電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究

1、鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究姓名：白春濤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：許珉20070501電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究摘要采用電力電纜供電具有安全、可靠、美化城市布局等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力電纜在城市配電系統(tǒng)中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著電纜應(yīng)用數(shù)量的增多及運(yùn)行時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，電力電纜發(fā)生故障越來(lái)越頻繁，給用電企業(yè)和用戶帶來(lái)巨大的損失。因此，快速準(zhǔn)確的檢測(cè)電力電纜故障，找到故障位置，對(duì)于保證用戶的用電質(zhì)量具有十分重要的意義。目前在電力電纜故障測(cè)距中廣泛采用行波法，其優(yōu)點(diǎn)是定位的準(zhǔn)確性在理論上不受故障類型的影響。但是由于線

2、芯絕緣介質(zhì)損耗引起的行波信號(hào)衰減，中間接頭等的反射和其他干擾等因素，直接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量較困難，一般是依靠操作人員在測(cè)距儀器的顯示屏上將故障信號(hào)的波形調(diào)整到合適的大小，再把光標(biāo)分別移動(dòng)到發(fā)射脈沖和反射脈沖的起始點(diǎn)，計(jì)算出故障距離。此方法用戶用起來(lái)常感不方便且定位精度與使用者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，智能化程度較低，故障定位時(shí)各種干擾和接頭的反射也給故障點(diǎn)的識(shí)別和定位帶來(lái)困難。本文提出了一種基于低壓脈沖反射法測(cè)量電力電纜故障的智能自動(dòng)定位方法，該方法將故障反射波整形為矩形脈沖，通過(guò)設(shè)置門檻電壓來(lái)克服電纜中間接頭的反射，利用相關(guān)函數(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，消除其他各種干擾的影響，能自動(dòng)計(jì)算電纜故障距離，自動(dòng)判斷電纜的

3、低阻短路故障和開(kāi)路故障。此方法在基于虛擬儀器的電纜故障測(cè)距儀上進(jìn)行了軟件實(shí)現(xiàn)，針對(duì)電力電纜進(jìn)行了實(shí)測(cè)試驗(yàn)，實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和正確性。設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器的智能化電力電纜故障測(cè)距儀。采用普源科技公司的型儀器，配合電纜測(cè)試脈沖信號(hào)發(fā)生器和筆記本電腦組成測(cè)距系統(tǒng)的硬件。采用可視化編程語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)了基于虛擬儀器的數(shù)字化測(cè)距系統(tǒng)的人機(jī)使用界面。并編寫了包括儀器初始化、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示以及數(shù)據(jù)處理等模塊的軟件。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、集成度高、安裝方便，充分體現(xiàn)了虛擬化的測(cè)量?jī)x器的優(yōu)點(diǎn)。借助仿真平臺(tái)，建立了低壓脈沖法故障仿真模型，得到了電纜短路故障與開(kāi)路故障低壓脈沖法故障波形圖。并

4、采用本文提出的測(cè)距算法對(duì)仿真波形進(jìn)行處理，驗(yàn)證了該方法的可行性。關(guān)鍵詞低壓脈沖反射法，自動(dòng)故障定位，虛擬儀器，相關(guān)函數(shù)，仿真鄭州大學(xué)學(xué)碩：論文，鵬，仕，嬲，圮田：，皂力乜纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究咄玎百硒韶弘砸岱】鷸、，孕鶴蛐盯，曲刪，曲壩曲叼蜥伽￥刪，刪勰盯叫棚叫，腳。，幽也，咖砌，齜虹，電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究緒論研究的意義隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力電纜在城區(qū)配電網(wǎng)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。同架空線相比，電力電纜具有供電可靠性高，不受地面和空間建筑物的影響，不受惡劣氣候和鳥類侵害，安全、隱蔽、耐用，維護(hù)工作量小，防潮，防腐和防損傷等優(yōu)點(diǎn)。城鎮(zhèn)市區(qū)人口稠密區(qū)、大型工廠、

5、發(fā)電廠、交通擁擠區(qū)、電網(wǎng)交叉區(qū)等地方要求供電占地面積較小，一般多采用電纜進(jìn)行供叫”。隨著電纜應(yīng)用數(shù)量的增多及運(yùn)行時(shí)間和負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)等原因，電力電纜發(fā)生故障越來(lái)越頻繁。由于電纜線路大多敷設(shè)在電纜溝內(nèi)或埋入地下，一旦發(fā)生故障，尋找起來(lái)十分困難，往往要花費(fèi)數(shù)小時(shí)，甚至幾天的時(shí)間。不僅浪費(fèi)了大量的人力、物力，而且還會(huì)造成難以估量的停電損失。因此迅速、準(zhǔn)確地確定電力電纜故障點(diǎn)，可以減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，減少故障修復(fù)費(fèi)用及停電帶來(lái)的損失。電纜發(fā)生故障后一般不能通過(guò)直觀法直接發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，只能采用專用儀器測(cè)試才能判斷故障性質(zhì)和故障距離。目前已經(jīng)出現(xiàn)了多種實(shí)用的測(cè)距方法，其中以行波法應(yīng)用最為廣泛，利用

6、行波法可以較準(zhǔn)確的進(jìn)行各種故障測(cè)距，減小了故障定點(diǎn)的工作量，有利于快速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)和排除故障，及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，減小由于電纜故障而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。深入研究電纜故障測(cè)距技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)對(duì)行波法測(cè)距系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，從而實(shí)現(xiàn)電纜故障的自動(dòng)定位具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀電力電纜的使用已經(jīng)有一百多年的歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者幾十年的探討和研究，電纜故障測(cè)距技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，向著測(cè)距精度高，自動(dòng)化程度高，故障定位迅速的目標(biāo)邁進(jìn)。產(chǎn)生了多種故障測(cè)距方案。阻抗法阻抗法通過(guò)測(cè)量電纜線路單端或雙端電壓電流值，根據(jù)故障距離是故障電流塑型盔蘭三

