电缆故障快速定位研究（精选八篇）
电缆故障快速定位研究 篇1
随着城区电网升级改造的推进, 越来越多的城区采用电缆供电, 这使得城乡结合地区的配电网络中, 既含有架空线路, 又混有地埋电缆线路。这种网络的设备数目、种类较多, 当发生故障时, 运行人员需要在大量设备里排查出故障设备, 实现故障定位。这一方面影响了故障定位的效率, 另一方面加大了运行人员定位故障的难度。为提高定位效率, 减小停电的影响程度, 有必要研究架空线地埋电缆混合网络的快速故障定位优化策略。本文首先分析了常用的三种故障定位方法, 分别是故障巡视、仪表试验和故障指示器的应用。然后结合架空线地埋电缆混合网络的特点, 提出了从两个方面进行优化的故障定位策略———通过将网络分为干线层面和支线层面, 实现定位策略的分层分段;通过研究设备故障发生的可能性, 提出一种按可能性大小进行优先级别排序的定位策略。某供电局的实际故障案例表明, 本文提出的处理策略具有实用价值。
1常用的故障定位方法
1.1故障巡视
全面故障巡视即故障发生后, 运行人员对照一次线路接线图, 对图上所有设备进行检查, 通过留意设备的外观、声响、味道等痕迹, 判断设备状况。由于故障停电线路随时有送电的可能, 故障巡视过程中必须始终认为巡视设备带电。故障巡视是故障定位最首要的方法, 不管昼夜巡视都能进行, 而且作业风险低, 人员需求少。但缺点是所需时间长, 且只有在故障痕迹明显的情况下有效, 并在很大程度上受地形的限制。
1.2 仪表试验
仪表试验是利用设备在健康状况下和故障状况下的参数区别, 判断肉眼难以观察的故障, 如发生在地埋电缆或变压器内部的故障。常用的仪表有绝缘电阻表和电缆故障定位仪。绝缘电阻表通过将一定的直流电压施加到被测设备上, 测量不同相间、相与地之间的电阻。试验时必须做好感应电和反送电风险的控制措施, 并提前断开被测设备在试验回路的所有可能通路。仪表试验能精确地定位故障位置, 对于长距离的线路无需沿线检查, 不会受到地形影响, 能有效定位设备内部或难以观察故障痕迹的故障, 是故障巡视的辅助手段。其缺点是仪表运输不方便, 作业相对复杂, 而且绝缘电阻受天气影响较大。
1.3故障指示器的应用
线路故障指示器, 是应用在配电线路、电力电缆及开关柜进出线上, 用于指示故障电流流通的装置。一旦后段线路发生故障, 故障指示器由白色变成红色, 说明此处流过了短路电流或接地电流。除了能定位故障位置, 故障指示器还能定性故障类型, 是发生单相故障还是相间故障。线路故障指示器能快速缩小故障区域, 对于架空线路和地埋电缆故障, 其效果尤为明显。缺点是每次发生故障后必须更换动作的故障指示器, 而且需要在网络停电的情况下更换, 影响供电可靠性。
2 架空线地埋电缆混合网络的快速故障定位优化策略
2.1 分层分段的定位策略
架空线地埋电缆混合网络普遍采用干线—支线形式的接线, 因此, 将网络分为干线层面和支线层面, 若支线层面下还有支线, 则设置多级支线层。在故障定位时, 从干线层开始, 到各级支线层, 逐层检查设备, 逐步缩小故障区域。另外, 充分利用变电站馈线开关的跳闸信息和配电线路断路器的分段功能进行判断。变电站馈线开关都配有速断保护和过流保护, 根据继电保护的选择性, 在配电线路出现大故障电流时速断保护动作, 此时往往故障点位于干线前段, 而过流保护动作则故障点有可能位于支线上。配电线路上的柱上断路器和高压开关柜也能感知故障电流, 从而动作于跳闸。因此, 通过综合动作的保护信息和断路器的动作情况, 能将干线分成若干段, 缩小故障区域。
2.2 按优先级别的定位策略
根据设备故障发生的可能性, 对故障定位策略进行优化, 优先检查可能性大的设备。架空线地埋电缆混合网络中存在相当多的电缆线路, 造成网络的电容参数较大, 而且城乡地区有相当大比重的工业用户, 这些用户在间歇期往往减小生产甚至停止生产, 令网络轻负载运行, 从而运行电压偏高。一旦网络发生最为常见的单相接地故障, 尽管网络在原则上可继续运行1~2h, 但较大的潜供电流往往会加速故障设备的绝缘损伤速度, 在很短的时间内故障由单相接地发展为更严重的故障, 例如柱上台架的单相避雷器闪络接地发展为避雷器爆裂, 导致其引线搭接到邻相上造成相间短路。另外由于制作工艺的缺陷, 电缆头和电缆中间接头也容易发生故障。因此在故障定位时, 应优先检查柱上避雷器和电缆头、电缆中间接头。
3 案例说明
10kV的B线路位于城乡地区, 干线是架空线, 支线是电缆, 网络呈现干线—支线式分布特点。干线上配置了两台柱上开关, 将线路分成三段。干线末端与另一条变电站10kV线路连接, 符合转供电条件。B线路的一次接线示意图如图1所示。
故障发生时, B线在A变电站的10kV母线的消弧装置接地动作, 且母线C相电压报警。短时间后, B线的A变电站开关跳闸, 重合闸不成功。A变电站接收的四遥信息如表1 所示。经故障巡视后发现, B线上的10T1开关跳闸, #24开关未动作。
