确认信息，并对该故障进行维护，维护完成后发送完成信息；

应说明的是，若不是，则向服务器返回误判信息，服务器重新对故障进行判断；

更进一步的，若第一故障判断结果为发生外护套故障时，根据故障定位准则确定故障具体位置后，向运维人员发送外护套故障具体位置信息坐标，坐标以辅助检测模块具体标号以及距离该标号具体距离组成；

应说明的是，当故障在该辅助检测模块左侧，则距离为负，当故障在该辅助检测模块右侧，则距离为正；

应说明的是，运维人员获取到坐标信息后，赶往现场确认该故障是否为由于外护套绝缘受到破坏，使金属护层直接接地，若是，则向服务器返回确认信息，并对该故障进行维护，维护完成后发送完成信息；

若不是，则向服务器返回误判信息，服务器重新对故障进行判断。

应说明的是，故障线路导体中的初始暂态电流与本故障相金属护层中的初始暂态电流极性相同，与本故障相铠装层中的初始暂态电流极性相反，且本故障相导体中的故障电流变化极大。说明导体与金属护层短接，电缆发生主绝缘故障。

应说明的是，故障线路导体中的初始暂态电流不发生变化。故障相金属护层中的初始暂态电流极性与故障相铠装层中的初始暂态电流极性相反，且故障相金属护层故障电流和铠装层电流的幅值都有很大的变化。说明由于外护套绝缘受到破坏，使金属护层直接接地电缆发生外护套故障

在一个优选的实施例中，一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的系统，包括辅助加装模块、第一判断模块以及第二判断模块，

辅助加装模块，辅助加装模块用于每隔固定距离对单芯多回路高压电缆加装一个辅助检测模块，辅助检测模块用于获取接入回路中的电流参数、电压参数以及行波信号参数；

第一判断模块，第一判断模块用于根据回路中的电流参数以及电压参数，结合故障判断准则，得到第一故障判断结果；

第二判断模块，第二判断模块用于根据第一故障判断结果，结合行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果，根据第一故障判断结果以及第二故障判断结果完成故障检测。

上述各单元模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

每隔固定距离对单芯多回路高压电缆加装一个辅助检测模块，辅助检测模块用于获取接入回路中的电流参数、电压参数以及行波信号参数；

根据回路中的电流参数以及电压参数，结合故障判断准则，得到第一故障判断结果；

根据第一故障判断结果，结合行波信号参数以及故障定位准则，得到第二故障判断结果，根据第一故障判断结果以及第二故障判断结果完成故障检测。

实施例2

参照图2-5，为本发明的一个实施例，提供了一种检测单芯多回路高压电缆系统故障的方法及系统，为了验证本发明的有益效果，通过实验进行科学论证。

通过对单芯电缆结构的分析，将110kV高压单芯输电电缆的故障分为主绝缘故障(即导体与金属护层短接)和外护套绝缘故障(即由于外护套绝缘受到破坏，使金属护层直接接地)，利用PSCAD软件分别对主绝缘故障和外护套绝缘故障建立了仿真模型。

1、当电缆发生主绝缘故障的时候，故障相导体层电流、金属护层电流和铠装层电流如图2所示。故障线路导体中的初始暂态电流与本故障相金属护层中的初始暂态电流极性相同，与本故障相铠装层中的初始暂态电流极性相反，且本故障相导体中的故障电流、金属护层故障电流和铠装层电流的幅值变化极大。这说明电缆内部出现环流电流，此现象会加速电缆金属护层和铠装层的老化，减少其使用寿命。

2、当电缆发生主绝缘故障的时候，故障线路中导体层中的初始暂态电流如图3所示，导体层中的初始暂态电流极性与非故障相导体层中的初始暂态电流极性相反，且本线路故障相导体层的电流幅值变化很大，非故障相峰值电流为1.797A，故障相金属护层电流122.96A，增大68.43倍。

3、当电缆发生外护套故障的时候，故障相导体层电流、金属护层电流和铠装层电流如图4所示。显然，故障线路导体中的初始暂态电流不发生变化。故障相金属护层中的初始暂态电流极性与故障相铠装层中的初始暂态电流极性相反，且故障相金属护层故障电流和铠装层电流的幅值都有很大的变化。发生该故障时的导体运行状态受到的影响几乎可以忽略不计。

4、当电缆发生外护套故障的时候，故障线路中铠装层中的初始暂态电流如图5所示，铠装层中的初始暂态电流极性与非故障相铠装层中的初始暂态电流极性相反，且在初始暂态和末尾暂态会出现电压畸变。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。