7、蘭竺：三笙蘭電壓的函數(shù)列寫特定的故障測(cè)距方程，求得故障距離來(lái)實(shí)現(xiàn)故障定位。基于阻抗法原理的測(cè)距方案大致有經(jīng)典電橋法，單端電壓電流值算法和雙端電壓值算法。經(jīng)典電橋法【】的理論基礎(chǔ)為電纜線路的集中參數(shù)模型，即同種規(guī)格的電纜芯線電阻與長(zhǎng)度成正比。將被測(cè)電纜故障相與非故障相短接，電橋兩臂分別接故障相與非故障相。調(diào)節(jié)電橋兩臂上的一個(gè)可調(diào)電阻器，使電橋平衡，利用比例關(guān)系和已知的電纜長(zhǎng)度就能得出故障距離。電橋法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，精度較高，但是它的適用范圍小，主要應(yīng)用于電纜低阻故障測(cè)距，不能用于高阻和閃絡(luò)性故障，因?yàn)楦咦韬烷W絡(luò)性故障流過(guò)檢流計(jì)的電流非常小，一般靈敏度的檢流計(jì)很難探測(cè)這樣小的電流。電橋法必須已知

8、電纜準(zhǔn)確長(zhǎng)度，當(dāng)一條電纜線路內(nèi)由導(dǎo)體材料或截面不同的電纜組成時(shí)，還要進(jìn)行換算。電橋法不能測(cè)量三相短路故障。單端電壓電流值算法的理論基礎(chǔ)為電纜線路的分布參數(shù)模型。將正弦高壓信號(hào)施加于帶高阻故障的電纜，使高阻故障點(diǎn)閃絡(luò)，此時(shí)故障點(diǎn)的高阻故障就變?yōu)殡娀‰娮?。根?jù)電弧是電阻性這一特性，流過(guò)故障點(diǎn)的電流和故障點(diǎn)兩端的電壓同相位，采集線路首端的電壓與電流后，基于分布參數(shù)線路理論就可以求出沿線路各點(diǎn)的電壓與電流，推導(dǎo)出定位方程，從而定位故障點(diǎn)【】。該方法基于嚴(yán)格的理論方程推導(dǎo)，現(xiàn)場(chǎng)工頻電場(chǎng)的干擾，電弧非純電阻性而是非線性等因素均影響其測(cè)距精度。雙端電壓值算法【，的原理為利用線路的長(zhǎng)線方程，分別由兩端求得的故

9、障點(diǎn)電壓幅值應(yīng)相等。采集兩端電壓信號(hào)，根據(jù)故障時(shí)沿線電壓的分布規(guī)律，使用搜索迭代法計(jì)算故障點(diǎn)位置。由于采用電壓幅值，故不要求雙端采集電壓信號(hào)的同步。理論上是可行的，仍然受測(cè)量系統(tǒng)固有誤差的影響。行波法行波法測(cè)距的理論基礎(chǔ)為電壓電流行波沿傳輸線傳播的波過(guò)程。以電纜線路的分布參數(shù)建立模型，根據(jù)行波在測(cè)量端與故障點(diǎn)之間的傳播時(shí)間及行波在傳輸線上的傳播速度經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算來(lái)確定故障位置?；谛胁ǚā镜臏y(cè)距方案有低壓脈沖反射法，脈沖電壓法，脈沖電流法，二次脈沖法。低壓脈沖反射法主要用于低阻短路和斷線故障測(cè)距【”。首先向故障電纜首端注入脈沖電壓信號(hào)（電壓信號(hào)可以選擇階躍電壓或脈沖電壓），通過(guò)測(cè)量入射電壓行波和反

10、射電壓行波的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行測(cè)距，測(cè)距公式為工：即為故障距離，為入射行波和反射行波之間的時(shí)間差，為行波在電纜中的傳播速度。低壓脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、直觀，不需要詳細(xì)的電纜原皇壟皇壟墊壁堡量壁鯊皇墊翌翌立生翌塞始資料，根據(jù)反射脈沖的極性可以分辨故障類型，還可以根據(jù)脈沖反射波識(shí)別電纜接頭與分接點(diǎn)的位置。缺點(diǎn)是不能用于測(cè)量高阻與閃絡(luò)故障。脈沖電壓法又稱閃測(cè)法，針對(duì)高阻和閃絡(luò)性故障，利用直流高壓或脈沖高壓信號(hào)擊穿電纜故障點(diǎn)，由放電電壓脈沖在觀察點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間來(lái)進(jìn)行測(cè)距。脈沖電壓法的優(yōu)點(diǎn)是不需要將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿，直接利用故障短時(shí)擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)距，測(cè)試速度快，測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)

11、單易行，已經(jīng)成為測(cè)量電纜高阻和閃絡(luò)性故障的重要方法。缺點(diǎn)是安全性差，儀器與高壓回路有電耦合，易發(fā)生高壓信號(hào)竄入，損壞儀器，危及人身安全。用該方法測(cè)距時(shí)，高壓電容對(duì)脈沖信號(hào)呈短路狀態(tài)，需要串入電阻或者電感以便產(chǎn)生電壓信號(hào)，這樣就降低了高壓電容放電時(shí)加在電纜上的電壓，使故障點(diǎn)不容易擊穿。故障放電時(shí)，分壓器禍合的電壓波形變化不尖銳，不易分辨。脈沖電流法【堤在脈沖電壓法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，采用線性電流耦合器采集電纜中的電流行波信號(hào)。測(cè)試時(shí)將電纜故障點(diǎn)用高電壓擊穿，使用儀器采集并記錄下故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的電流行波信號(hào)，通過(guò)分析判斷電流行波信號(hào)在測(cè)量端與故障點(diǎn)往返次所需時(shí)間來(lái)計(jì)算故障距離。由于通過(guò)線性電流耦合

12、器測(cè)量電流脈沖信號(hào)，無(wú)需電容與電纜間串連阻抗，與高壓回路無(wú)直接電氣連接，因此保證了儀器和測(cè)量人員的安全，已經(jīng)成為高阻和閃絡(luò)性故障測(cè)距的主流方法，但是這種方法存在盲區(qū)，有時(shí)波形不夠明顯，需要靠人為判斷，儀器誤差較大。二次脈沖法（）原理是由回波儀釋放一個(gè)發(fā)射脈沖，在高阻或間歇性電纜故障點(diǎn)不能被反射，儀器將顯示整個(gè)電纜長(zhǎng)度的波形存儲(chǔ)起來(lái)，稱此波形圖為“完好軌跡”。設(shè)備高壓電容器放電，使電纜故障點(diǎn)發(fā)生閃絡(luò)，故障點(diǎn)的電弧表現(xiàn)為阻值非常低的電阻。同時(shí)回波儀被觸發(fā)送出第二個(gè)發(fā)射脈沖（低壓脈沖，這個(gè)加在高壓信號(hào)上的脈沖將從故障點(diǎn)反射。帶自動(dòng)數(shù)據(jù)處理的回波儀存儲(chǔ)該故障點(diǎn)反射波形，并將完好軌跡和故障軌跡進(jìn)行疊加，