故障定位过程如下:
综合保护动作情况和干线上10T1开关、#24开关动作情况, 可以判断故障区域在10T1 开关至#24 开关之间。于是退出10T1开关的重合闸压板, 在该开关断开的情况下, 遥控合上B线A变电站开关, 恢复10T1开关前段线路正常供电。同理, 断开#24开关, 后段线路由另一条变电站出线转供。
对10T1开关至#24开关之间的干线进行故障巡视, 没有发现故障痕迹, 于是进行支线层的故障定位。支线层有三条支线电缆、一个配电站和两台台架变压器, 较容易发生故障的位置有三条电缆的电缆头、柱上避雷器和C支线的电缆中间接头。通过故障巡视得出电缆头和避雷器均没有发生故障, 所以利用绝缘电阻表试验C支线电缆。试验结果为:A相70 000 MΩ, B相68 MΩ, C相82 MΩ, 三相绝缘值严重不平衡。由此将故障定位在C支线电缆上。
在隔离C支线后, B线全线恢复供电。C支线电缆挖出来后可看出电缆中间接头爆裂, 证明是电缆中间接头引起相间短路。
4 结语
本文分析了常用的故障定位方法, 结合架空线地埋电缆混合网络的特点, 提出了一种按优先级别、分层分段的快速故障定位优化策略。某供电局的实际故障案例, 表明本文提出的定位策略效果良好, 具有实用价值。
摘要：架空线地埋电缆混合网络是城乡地区较为常见的配电网络形式, 快速有效的故障定位, 从而排查出故障与非故障设备, 将显著提高故障处理的效率, 减小停电的影响程度。现分析了常见的故障定位方法, 结合架空线地埋电缆混合网络的特点, 提出了一种按设备故障发生的可能性大小进行优先排序, 分层分段的优化定位策略。最后通过某供电局的实际故障案例, 表明提出的定位策略具有实用价值。
关键词：配电网络,架空线,地埋电缆,故障定位
参考文献
电力电缆故障分析与故障点定位研究 篇2
在现代经济飞速发展的今天，电力承担着能源传输的重要任务，而电缆则是连接电网设备的主要形式。随着电力需求的增长，电力电缆应用日益广泛，然而由于产品质量、制造工艺、电缆中间及终端头的制作工艺（新增）等各项问题，电力电缆时常出现故障，对生产经济带来巨大损失。为了进一步减少电力电缆故障出现率，就必须提前对故障点进行精确定位，迅速排出（除）故障，减少经济财产损失。
一、电力电缆故障概述
1.故障类型 电力电缆对我国电力传输至关重要，然而由于各种内外因素，总是会出现电力电缆故障情况。由于导致故障的因素不同，出现故障的类型也有所差异，具体包括以下几种：（1）根据电力电缆故障表面现象来看，分为开放性和封闭性故障；（2）依据故障表现位置分为接头故障和电缆本体故障两类；（3）按照电力电缆接地情况不同出现接地、相间与混合三类故障现象；（4）从电力电缆的电阻性来看，包括断线、混线以及混合故障，而这里的混合故障又被细分为高阻故障、低阻故障和闪络性故障三类。由此可见，电力电缆故障的类型复杂多样，而导致这些故障的原因也各不相同，需具有针对性的进行分析，才能更好的对故障点进行定位。
2.导致故障的原因 造成电力电缆故障的原因往往不是单一的，而是多个因素共同作用形成的，如果不及时进行处理，会导致故障事故频繁发生，造成严重的经济财产损失。而对导致电力电缆故障原因的分析总结，发现主要包括以下几方面：
（1）机械损伤造成故障。据相关数据统计发现，导致电力电缆故障的众多因素中，机械损伤占57%，居首位。机械损伤相对于其他故障原因更易区分识别，主要是因为它主要是来自外力的影响，如：土地下沉和滑坡等自然外力的过大拉力，导致电力电缆接口或本体出现断裂损伤、城市建设频繁使电力电缆直接损伤、施工过程中由于机械的牵引力过大也可能导致电力电缆中间接头处断裂。（2）绝缘受潮致使故障。这一造成电力电缆故障的因素多发生在直埋的电缆接头处，主要是电缆制作工艺不够精良，或是电力电缆所处环境潮湿的原因，使得电缆接头处出现水分入侵的现象，将电缆接头处的护套符石出现裂纹，都会导致电缆绝缘度下降出现故障。（3）过电压因素。一般来说，电气设备对地绝缘只能承受相应的电压，多在几十伏到百余伏间。而由于各种因素影响，电气设备绝缘电压都会升高，且往往超过正常数值范围很多，尽管持续时间较短，但也会幸福（是否写错）线电气电缆绝缘闪络或是被击穿的现象。这也就是通常所说的过电压，瞬间的高位电压能够给电力电缆带来较大破坏，造成故障影响电力正常传输。
当然除了上述造成故障的因素外，还有其他因素，如：绝缘老化、产品质量缺陷、过热等，具体见下图所示：
二、电力电缆故障点定位方法分析
1.声磁同步法
当电力电缆出现过电压情况时，故障点被击穿很容易出现电弧，释放声波产生一定的震动，电缆本体也会同时向周围辐射冲击电磁波。为了精确的定位故障点，采用磁性天线可以很好的接收电磁波并将其放大以驱动电压表，电力电缆被击中一次，电压表的指针就会产生一次摆动。通过这一原理，在电力电缆故障点附近，通过观察电压表指针摆动和听电击声音，80%的可能就能判断故障点在这附近。当然这一方法也不是万能的，它对低阻或是金属性接地故障，或是故障点出现在长管内的情况不适用，容易出现误判。