13、兩條軌跡將有一個(gè)清楚的發(fā)散點(diǎn)。這個(gè)發(fā)散點(diǎn)就是故障點(diǎn)的反射波形點(diǎn)。二次脈沖法的優(yōu)點(diǎn)是，可以避開(kāi)故障點(diǎn)閃絡(luò)時(shí)引起強(qiáng)烈的電磁干擾；低壓脈沖寬度可以調(diào)節(jié)；較長(zhǎng)線路也能記錄到清晰的信號(hào)波形，提高測(cè)量精度。缺點(diǎn)是：所用儀器較多；由于故障點(diǎn)電阻要降到很小的數(shù)值，如果故障點(diǎn)受潮嚴(yán)重，故障點(diǎn)擊穿過(guò)程較長(zhǎng)，測(cè)試時(shí)間相應(yīng)增加，故障點(diǎn)維持低阻狀態(tài)的時(shí)間不確定，施加二次脈沖的控制有難度【。其他測(cè)距方法隨著科技的不斷進(jìn)步和對(duì)電纜故障測(cè)距研究的深入，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出許多采用先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行故障測(cè)距和診斷的新方法。日本學(xué)者采用脈沖電流法，由光纖電流互感器感應(yīng)出故障時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流莖型盔主?。惶m竺絲苧信號(hào)，利用采集速度為的快速

14、技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)距，其原理【刀為：當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)產(chǎn)生浪涌電流向電纜兩端傳播，當(dāng)浪涌電流到達(dá)測(cè)試端時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)刻分別為和島，傳播時(shí)間差一乞，設(shè)故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離為工，式中為電纜總長(zhǎng)，為浪涌電流在電纜中的傳播速度。由于浪涌電流是一個(gè)短暫的過(guò)程，該系統(tǒng)采用了光磁傳感器測(cè)量，采用采樣率為的高速轉(zhuǎn)換器對(duì)浪涌波形進(jìn)行采樣，形成數(shù)據(jù)，以便更精確地確定浪涌電流到達(dá)的時(shí)間差。浪涌電流在電纜傳播過(guò)程中，由于頻率不同衰減不同，發(fā)生色散現(xiàn)象，因此浪涌波形發(fā)生畸變，上升時(shí)間也產(chǎn)生延遲。浪涌電流達(dá)到比較值之前的延遲時(shí)間，對(duì)傳統(tǒng)方法來(lái)說(shuō)，是產(chǎn)生故障測(cè)距誤差的一個(gè)重要原因。然而，在該處理方法中，未達(dá)到比較值的電流波形也被

15、記錄在預(yù)觸發(fā)存儲(chǔ)器中，這樣就可以分辨浪涌波形中的上升點(diǎn)，避免發(fā)生測(cè)距誤差。波形可以保存為數(shù)據(jù)文件，以便以后的分析和處理。該系統(tǒng)在電纜在線故障測(cè)距領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，精度離實(shí)際要求相差不大，能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障，減少停電損失。缺點(diǎn)是浪涌電流在傳播過(guò)程中的色散現(xiàn)象以及外界的電磁干擾，會(huì)使測(cè)距出錯(cuò)。浪涌電流的速度取經(jīng)驗(yàn)值無(wú)疑也將影響測(cè)距精度。美國(guó)學(xué)者為了克服高壓脈沖法有可能對(duì)電纜的健全部分進(jìn)一步造成危害的缺陷，也提出了在線故障測(cè)距方法射。出發(fā)點(diǎn)是將環(huán)形線開(kāi)路或在線路末端設(shè)置開(kāi)路點(diǎn)，利用故障時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓或電流在開(kāi)路點(diǎn)發(fā)生正或負(fù)的全反射，通過(guò)設(shè)于開(kāi)路點(diǎn)附近的傳感器得到脈沖信號(hào)，測(cè)出其脈沖問(wèn)隔時(shí)間實(shí)現(xiàn)測(cè)距。

16、日本的藤倉(cāng)電線公司研制出帶全球定位系統(tǒng)（）的故障測(cè)距系統(tǒng)【。在該系統(tǒng)中，同樣采用故障浪涌到達(dá)電纜兩端的時(shí)間差來(lái)定位的。同步衛(wèi)星裝配有高準(zhǔn)確度的原子時(shí)鐘，保證了時(shí)間、位置等信息的高度準(zhǔn)確性。當(dāng)故障點(diǎn)產(chǎn)生浪涌電流，向電纜兩端傳播，到達(dá)兩端時(shí)，被安裝在電纜兩端的光磁傳感器檢測(cè)到，再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，傳送到波形處理器，達(dá)到一定幅值的計(jì)數(shù)值被波形處理器記錄下來(lái)，接收器把與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻值送交處理，然后通過(guò)和電話線傳送到主站。英國(guó)學(xué)者提出了利用基于脈沖電流法的實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)，矧來(lái)實(shí)現(xiàn)電纜的故障定位。專家系統(tǒng)，即用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬專家思維，解決某一領(lǐng)域內(nèi)的重大問(wèn)題。電纜故障測(cè)距專家系統(tǒng)將專家知識(shí)庫(kù)作為電

17、腦的基本數(shù)據(jù)庫(kù)，用一套規(guī)則來(lái)維護(hù)和更新該知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)可以從以往的故障事件中提取，并可以在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行修改。專家系統(tǒng)有良好的人機(jī)界面，能夠給出所作決策的論據(jù)。電力電縫故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究數(shù)字信號(hào)處理在電纜故障測(cè)距中的應(yīng)用除了設(shè)計(jì)更完善的電纜故障測(cè)距方案，制造和采用更精密的測(cè)量及其他硬件設(shè)備外，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效的處理，從軟件的角度提高故障測(cè)距精度也是眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題。出現(xiàn)了小波分析法哪能】，曲線擬合法剛，相關(guān)法【】等數(shù)據(jù)處理算法。行波法電纜故障測(cè)距的關(guān)鍵是暫態(tài)故障特征的提取，即放電脈沖與反射脈沖的準(zhǔn)確定位。小波分析中的多尺度分析思想，具有可調(diào)的時(shí)頻窗，即時(shí)頻局部化特征，被譽(yù)