2.声测法
这一电力电缆故障点定位方法主要适用于高阻或是闪络性故障，尤其是高压电缆绝缘层的检查多采用这一方法。它的原理是对电缆故障施加高压，强迫将故障点击穿出现放电情况，这时故障点间隙就会出现机械振动声音，传到地面后造成“啪、啪”声响，通过声音可以十分准确的对故障点进行定位。但是由于出现的声音容易受到外界干扰，因此也存在一定问题。
3.跨步电压法
跨步电压法的使用，主要是通过故障与接脉冲直流电源间，当电流经过故障点时，就会产生一跨步电压，通过定位仪探针就可以进行故障点定位。如：当接近故障点时电位差就会急速增大，在故障点出（处）达到最大值，使信号出现由大到小，再到大的变化过程。当2根定位仪探针在故障点正上方且距离相等时，电位指针指向零，就是故障点的位置。
4.音频感应法
音频感应法是进行电力电缆故障点定位最常使用的方法，多用于电阻小于10Ω的低阻故障的故障点定位，无论是两相短路、三相短路并接地，或是三相短路都可以对故障点进行精确定位。在进行故障点定位时，使用1KHZ音频信号发生器向待检测的电缆通音频电流，并产生电磁波，由地面探头进行电磁信号接收，再将其放大后传输至耳机。根据耳机内电磁信号的强弱来判定故障点的位置，当探头在电力电缆故障点前移动1-2m时，音频信号就会终端，由此判断出信号最强的地方为电力电缆的故障点准确无误。
三、结语
综上所述，电力电缆对于电力正常传输具有重要影响，而由于各种各样的因素导致电力电缆经常出现故障，造成巨大的经济财产损失。为了有效的控制电力电缆故障发生率，必须掌握成熟的电力电缆故障点定位技术，能够及时有效的对故障点位置进行确定，迅速排除相关因素，确保电力传输的正常进行。因此，在现有的故障定点技术基础上，应该进一步深入研究，为保障电力行业的发展提供基础保障。
（作者单位：南乐县供电公司）
作者简介
第一作者：袁伟新，男，河南南乐县人，汉族，大专学历，（南乐县供电公司，营销部，电力电缆方向）
第二作者：李敬川，（南乐县供电公司，运维部）
矿用电缆故障点定位方法的研究 篇3
1 故障类型及成因
常见的矿用电缆故障类型有开路、短路、低阻及高阻等故障。对于快速地判定出故障点还必须熟悉可能造成故障的原因, 其大致可归纳为以下几类[1]:1) 机械损伤。安装过程中人为造成的电缆损伤;煤矿中, 地质结构变化导致的岩石的破碎掉落、机械设备挤压等都会对电缆造成不同程度的机械损伤。2) 自然老化。长时间的过负荷运行, 电缆中的线芯会发热, 同时矿井部分区域环境温度过高, 进而加速绝缘层的老化。3) 绝缘劣化。矿用电缆工作在高温、高电场高磁场以及高湿的的环境下, 而矿井水含有较高的电解质使电缆的绝缘材料出现吸潮现象。另外还可能会伴随有热劣化、化学性劣化、电气劣化等情形。
2 电缆故障定位方法及存在的问题
2.1 离线式电缆故障定位方法
目前, 电缆故障定位包括离线和在线两种方式。离线式故障定位方法主要可分为两类:行波法和阻抗法, 即以电桥法为代表的阻抗法和以低压脉冲法[2,3]、脉冲电流法、二次脉冲法等为代表的行波法。在故障定位中, 多采用离线状态下的行波法, 即把电缆当作“均匀长线” (电路模型如下图) , 来讨论电波在电缆中传播的微观过程。对于电缆的开路、短路、低阻故障通常采用低压脉冲法, 高阻故障则采用脉冲电流法或二次脉冲法。
图中r0、L0、g0、C0分别为每小段 (无限小) 电缆传输线路的电阻、电感、电导和电容。
2.1.1 低压脉冲法
低压脉冲法主要用于电缆中的低阻、开路、短路故障, 准确率较高, 但不能测高阻或闪络故障。利用行波在电缆中传播时遇到故障点会引起波的反射这一特性, 通过测量发射脉冲和反射脉冲之间的时间差和电缆中行波的传输速度计算出故障点距离。
式中:LX是故障点距测试点的长度, 单位为m
V是行波在电缆中的传播速度
△t发射脉冲与反射脉冲的时间差。
2.1.2 脉冲电流法
首先用直流高压或高压脉冲使故障点击穿放电, 然后用线性耦合器测量击穿时产生的电流行波信号与发射脉冲的时间差来测距。包括直流高压闪络测量法 (直闪法) 和冲击高压闪络测量法 (冲闪法) :直闪法是将高压直接加到故障电缆上, 不断升高电压直至故障点击穿放电;冲闪法是先升高电压, 通过球形间隙击穿, 将直流电源电压突然加到电缆上去, 使故障点击穿放电。此种方法安全可靠、较简单并且电流波形容易分辨, 适用于各种故障, 因此是目前最常用的故障定位方法[4]。
2.2 在线电缆故障定位方法