18、為數(shù)學(xué)“顯微鏡”。小波具有自動(dòng)“聚焦”性能，因此在處理非平穩(wěn)暫態(tài)信號(hào)等領(lǐng)域具有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)【】是在脈沖電流測(cè)試法的基礎(chǔ)上，針對(duì)測(cè)距系統(tǒng)采集的行波信號(hào)引入小波變換，把錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行尺度小波分解與重構(gòu)，再對(duì)重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行尺度小波分解，在分解各尺度上檢測(cè)模極大值，以確定放電脈沖和反射脈沖的起始點(diǎn)和砭，然后由下式計(jì)算故障距離：。掣式中墨和指離散采樣點(diǎn)，指采樣頻率，是脈沖傳播速度。小波分析方法一般可以較好地確定反射波起始點(diǎn)，但是如果反射波上升沿較緩，奇異性較弱時(shí)，使用小波方法確定起始點(diǎn)也會(huì)帶來(lái)較大誤差，分解層數(shù)和母小波的選取等都會(huì)對(duì)測(cè)距結(jié)果產(chǎn)生影響，有可能會(huì)出現(xiàn)測(cè)距誤差較大，甚至出現(xiàn)反射波起始點(diǎn)不能確

19、定的情況。針對(duì)低壓脈沖法故障測(cè)距中，由于電纜本身存在著損耗，導(dǎo)致反射波波形發(fā)生畸變，上升沿變緩，寬度增加，不利于反射波起始點(diǎn)的正確識(shí)別問(wèn)題。文獻(xiàn)提出利用二次曲線擬合方法確定反射波起始點(diǎn)，即對(duì)反射脈沖上升沿的中間段數(shù)據(jù)做二次曲線擬合，確定其視在起始點(diǎn)，通過(guò)視在波速建立電纜故障點(diǎn)與反射波視在起始點(diǎn)間的聯(lián)系，結(jié)果表明可以提高測(cè)距精度。相關(guān)法也是檢測(cè)反射波起始點(diǎn)的常用方法，因?yàn)殡娎|故障定位中反射脈沖是電纜入射脈沖的響應(yīng)，在均勻無(wú)損傳輸線的條件下兩者之間只是存在時(shí)間延時(shí)，而其它特性完全相同，即兩者是完全相關(guān)的，利用這一特性可以在采集的波形中找出反射脈沖的起始點(diǎn)。實(shí)際電纜為有損耗傳輸線，從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果可以

20、看出反射波相對(duì)于入射波來(lái)說(shuō)波形發(fā)生了明顯畸變，由于高頻分量的衰減導(dǎo)致反射脈沖上升沿變緩、寬度變大，入射波和反射波的相關(guān)性大大降低，因此采用相關(guān)法會(huì)產(chǎn)生較大誤差。鄭州大學(xué)學(xué)碩論文本文研究?jī)?nèi)容及所做的工作通過(guò)閱讀大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)了解了當(dāng)前電纜故障測(cè)距研究的現(xiàn)狀。為了實(shí)現(xiàn)電纜故障測(cè)距的精確性和縮短測(cè)距過(guò)程所需的時(shí)間，專家學(xué)者從軟件和硬件不同的角度進(jìn)行了探索，產(chǎn)生了各種研究性的成果，但是大多仍處于理論研究階段，或者由于技術(shù)水平和生產(chǎn)成本的限制，一些采用先進(jìn)技術(shù)的測(cè)距方案在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不能真正大面積推廣。目前現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用行波法測(cè)距方案。實(shí)際的故障測(cè)距儀器，由于線芯絕緣介質(zhì)損耗引起的行波信號(hào)衰減，中間接頭

21、等的反射和其他干擾等因素，直接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量較困難，一股是依靠操作人員確定放電脈沖和反射脈沖的起始點(diǎn)。具體的方法是在測(cè)距儀器的顯示屏上將故障信號(hào)的波形調(diào)整到合適的大小，再把光標(biāo)分別移動(dòng)到放電脈沖和反射脈沖的起始點(diǎn)，計(jì)算出故障距離。此方法用戶用起來(lái)常感不方便且定位精度與使用者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。本文針對(duì)低壓脈沖反射法提出一種自動(dòng)故障測(cè)量方法，在基于虛擬儀器嗍的故障測(cè)距儀上采用軟件抗干擾方法處理采集的波形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)定位及故障類型的自動(dòng)判斷。本文所做的主要工作：（）研究和學(xué)習(xí)行波法測(cè)距的理論基礎(chǔ)即電纜傳輸線的波過(guò)程，建立電纜線路分布參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，分析了行波的反射和透射現(xiàn)象。對(duì)行波法測(cè)距的實(shí)用方案進(jìn)

22、行了分析。（）針對(duì)低壓脈沖反射法測(cè)距系統(tǒng)采集的波形，存在中間接頭干擾，高頻分量干擾和其他干擾，采用將發(fā)射波與反射波整形，設(shè)最門檻電壓及信號(hào)的相關(guān)運(yùn)算等一系列軟件抗干擾方法，消除中間接頭反射，高頻分量和其他干擾對(duì)測(cè)距精度的影響。實(shí)現(xiàn)了故障自動(dòng)定位和故障性質(zhì)的自動(dòng)判斷。針對(duì)電力電纜進(jìn)行了實(shí)測(cè)試驗(yàn)，實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和正確性。（）設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器的智能化電力電纜故障測(cè)距儀。硬件部分采用普源科技出品的型儀器，配合電纜測(cè)試脈沖信號(hào)發(fā)生器和筆記本電腦，并采用高性能可充電電池為外接獨(dú)立電源可連續(xù)工作。軟件部分采用為可視化編程語(yǔ)言，結(jié)合電力電纜故障測(cè)距的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器的數(shù)字化測(cè)距系統(tǒng)的人

23、機(jī)使用界面。并編寫了包括儀器初始化、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示以及數(shù)據(jù)處理等模塊的軟件。（）基于仿真平臺(tái)，對(duì)低壓脈沖反射法的原理進(jìn)行了仿真研究，并對(duì)仿真波形采用上述軟件抗干擾方法進(jìn)行處理，驗(yàn)證上述方法的可行性。電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究電纜線路行波測(cè)距理論分析引言目前現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用行波法進(jìn)行電力電纜故障測(cè)距。行波法測(cè)距的理論基礎(chǔ)為電壓電流行波沿傳輸線傳播的波過(guò)程。因此本章介紹電壓、電流波在電纜線路里傳播的行波理論，以便更深入的理解基于電壓、電流波傳播原理的電纜故障測(cè)距技術(shù)。電纜的長(zhǎng)線模型與等效電路電力電纜屬于傳輸線的一種，傳輸線本身的長(zhǎng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于它所傳播的電波的波長(zhǎng)五（即，）時(shí)，此

24、時(shí)傳輸線稱為長(zhǎng)線。由于脈沖電壓行波中含有大量的高頻分量（脈沖電壓行波寬度越窄，上升沿越陡，則高頻分量越大），這些高頻分量的波長(zhǎng)相對(duì)于電纜長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)很小。傳輸電纜隨著所傳送行波的電壓和頻率的升高，芯線和外皮間的位移電流和漏電流就越來(lái)越不可忽略。另外，芯線中的電流不僅會(huì)因?qū)Ь€有直流電阻麗在導(dǎo)線上產(chǎn)生電壓降，而且還會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)又會(huì)感生出自感電動(dòng)勢(shì)一；。因此，行波在電纜中的傳輸過(guò)程不能簡(jiǎn)單地講用集中參數(shù)模型對(duì)電纜的暫態(tài)行波過(guò)程進(jìn)行分析，而是應(yīng)該把電纜近似看成由許許多多的電阻、電導(dǎo)、電容和電感元件（等效元件）按圖聯(lián)接方式組成。這些元件的參數(shù)稱為電纜傳輸線路的分布參數(shù)。由這些等效元件聯(lián)接構(gòu)成的模型

25、即為電纜分布參數(shù)模型，它是集中參數(shù)元件構(gòu)成的極限情況。每一段處于工作狀態(tài)的電纜傳輸線路（等效長(zhǎng)線）的等效電路，如圖所示。圖電纜的等效電路簽叢盔蘭三：蘭里圭絲蘭由于電阻、電導(dǎo)、電容和電感這些參數(shù)是分布在傳輸線上的，因此用單位長(zhǎng)度上傳輸線的參數(shù)表示，即：勵(lì)單位長(zhǎng)度具有的電阻，其單位為。厶單位長(zhǎng)度具有的電感，其單位為。單位長(zhǎng)度導(dǎo)線之間的電容，其單位為。函單位長(zhǎng)度導(dǎo)線之間的電導(dǎo)，其單位為。和的存在導(dǎo)致波形發(fā)生衰減，當(dāng)，、時(shí)，稱為無(wú)損線。厶和是惰性元件，所以從傳輸線一端施加電壓后另一端不能立即得到電壓。因?yàn)檑讨胁荒芰⒓串a(chǎn)生電流，電容上的電壓也不能立即建立，而要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間使厶中的電流和上的電壓建立起來(lái)，

26、最后使另一端得到電壓。所以，電波從一端傳播到另一端將會(huì)有一定的延時(shí)，也就是說(shuō)電波在電纜中傳播有一定的速度。電纜線路上傳播的電壓、電流波以一定的速度運(yùn)動(dòng)，把運(yùn)動(dòng)方向與規(guī)定方向一致的行波，稱為正向行波；把運(yùn)動(dòng)方向與規(guī)定方向相反的行波稱為反向行波。假定一電纜線路，如圖所示，規(guī)定距離坐標(biāo)的方向從端到端，則線路上向著端運(yùn)動(dòng)的行波即為正向行波，而向著端運(yùn)動(dòng)的行波即為反向行波】。一人人圖正向波與反向波電纜的傳輸特性參數(shù)電纜的波速度行波在電力電纜中傳播時(shí)，從一端傳到另一端需要一定的時(shí)間，電纜長(zhǎng)度與傳播時(shí)間之比，稱為波速度礦。設(shè)電纜的兩個(gè)端點(diǎn)，之間的距離為，行波從端傳播到端的時(shí)間為，則行波的傳播速度為：經(jīng)分析可

27、知，電纜中行波的波速度可表示為：電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究阽赤去其中：一光的傳播速度，；一介質(zhì)相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)；一介質(zhì)相對(duì)介電系數(shù)?？梢?jiàn)，電纜的波速度只與電纜的絕緣介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，而與導(dǎo)體芯線的材料及截面積無(wú)關(guān)，對(duì)于不同導(dǎo)體材料制成的電纜，只要絕緣介質(zhì)相同的，其波速度是不變的。表示出不同絕緣介質(zhì)的電纜中脈沖波速度的參考值。表電纜中脈沖波速度參考值電纜的波阻抗電纜作為傳輸線用于連接電源和負(fù)載，對(duì)于終端匹配的電纜，其輸入端的電壓與電流之比就是電源的集中阻抗。當(dāng)電壓波從電纜始端向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)分布電容不斷充電產(chǎn)生伴隨的向前運(yùn)動(dòng)的電流波，對(duì)電壓、電流之間的關(guān)系，用波阻抗（也稱特性阻抗）來(lái)描述。經(jīng)分

28、析可得：壓厶、除了與電纜所用介質(zhì)材料、介電系數(shù)與導(dǎo)磁系數(shù)有關(guān)外，還與電纜芯線的截面積和芯線與外皮之間的距離有關(guān)。所以，不同規(guī)格和種類的電纜，其波阻抗也不同。電纜芯線的截面積越大，波阻抗值越小。一般電力電纜的波阻抗值在之間。塑型丈蘭三蘭鎏圭笙苧對(duì)于正向電壓波以與電流波之間，滿足關(guān)系：?！啊?duì)于反向電壓波以與電流波之間，則有：沙由上可看出，正向電壓、電流波同極性，而反向電壓、電流波反極性。假設(shè)電壓行波極性為正，則線路上電流行波的流動(dòng)方向就是電壓行波的流動(dòng)方向。電纜的波阻抗與電纜本身的結(jié)構(gòu)與絕緣介質(zhì)及導(dǎo)體材料有關(guān)，而與電纜的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，即使很小一段電纜，它的波阻抗也處處相等。波阻抗是電纜中一對(duì)正向或反