在线电缆故障定位方法主要包括单端阻抗法、单端行波法、双端阻抗法、双端行波法及单端阻抗行波组合方法等。行波方法的精度较高, 因此成为主要的在线故障定位方法。目前, 已出现的电缆故障在线定位方法有:日本学者通过脉冲电流法, 用光纤电流互感器感应出故障时产生的浪涌电流信号, 利用采集速度为16MHz的快速A/D技术实现定位;还提出了利用分布式光纤温度传感器 (FODT) 检测故障点附近温度变化情况来实现电缆故障定位的新方法。美国学者提出了将环形线路开路或在线路末端设置开路点, 利用故障时产生的浪涌电压或电流在开路点发生正或负的全反射, 通过设于开路点附近的传感器得到脉冲信号, 测出其脉冲间隔时间实现测距。目的是克服高压脉冲法有可能对电缆的健全部分进一步造成的危害。我国学者熊小伏等提出了基于小波变换的电力电缆故障定位方法;我国学者张群峰等也提出一种基于阻抗法的单端在线定位方法。
2.3 存在的问题
各电缆故障定位方法中, 不足之处包括:无法克服故障电阻对故障定位精度的影响、测量故障距离所需时间较长及在矿井下高压设备击穿方法被禁止, 因为其对电缆和人员都有极大的危险。
3 故障点的精确定点
电缆故障点的定位一般包括三个步骤:故障分析、测距、精确定为。上述方法中只完成测距这一步, 即粗测, 还不能达到准确的定位。因在电缆的敷设过程中会存在各种各样的问题, 电缆往往不一定都能拉直, 故其实际位置往往无法准确地确定。电缆精确定位技术主要包括声测法、声磁同步法和音频感应法。声测法和声磁同步法通常用于产生冲击放电声的高阻故障及部分低阻故障, 其中大都使用声磁同步法;音频感应法则用于没有放电声的金属性接地、短路故障。
4 结论
电缆故障定位方法有很多种, 但由于每一种方法各有优缺点及现实情况的复杂性, 不同情况下产生的故障需选用不同的故障方法, 从而快速准确的找出故障点。其中低压脉冲法和脉冲电流法因其精度和准确率高、能够实现快速排除故障以恢复配电线路的运行、减少相应的经济损失、降低安全隐患得到广泛应用。基于目前电缆故障定位方法还存在很多不足之处, 因此急需研究新的方法。
参考文献
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基于小波包的电缆故障定位技术研究 篇4
关键词：电力电缆,故障定位,小波包,Matlab仿真
0 引言
随着社会的发展,用电的增多,越来越多的中低压配电系统由架空线路转化成电力电缆输送电能。近年来,我国电力电缆得到广泛应用,数量成倍增长。电力电缆优势明显,占地面积小、供电可靠、对人身较安全、电容大,利于提高电网的功率因数,因而在电网中得到了普遍采用,特别是城区,基本都采用电力电缆对用户供电[1]。但是随着电力电缆的大量投运,出现故障的情况也越来越多,对社会造成的影响也越来越大。埋设在地下的电缆一旦发生故障,由于电缆敷设地况复杂,又不像架空线路那样具有直接可观测性,往往很难排除故障,且精度都不是很高。因此,研究迅速以及高精度的寻找故障点位置的方法尤为重要。
当电力电缆发生故障时,故障点产生向两侧母线运动的行波。此行波信号是一种具有突变性的、非平稳性的高频暂态信号,包含着丰富的故障信息。利用故障暂态电流、电压中的行波信息来实现测距是一种可行的方法。小波变换具有表征特征信号突变特征的能力,对非平稳信号具有良好的处理效果,利用小波变换对奇异点的敏感性,通过对电缆的故障信号进行小波变换,对不同尺度下信号小波变换的结果进行干扰分析、提取信号故障特征参数,可以实现故障测距[2]。本文首先分析小波包能量谱,以此确定故障最优频带,然后在该频带下对故障电缆线路的电压行波信号进行小波包分析,来进一步提高故障定位的准确度。
1 行波法
行波即线路中传播的电磁波。当电缆线路发生故障时,故障点处会产生从基频到很高频率的暂态行波,暂态行波沿输电线路传向两端,并在线路末端母线、故障点等波阻抗不连续的点处发生反射和折射。经过反射和折射行波的极性会发生改变,频率会发生突变,根据这些变化量可以测量出行波到达这些点的时刻。结合行波到达测量点的时刻以及行波传播的速度可以计算出故障点所在的位置[2]。
行波法是根据行波理论用故障点到电缆测量端行波所用的时间和波速来确定故障点的位置的。基本分为三种类型:第一种类型是单端法,利用故障点产生的行波,只在电缆线路一端安装测量装置,检测行波到达测量端的时刻;第二种类型是双端法,需要在电缆线路两端安装测量装置,检测从故障点传输到两个测量端的第一个行波;第三种类型是根据雷达原理制成,它需要附加设备脉冲或信号发生器,在电缆线路发生故障后,施加高频或直流信号,然后在检测端检测施加信号初始波和故障点反射波到达各个检测端的时刻。
三种方法中,双端法需要严格数据同步,设备复杂,成本较高。第三种方法原理简单,精度也很高,但是系统比较复杂、昂贵,脉冲与干扰信号的识别比较困难,并且测量存在盲区。而单端法基本不受一、二次设备及相关硬件时间差的影响,且不需要对时系统和两端数据通信,设备成本低。因而本文采用单端行波法作为研究的方法[3,4,5]。
1.1 单端行波测距法
单端行波测距仅在线路一端测量故障数据,然后计算出故障距离。它有三种常用的算法。
如图1所示,M、N是电缆两侧母线,L是电缆长度,x是故障距离,t0是故障发生时刻,t1是故障初始行波线模分量到达M端的时刻,t3是故障点反射波线模分量到达M端的时刻,t4是N端母线反射波线模分量到达M端的时刻,tM0是初始行波零模分量到达M端的时刻。线模分量的波速用v1表示,零模分量的波速用v0表示。