29、向電壓、電流波之間的幅值之比，而不是任一點(diǎn)電壓、電流瞬問(wèn)幅值之比，因?yàn)殡娎|任一點(diǎn)電壓、電流的瞬時(shí)值，是通過(guò)該點(diǎn)的許多個(gè)正向與反向電壓、電流行波相迭加而形成的。行波波動(dòng)方程與正弦穩(wěn)態(tài)解行波波動(dòng)方程計(jì)氕仃坡措電纜線路傳猜酮圾短程時(shí)，米用甩纜線蟠明分碲參毅模型，則貓線各點(diǎn)電壓“和電流既是時(shí)間的函數(shù)，又是空間工的函數(shù)。設(shè)電纜上某一點(diǎn)到始端的距離為，利用節(jié)點(diǎn)電流方程，節(jié)點(diǎn)電壓方程“。在膏處有如下的電壓電流方程組：鏟塞。礎(chǔ)螞出妻塞踟州甜罷出妄宴糾盤戧講（：）略去上式中的二階無(wú)窮?。ǎ╉?xiàng)并整理后得：一鋤氟厶卜“（）?？媾革虬?，一籌娟罷急，對(duì)無(wú)損耗線，上式可以化簡(jiǎn)為：電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究一窘

30、厶蠆：一面“蠆一爭(zhēng)厶霧一萬(wàn)?！八_式（）即為電壓電流對(duì)應(yīng)的波動(dòng)方程，其通解為：“（而）甜（“一）（，）（）（。（）一站一訂，、，一，力甜一上乙土磊石訂對(duì)于式（）的表達(dá)式的理解【】：以“（）為例，礦（）表示是變量的函數(shù)，其定義為：當(dāng)時(shí)，礦一工訂；當(dāng)時(shí)，礦（），假定當(dāng)時(shí)，線路上位置為五的這一點(diǎn)的電壓函數(shù)為心，如圖所示，當(dāng)時(shí)，變，時(shí)，具有相同電壓值甜。的點(diǎn)必定滿足：一互：厶一量一號(hào)乞一詈圖前行電壓波傳播示意圖也就是說(shuō)要求為常數(shù)，得到，可以看出是速度。對(duì)于固定的電壓值來(lái)說(shuō)，它在導(dǎo)線上的橫坐標(biāo)是以速度向石正方向移動(dòng)的，因此“（）可以理解為一個(gè)以速度向正方向移動(dòng)的電壓波。同樣“一）可以看成是一個(gè)以速度向工負(fù)

31、方向移動(dòng)的電壓波。礦、“一分別被稱為前行電壓波、反行電壓波。同理、一被稱為前行電流波、反行電流波。波動(dòng)方程正弦穩(wěn)態(tài)解任意行波在電纜中的傳播均滿足波動(dòng)方程，設(shè)電纜始端輸入為角頻率為的一鄭州大學(xué)學(xué)碩論文正弦時(shí)剮函數(shù)電壓，即入射電壓為正弦波，可得：詈咖響陪劬力氏”魂【缸一警，毗吧）一警汲娟）該方程的一般解為：海二爹其中互為傳輸線的特性阻抗：為傳播系數(shù)：（），（）（）乙糌叫口由（）式可以看出傳輸線上任一點(diǎn)的電壓和電流是由兩個(gè)分量構(gòu)成的，方向以始端指向終端為參考方向，這兩個(gè)分量分別稱為入射分量和反射分量，即：（，一【“一阿其中：、，為電壓和電流的入射分量；可、，一為電壓和電流的反射分量。由此可見(jiàn)，傳輸線

32、上任一點(diǎn)的電壓和電流是入射波和反射波分量的疊加和。反射波分量降低了傳輸線的傳輸效率。所以正常情況下是不希望傳輸線上存在反射分量。反射波的大小可以用反射系數(shù)來(lái)衡量。反射系數(shù)按下式定義：電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究烈曲：孕：善自其中工為行波反射點(diǎn)與始端的距離，設(shè)石，時(shí)，、，代入（）式中可求出待定系數(shù)、的表達(dá)式為：去，）”（）將（）式代入（）式可得：；（芝毛礦“扣乙咖“）扣一址帥）（）；（芝和訓(xùn)卅將傳輸線終端的電壓：和電流：作為邊界條件，此時(shí)用某點(diǎn)到終端的距離一表示該點(diǎn)的位置，得，一，由（）式可得：乙，扣一磅（）：（芝“【瓦糾州得反射系數(shù)：、：礦設(shè)終端負(fù)載阻抗為：，則有：礦由反射系數(shù)的公式，

33、當(dāng)電力電纜發(fā)生短路、斷路及低阻故障時(shí)其故障點(diǎn)的反射情況如下：短路當(dāng)電纜出現(xiàn)短路時(shí)，從故障點(diǎn)向負(fù)載看去其等效阻抗為零，即相當(dāng)于阻抗，。假設(shè)故障點(diǎn)為電纜末端，則工，根據(jù)公式求出電壓反射系數(shù)：以箍一筆叫短路點(diǎn)反射電壓與入射電壓大小相等，方向相反，故障點(diǎn)的合成電壓為。說(shuō)明行波到達(dá)短路點(diǎn)后，電場(chǎng)能量全部轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量。斷路當(dāng)電纜出現(xiàn)斷路點(diǎn)時(shí)或行波運(yùn)動(dòng)到電纜的開(kāi)路終端時(shí)，從斷路點(diǎn)向負(fù)載看去等效阻抗無(wú)窮大。如果將該點(diǎn)視為終端，則，寸，。求得反射系數(shù)：烈啦精旬?dāng)嗦吩斐扇l(fā)射，電壓反射波與入射波同極性。實(shí)際的開(kāi)路點(diǎn)電壓是入射電壓與反射電壓之和，因此出現(xiàn)電壓加倍現(xiàn)象。電纜中出現(xiàn)低阻故障電纜中問(wèn)出現(xiàn)低電阻故障時(shí)，設(shè)