算法一:利用故障初始行波和故障点反射波到达检测端的时间差来计算故障点的位置。
采用这种测距算法的关键和难点是如何准确的检测故障点的反射波到达检测端的时刻即t3,以及如何准确的测定线模波速v1。
算法二:利用初始行波的线模分量和零模分量到达检测端的时间差计算故障距离。电缆线路发生故障后,线模分量和零模分量将以不同的速度向检测点传播,他们到达检测点的时刻存在一个时间差,利用这个时间差可以计算出故障点的位置。
消去t0得:
该方法需要分辨线模和零模分量的第一个波头,相比故障点反射波衰减较小,更易检测到波头到达检测点的准确时间。零模分量和线模分量的波速采用电缆参数进行计算。但是电缆参数会随着地理环境以及行波的频率而改变,因此要获得准确的波速也是很难。这是影响这一算法准确度的一个重要因素。
算法三:这种方法利用初始行波线模分量到达检测端的3个波的时刻进行计算,它们分别是初始行波、故障点反射波和对端母线反射波。这一算法最重要的优点是不用考虑波速的影响。算法的推导过程如下:
联立求解得:
这种方法的难点是故障点反射波和对端母线反射波的检测。由于传播距离的延长,使得故障点反射波和对端母线反射波有很强的衰减,使得其在检测端不易检测或误测,从而影响测距精度。
1.2 波速问题的处理
在实际电缆线路中,行波的传播会受到多种因素的影响。行波在电缆中的常用波速范围是1.4×108～2.00×108m/s,由于影响行波零模分量的因素太多,而线模分量受到的影响较小,因而故障测距中常用线模分量作为行波波速。
经克拉克变换后线模分量波速如下:
2 小波包及小波信号奇异点分析
由上面的讨论知道,无论使用哪种方法来实现故障测距,关键就是要获得计算所需的各种波头到达测量点的时刻,这就需要准确的辨别出波头。而到达检测点的波头其实就是故障暂态行波中的频率最高的分量。如何获取暂态行波中的高频分量,需对暂态行波信号进行处理。
2.1 小波包理论
小波包方法是在多分辨率基础上构成的一种更精细的正交分解方法,在许多情况下,用小波变换来分析时频分布是非常有用的,但是在有些场合下正交小波变换的这种时频窗口的固定分布不是一种最优的选择。在许多应用中,所需的信息集中在某些特定时间段(点)或频域段(点),因此只要求能提取出这些特定时间及频率点上的信息。而小波包分析可将频带进行多层次划分,经小波包分解可得到分布在不同频带信号的分解序列。通过小波包的分解,能使正交小波变换中随尺度的增大而变宽的频谱窗口变细。这种性质可找到最适于待分析信号的时频相平面(或最优基)。
小波包-能量谱是指按照能量方式表示的小波包分解结果。小波变换的能量与原始信号的能量是一致的。因而用小波包能量谱来表示原始信号中的能量分布是可靠的。小波包能量谱涵盖了整个时域和频域上信号的分布情况。尺度选取越大,频带划分精度越高,越有利于精确提取所需的频带信号信息[6,7]。本文进行小波包变换后,得其能量频谱,取能量相对集中的故障频带作为分解频带。
2.2 小波变换对奇异信号的检测
在尺度s下,在x0的某一领域δ,对一切x有│Wsf(x)│≤│Wsf(x0)│,则称x0为小波变换的模极大值点,Wsf(x0)为小波变换模极大值,小波变换的模极大值点与信号的突变点是一一对应的[8]。
信号的突变点通常含有很重要的故障信息,因此很多问题都涉及到如何识别信号中突变点的位置及如何判定其奇异性。小波分析在时域和频域上同时具有良好的局部化性质,能对不同的频率成分采用逐渐精细的采样步长,聚焦到信号的任意细节,这对检测高频和低频信号均有效,特别适用于分析奇异信号,并能分辨奇异的大小,因而针对电缆线路故障时,小波分析能准确地反映故障发生的时间、位置等信息。小波对剧烈变化的信号非常敏感,因此信号的突变点投影到小波域中,对应于小波变换系数模的极值点或过零点,且信号奇异性的大小同小波变换系数极值随尺度的变化规模具有对应关系,所以小波变换具有检测信号奇异性的功能[9]。
3 仿真分析
3.1 仿真模型的建立
在考虑到电缆具有分布电容的特点基础上,应用Matlab仿真软件建立如图2的电缆故障模型,模拟最常发生的单相接地故障,本文将故障相设置为A相。
对电缆故障定位而言,行波采样信号可以是故障电缆的电压信号、电流信号或者是故障电缆的零序电压、电流信号。
行波信号如图3、图4所示,信号中包含丰富的故障信息。
3.2 仿真结果分析
假设电缆总长度30 km,故障发生在据测量点12 km处,发生故障为A相单相接地故障,接地电阻设为10Ω。图5为提取的故障相电压信号波形。
对提取的故障相电压信号运用Matlab小波包变换,进行3层小波包能量频谱变换,如图6所示,在图6中,选择最适合的频带,由图可得知P131频带和P133频带的能量幅值是最大的,因而可在P131频带和P133频带下检测奇异信号发生时间,以此来准确获取行波波头到达时刻。在这两频带下的小波分析,选择db4小波基,分解后如图7所示,S131、S133分别对应P131、P133频带。可任选取其一求得初始行波和反射行波到达测量点时间t1、t2,并选用上面的公式计算波速来确定故障距离。
根据图7信号的分解结果确定模极大值点,代入公式可求得故障距离为:
相对误差:
设置不同故障距离,采用相同方法仿真分析,将多组仿真结果列于表1中。
由上表可见,仿真结果均在可接受的误差7%范围内,定位比较准确。
4 结语
本文分析了基于行波法的电缆故障定位方法,选择了实现方法较简单且经济性更好的单端法进行研究,利用小波变换具有的时频局部化及对奇异信号敏感的特性,首先利用小波包能量谱确定故障频带,取能量相对集中的故障频带,然后在该频带下对故障电缆线路的电压行波信号进行小波包分析,可以较准确的判别初始行波、故障点反射波,以确定电缆线路故障位置。Matlab软件仿真结果验证了该方法的可行性,仿真能较准确地确定出故障电压行波的突变点,从而确定行波到达的时刻,实现故障定位。
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电缆故障快速定位研究 篇5
电力系统经常面临如何准确地寻找线路故障位置的难题。若线路发生永久性故障 (Permanent Fault) , 当发现故障区域并将故障予以隔离后, 工作人员必须迅速赶往事故地点排除故障;若为暂时性故障 (Temporary Fault) , 亦必须及早维护, 避免绝缘继续恶化。对于上述两种故障情形都须准确判定事故发生地点, 以节省所需的人力与时间。一般情况下, 地下电缆发生故障较架空线较难确认故障位置, 因此当地下电缆发生故障时, 为了迅速排除故障, 降低故障时间, 达到尽早恢复供电的目的, 地下电缆故障点的检测成为一项重要的研究主题。
如今, 行波测距的方法已经广泛应用于电力电缆故障测距中, 但是测距过程不可能是在一个理想环境中进行, 会受到各种各样的干扰, 从而降低测试波形识别度。如果做不到精确地识别故障波形, 那么由干扰带来的误差, 甚至是小误差, 那么相对于较长长度的电缆来说, 这种小误差就会被加倍的放大。从而造成抢修不及时和各方面的损失。
小波变换有很好的时频局部特性, 利用其多层解来分析故障波形, 能减少故障波形判别时间, 更好地辨识故障波形, 同时减小测距误差, 使得地下电缆故障定位更加精确, 从而缩短复电时间。本文通过EMPT/ATP仿真软件建立行波测距模型, 用小波分析方法对故障波形进行更加准确的分析。
1 行波故障测距仿真模型
1.1 电缆模型的选择
在EMPT/ATP中有三种常用的输电线路和电缆模型, π型等值模型、Bergeron模型和频率相关模型。
π型等值模型能准确地表征基波的频率阻抗特性, 故主要运用于输电系统稳态研究, 如负载流量, 但是由于不能很好表征基波以外的阻抗特性, 因此不能用在全频瞬态响应的研究。该模型目前主要用于仿真长度较短的架空线路。
Bergeron模型是基于行波理论并综合了电缆参数分布特性的模型, 使用分布参数来表征输电线路中的电感和电容参数, 等同于无穷多个π型等值参数串联。但它的电阻还是集中参数, 还是不能表征基波以外的其它频率阻抗特性。
频率相关的电缆模型采用了分布式R、C、L参数, 包括所有与频率相关的参数, 用相域技术和模量分析技术来求解, 可以准确地表征线路在全频域内的特性。其中Frequency Dependent (Phase) Model是目前最稳定和最精确的传输线模型。
考虑到电缆的结构特性, 导致了电缆的频率相关特性十分的明显, 故本文选择了Frequency Dependent (Phase) Model模型。
1.2 电缆模型的建立
由于应用EMTP/ATP模拟地下电缆时, 需要电力电缆的绝缘层介电常数与被覆物层的介电常数、相对导磁系数μ、导体 (Conductor) 、绝缘厚度 (Insulation Thickness) 、编织隔离厚度 (Braid Shield Coverage Thickness) 以及外皮厚度 (Jacket Thickness) 等参数, 因此, 应用EMTP/ATP的“LINE CABLE CONSTANT”子程序来计算单芯交连PE绝缘的地下电缆的各项参数值。本文的单芯交连PE绝缘的地下电力电缆铜线的遮蔽层 (Braid Shield Coverage) 的相对导磁系数μr选为0.625, 铜导体的相对导磁系数μr选为0.625, 导体的电阻系数ρ=1.77×10-8Ω⋅m, 编织隔离的电阻系数为2.1×10-7, 各项参数整理成表1, 以便于进行参数计算。
1.3 行波测距的原理
目前地下电缆测距方法种类繁多, 有电桥法、二次脉冲法、低压脉冲波反射法 (TDR) 、脉冲波电流法等等[2、3]。本文以脉冲波电流法进行测距, 以下就脉冲波电流法做简单介绍。