34、故障電阻兩邊的電纜分別用大小等于波阻抗值的電阻來(lái)代替。故障點(diǎn)的電壓反射系數(shù)為：以砷一雨石伽其中，為故障點(diǎn)等效阻抗。其中了為故障點(diǎn)與線路始端的距離，由上式可見(jiàn)以曲，反射系數(shù)不為零，說(shuō)明在該點(diǎn)將會(huì)發(fā)生波的反射現(xiàn)象。綜上所述，故障點(diǎn)存在會(huì)使該點(diǎn)的波阻抗發(fā)生變化，行波在該點(diǎn)會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，行波在傳輸線中的傳播速度是定的，通過(guò)測(cè)量入射波和反射波之間的時(shí)間差，就可以得到故障點(diǎn)的距離。由于電纜本身存在著損耗，行波在電纜中傳輸會(huì)發(fā)生畸形現(xiàn)象，實(shí)際波形與理想波形相比會(huì)有很大的差距。本章小結(jié)本章分析了電力電纜的長(zhǎng)線模型與等效電路，得出了電力電纜主要傳輸參數(shù)的計(jì)算公式，根據(jù)分布參數(shù)電路中行波波動(dòng)方程與正弦穩(wěn)態(tài)解，推

35、導(dǎo)出了行波在電纜故障點(diǎn)的電壓反射系數(shù)。為行波法電纜故障測(cè)距技術(shù)的分析和仿真研究打下了理論基礎(chǔ)。電力電纜故障低壓脈沖自動(dòng)測(cè)距方法研究電纜故障測(cè)距的實(shí)用方法引言由于電力電纜多埋于地下，發(fā)生故障情況及埋設(shè)環(huán)境比較復(fù)雜，對(duì)電纜故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位需要按照一定的程序，選擇合適的方案和儀器進(jìn)行。雖然研究性的成果很多，但是大多處于理論研究階段，或者因?yàn)榧夹g(shù)和成本的限制，一些采用先進(jìn)技術(shù)的測(cè)距方案在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不能真正大面積推廣。本章將介紹目前現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用的電纜故障探測(cè)的實(shí)用性方法。電纜故障的原因由于電力電纜的本體是由純凈的材料在凈化環(huán)境罩連續(xù)制造而成的，其絕緣結(jié)構(gòu)和尺寸的制造誤差很小，通常可以簡(jiǎn)化為理想同軸電

36、容器結(jié)構(gòu)。在交變電場(chǎng)下，內(nèi)部電場(chǎng)分布比較均勻，介質(zhì)中任意一點(diǎn)的電位均滿足泊松方程】。理論上認(rèn)為，電力電纜受外界環(huán)境因素和人為因素影響較小，安全運(yùn)行的可靠性很高。但是，由于電纜的中間接頭和終端通常是在電纜施工敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)人工制作安裝，容易遺留電纜運(yùn)行故障隱患。長(zhǎng)期積累的電力電纜運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)研究結(jié)果證實(shí)：電力電纜附件是電纜線路中絕緣結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱、容易發(fā)生運(yùn)行故障的部分。其次，電力電纜在制造、敷設(shè)施工、運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行以及外力破壞等問(wèn)題，也是導(dǎo)致電纜線路中電纜本體發(fā)生運(yùn)行故障的直接原因。一般將電纜發(fā)生故障的原因分為以下幾類【】：機(jī)械損傷機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜事

37、故的很大比例。有些機(jī)械損傷很輕微，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有造成故障，但在幾個(gè)月甚至幾年后損傷部位才發(fā)展成故障。造成機(jī)械損傷的原因可分為：）安裝時(shí)損傷：在安裝時(shí)不小心碰傷電纜，機(jī)械牽引力過(guò)大而拉傷電纜，或電纜過(guò)度彎曲而損傷電纜。）直接受外力損傷：在安裝后電纜路徑上或電纜附近進(jìn)行城建施工，使電纜受到直接的外力損傷。）行駛車輛的震動(dòng)或沖擊性負(fù)荷會(huì)造成地下電纜的鉛包裂損。）因?yàn)樽匀滑F(xiàn)象造成的損傷：如中間接頭或終端頭內(nèi)絕緣膠膨脹而漲裂外殼或電纜護(hù)套；因電纜自然行程使裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷；因土地下沉引起過(guò)大拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。絕緣受潮絕緣受潮后會(huì)引起故障，造成電纜受潮的主要原因有：）接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)不

38、密封或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水。）電纜制造不良，金屬護(hù)套有小孔或裂縫。）金屬護(hù)套因被外物刺傷或腐蝕穿孔。絕緣老化變質(zhì)電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)電離時(shí)，氣隙中產(chǎn)生臭氧、硝酸等化學(xué)生成物，腐蝕絕緣層；絕緣層中的水分使絕緣纖維產(chǎn)生水解，造成絕緣下降。過(guò)熱會(huì)引起絕緣老化變質(zhì)。電纜內(nèi)部氣隙產(chǎn)生電游離造成局部過(guò)熱，使絕緣層碳化。電纜過(guò)負(fù)荷是電纜過(guò)熱很重要的因素。安裝于電纜密集地區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜、穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近部分等都會(huì)因本身過(guò)熱而使絕緣層加速損壞。過(guò)電壓大氣與內(nèi)部過(guò)電壓作用，使電纜絕緣層擊穿，形成故障，擊穿點(diǎn)一般存在材料缺陷。設(shè)

39、計(jì)和制作工藝不良中間接頭和終端頭的防水、電場(chǎng)分布設(shè)計(jì)不周密、材料選用不當(dāng)、工藝不良、不按規(guī)程要求制作等，會(huì)造成電纜頭故障。材料缺陷材料缺陷主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。一是電纜制造問(wèn)題，鉛（鋁）護(hù)層留下的缺陷；在包纏絕緣層過(guò)程中，紙絕緣層上出現(xiàn)裂損、破口和重疊間隙等缺陷；二是電纜附件制造上的缺陷，如鑄鐵件上有砂眼，瓷件的機(jī)械強(qiáng)度不夠，其它零件不符合規(guī)格或組裝時(shí)不密封等；三是對(duì)絕緣材料的維護(hù)管理不善，造成電纜絕緣層受潮、臟污和老化。護(hù)層的腐蝕由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，使電纜鉛包外皮受腐蝕出現(xiàn)麻點(diǎn)、開(kāi)裂或穿孔，造成故障。電纜的絕緣物流失油浸紙絕緣電纜敷設(shè)時(shí)地溝凸凹不平，或處在電桿上的戶外頭，由于起伏

40、、高低落差懸殊，高處的絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生?；蕢呕蕢艍|墮堡墨壁登壘墊翌匪立鎏翌窒由于制造缺陷而造成的電纜故障是不多的，分析了解可能造成電纜故障的原因，對(duì)尋找電纜故障點(diǎn)是很有幫助的。例如，通過(guò)測(cè)距知道了電纜的故障距離，而在對(duì)應(yīng)位置上，發(fā)現(xiàn)近期進(jìn)行過(guò)城建施工，就可以懷疑為在施工的過(guò)程中損傷了被測(cè)電纜而引起了故障，往往不需要費(fèi)很大功夫，就能很快地對(duì)故障進(jìn)行定點(diǎn)。電纜故障的類型電力電纜故障從形式上可分為串聯(lián)故障與并聯(lián)故障。串聯(lián)故障指電纜一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體（包括鉛外皮）斷開(kāi)；通常在電纜至少一個(gè)導(dǎo)體斷路之前，串聯(lián)故障是不容易發(fā)現(xiàn)的。并聯(lián)故障是導(dǎo)體對(duì)外皮或?qū)w之間的絕緣下降，不能

41、承受正常運(yùn)行電壓。而實(shí)際的故障形式組合是很多的。分析電力電纜的結(jié)構(gòu)組成可知電力電纜最多有三種結(jié)構(gòu)：?jiǎn)涡倦娎|、三芯電纜、四芯電纜（主要是低壓電纜），因此有以下故障類型：（）單相接地故障電纜的其中一相對(duì)地絕緣層電導(dǎo)特性變壞，形成泄漏性故障，即此相對(duì)地絕緣層形成了固定的電阻通道，其電阻值或大或小或?yàn)榱悖@種故障其電纜導(dǎo)體是良好的。（）單相故障電纜的其中一相對(duì)地絕緣層電導(dǎo)特性交壞或擊穿特性變低，形成泄漏性或閃絡(luò)性故障。這種故障情況其電纜導(dǎo)體芯線和相問(wèn)絕緣是良好的。（）相間故障電纜中的兩相間或三（四）相間絕緣層電導(dǎo)特性變壞或擊穿特性變低，形成泄漏性或閃絡(luò)性故障。這種故障情況其電纜導(dǎo)體芯線和相對(duì)地絕緣是良

42、好的。（）相問(wèn)對(duì)地故障絡(luò)性故障。（）開(kāi)路故障電纜的兩相之間對(duì)地或三相之間對(duì)地形成泄漏性或閃電纜的一芯或多芯導(dǎo)體或者金屬屏蔽層完全斷線或似斷非電纜中同時(shí)存在兩種以上故障的情況而稱之為混合性故斷的情況，稱之為開(kāi)路故障。（）混合性故障障。圖給出了可能性較大的幾種故障形式，常見(jiàn)的包括有單相接地、兩相接地和斷線并接地等故障形式。如圖（）所示，導(dǎo)體斷路往往是電纜故障電流過(guò)大而燒斷的，這種故障一般伴有并聯(lián)接地或相間絕緣下降的情況。實(shí)際發(fā)生的故障絕大部分是單相對(duì)地絕緣下降故障。鄭州大學(xué)工學(xué)碩十論文廠、（）單相接地，、廠、，。厶（）兩相接地，、，（）斷線并接地圖幾種電纜故障形式電纜故障點(diǎn)可用圖所示電路等效。，代

43、表絕緣電阻，是擊穿電壓為匕的擊穿間隙，代表局部分布電容，上述三個(gè)數(shù)值隨不同的故障情況變化很大，并且互相之間并沒(méi)有必然的聯(lián)系。圖電纜故障等效電路間隙擊穿電壓的大小取決于放電通道的距離，的大小取決于電纜介質(zhì)的碳化程度，而電容，的大小取決于故障點(diǎn)受潮的程度，數(shù)值很小，一般可以忽略。根據(jù)故障電阻與擊穿間隙情況，電纜故障可分為開(kāi)路、低阻、高阻故障。采用這種分類的目的也是為了選擇測(cè)試方法的方便。開(kāi)路故障包括導(dǎo)體芯線和金屬屏蔽層以及金屬外護(hù)套等斷線和似斷非斷故障。此時(shí)，。問(wèn)隙在直流或高壓脈沖作用下?lián)舸?。一般可采用低壓脈沖法進(jìn)行測(cè)試?；蕢呕蕢艍|壁堡墨壁蘭皂壟塑里查鯊里塞低阻故障是指電纜的相日或相對(duì)地出現(xiàn)的泄漏

44、性故障，其電阻值，小于倍的電纜波阻抗值。此類故障能用低壓脈沖法測(cè)量。高阻故障是相對(duì)于低阻故障，其電阻值，大于倍的電纜波阻抗值。此類故障通常采用高壓脈沖反射法進(jìn)行故障點(diǎn)測(cè)量，包括泄漏性高阻和閃絡(luò)性高阻兩種故障。電纜故障探測(cè)的步驟電力電纜多埋于地下，發(fā)生故障情況及埋設(shè)環(huán)境比較復(fù)雜，所以發(fā)生故障后，對(duì)電纜故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位需要按照一定的程序進(jìn)行。電纜故障的探測(cè)一般要經(jīng)過(guò)診斷、測(cè)距、定點(diǎn)三個(gè)步驟【。電纜故障性質(zhì)診斷電纜故障性質(zhì)的診斷，即確定故障的類型與嚴(yán)重程度，以便于測(cè)試人員對(duì)癥下藥，選擇適當(dāng)?shù)碾娎|故障測(cè)距與定點(diǎn)方法。電纜故障測(cè)距電纜故障測(cè)距，又稱之為粗測(cè)，在電纜的一端使用儀器確定故障距離，現(xiàn)場(chǎng)上常用的故障測(cè)距方法有經(jīng)典電橋法與現(xiàn)代行波法。電纜故障定點(diǎn)電纜故障定點(diǎn)，又叫精測(cè)，即按照故障測(cè)距結(jié)果，根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位來(lái)，在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，利用放電聲測(cè)法或其它方法確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位蜀。電纜故障性質(zhì)的診斷