脉冲波电流法在寻找故障点上是相当有效且快速的方法之一, 其适用的故障类型是地下电缆导体的开、短路故障以及高阻抗接地故障。由于当故障点电阻较大 (大于10倍的地下电缆突波阻抗) 时, 低压脉冲波在故障点没有明显的反射, 不能采用低压脉冲波反射法来测距, 因而改用脉冲波电流法, 其基本原理是将地下电缆故障点用直流高压或脉冲波高压信号击穿, 使用仪器采集并记录故障点击穿产生的瞬间脉冲波电流的暂态信号。
测量的方法是在故障地下电缆的起始端接上能够产生高压突波的突波发生器, 再由仪器发送一高压突波至故障电缆中, 如图1所示。对于高阻抗接地故障, 高压会在故障点的导体与遮蔽层间产生电弧而形成短路。当突波行进至故障位置时会产生反射, 由此反射信号的行进时间以及突波在地下电缆内的行进速度, 可以由公式推算出故障发生的位置。
当考虑相对于暂态电压的暂态电流时, 必须对所产生的轨迹特征作不同的检查。对于一个正的暂态电压产生一个负的暂态电流, 其反射的系数是相对的。有一个很好的方法可以用来表示这些暂态信号, 如图2、3所示。图3显示的是开路故障情形, 脉冲波从端点A开始, 经过故障位置移动至端点B, 在端点B它又被反射回去。从端点A会检查到一个反相的波形, 最后的脉冲波会再一次被反射, 但是没有产生反相。上述的程序会持续至所有的脉冲波能量消失为止。图2为短路故障的情况, 脉冲波从端点A行进到短路故障点F, 并且所有的能量以相同的极性朝端点A反射, 没有能量能继续到达端点B。脉冲波在A与F之间来回地弹跳, 直到所有能量被消耗完为止。
2 小波变换的原理
2.1 小波变换的基本概念
小波变换包括连续小波变换与离散小波变换, 其原理为将一有限且具震荡性的小波信号通过一个适当函数的伸缩与平移将信号分解, 这个有限且具有振荡性的函数即为小波。一般而言, 若存在一个函数Ψ (x) , 符合:
则称Ψ (x) 为一个小波函数[11]。将离散小波一阶变换应用于分析模拟故障波形, 以下简单介绍离散小波变换原理。
离散小波变换是将一个有限分辨率的函数v (x) ∈Vj+1, 在Vj+1与Vj⊕Wj之间做基底转换, 如式 (1) 。简单来说也就是Vj+1可以分解成Vj和Wj两个子空间, Vj和Wj也可以合成Vj+1。
2.2 小波变换与分析故障波形的关系
小波变换 (Wavelet Transform) 是传统傅立叶变换的继承与发展, 其与傅立叶变换同样属于空间域的转换。然而, 小波变换在信号的高频部分却更能符合对实际信号的处理需求, 并且能解决傅立叶变换不能解决的许多问题。由于小波的多层解分析具有良好的空间域与频域局部化特性, 可以聚焦到分析对象的任意细节, 因此特别适合于图像信号的非平稳信号的处理。如在电力信号压缩、去除噪声以及电力质量事故分类等方面均有不错的成效。
但是在运用小波变换时, 所选取的平滑函数尺度直接关系到后期的分析结果。当所用平滑函数的尺度过大时, 处理信号时其定位效果比较差。反之当采用小尺度的平滑函数时则容易受到遭受的干扰。所以, 再选取母波函数的平滑的尺度时, 应该综合分析判断。
3 仿真实例分析及结果
本文首先使用EMTP/ATP将GQ33 25k V交联PE地下电缆模型化, 利用突波电流反射定位法来模拟地下电缆所发生的故障, 将得到的结果与实际测量结果相对比, 以确定所建立模型的正确性, 然后利用Matlab小波变换对故障波形进行分析。
3.1 模型准确性的验证
对于短路接地故障, 根据实际二次变电所的GQ33 25 k V交连PE地下电缆接地故障测量的结果, 其故障距离为2 300 m处。通过模拟仿真得到模拟结果, 如图4与图5所示。接着在图5中任取两个故障反射波的负缘前端正脉冲波特征点的时间, 使用测距公式:
本研究模拟计算的故障距离为2.419 2 km, 将此结果与实际测量的故障距离相比较, 误差为4.9%, 误差很小, 可以得知本研究中所建立的25 k V交连PE地下电缆模型是正确的, 配合突波电流法的模拟, 可以正确模拟出短路接地故障。
3.2 小波变换分析故障信号仿真
Daubenchies、Symlets、Coiflets等是常使用的小波类型, 且每一种小波的高通与低通滤波所使用的系数也都可以很容易直接查得。将利用上述所模拟的故障波形以不同的小波函数来进行分析并比较其结果。
(1) Db母波的分析结果:模拟发现选择db5母波, 分析至第五层时能利用峰峰值法很容易计算出故障距离, 如图6所示。故障测距公式如下:
(2) Sym母波的分析结果:模拟发现选择sym 5母波, 分析至第五层时能利用峰峰值法很容易计算出故障距离, 如图7所示。故障测距公式如下:
(3) Coif母波的分析结果:模拟发现选择coif5母波, 分析至第五层时能利用峰峰值法很容易计算出故障距离, 如图8所示。故障测距公式如下:
当通过db5、sym5、coif5、三种母小波函数, 应用多层解分析至第五层时, 得到的波形非常容易识别并且都能利用峰峰值法很容易计算出故障距离。此外, 应用小波分析于故障测距时, 距离误差都低于未使用之前, 三种母小波函数都低于2%, 比未使用小波分析之前的4.9%少了一倍多。
4 结论
本文提出了基于小波变换的地下电缆故障定位研究方法。仿真结果表明:采用小波变换来分析故障波形, 经实验验证当分解至第五层时各种小波变换均能清楚得到辨识波形, 并准确得出反射波的时间, 从而计算出故障距离。相比于传统方法, 该方法能减少故障波形判别时间, 进一步减小测距误差, 从而缩短了复电时间。
摘要：为了能够实现电缆故障精确定位, 把小波变换的多层解理论应用于检测电缆故障行波信号, 借助EMPT/ATP仿真软件, 以25 k V交联聚乙烯单芯电缆为原型, 建立电力电缆仿真测试模型, 采用Daubenchies、Symlets、Coiflets三种不同母小波函数进行小波变换来分析故障波形。仿真结果表明利用小波变换的多层解来分析故障波形, 能减少故障波形判别时间, 更好地辨识故障波形, 使得地下电缆故障定位更加准确, 从而缩小复电时间。
关键词：地下电缆,小波变换,故障定位
参考文献
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电缆故障快速定位研究 篇6
当前我国虽然在不断完善配电网的安全管理工作, 但是仍存在着故障点定位难的问题, 主要是由于目前国内大部分地区的配电网均采用了中性点接地方式, 一旦发生故障后需要采用人工寻找的方式, 这就大大增加了工作量, 并且也使得抢修工作无法及时开展, 影响了配电网本身的稳定性。因此, 应该设计和研发故障定位和快速抢修系统, 提升配电网维护工作的效率。
1 配电网故障分析
1.1 故障设备分类
10k V中压线路故障, 架空线路、电缆、柱上开关、跌落式熔断器故障是主要原因;而低压干线和低压支线上, 架空线、开关、熔丝故障是主要原因;低压单户故障中, 接户导线、低压开关、电表故障是主要原因。
1.2 责任原因分类
10k V中压故障中, 施工和安装原因、设备老化、外力破坏和气候影响是导致中压故障的主要原因。低压干、支线故障中, 外力破坏、偷盗、产品质量原因和产品老化是导致故障的最主要原因。低压单户故障中, 接户线接头接触不良、过载、表计故障是主要原因。
2 配电网故障定位和快速抢修系统的基本结构
本文所设计和模拟的故障定位系统是基于柱上故障定位的体系, 其主要包括了控制中心、GPRS监测和通讯中心、故障监测终端。其中故障监测终端主要是对电网当中电能运输的数据进行测量, 然后经由数据转化系统, 将电能信号转变为数字信号。信号经由GPRS监测中心进行处理, 选择以全电流的判断方式, 对线路中电流流通速率进行鉴别, 从而断定是否存在短路、断路等情况。一旦配电线路出现问题, 则监测终端将异常数据发往GPRS监测中心进行处理, 然后经由定位传输体系将数据传导到控制中心, 这样控制中心就能够获得故障的信息, 经过数据解析之后根据矩阵逻辑分析方式, 得出大致的故障点范围, 并将该范围以文字的形式显示在主显示屏上, 并以短信形式实时发往抢修人员处, 这样就能够使其快速掌握抢修地点, 并进行快速反应[1]。
3 配电网故障定位和快速抢修系统的设计
3.1 硬件设备
该系统的硬件设备主要包括数据采集、数据处理、无线通信、电源等多个模块所组成。其中处理模块是系统的基础, 应选择工作效率高、能耗较低的ADSPBF518芯片, 这种芯片是针对电流、电压等转换数据进行处理的模块, 能够有效抵参与到配电网故障的数据分析工作中。数据采集模块应选择16位同步模块, 在设计该模块时可提供八个不同的数据采集渠道, 要求采集速率应该达到200k SPS, 另外该模块所在部分应该能够承受16V左右的电压冲击, 避免配电网电流、电压波动时对定位监测系统的影响。电源设备则是以直流连接电源、蓄电池所组成的, 避免在电路断路时数据无法传输。其中直流电源中包含整流器、滤波器以及稳压器等元件, 从而将配电网中上千伏电压降低到24V, 也保证蓄电池能正常工作。无线定位设备的数据传输速率也有要求, 理论上应该超过170k B/s, 但实际上能够达到100k B/s左右即可, 这样就能够满足故障定位和快速维修反应的需求[2]。
3.2 故障判断设计
(1) 该系统对于短路故障的判断主要是通过采集器对线路中电流大小来判别, 如果电流大于配电网线路的额定值, 则说明存在短路的情况。同时, 为了有效降低非故障电流涌动所引发的闸门误动情况, 应该在采集设备上加装停电监测模块, 从而在确定配电网线路中没有电流通过后再判断短路的问题。
(2) 接地故障的判断方式依据单相接地判断技术, 利用中性接地点存在消弧线圈的特点, 当该位发生了补偿故障, 则设流过故障点的电流矢量在y轴上, 当补偿故障较小时则矢量位于正轴方向, 反之则位于负轴, 由此可以判断该故障电路的线性曲线应该位于第二象限或者第三象限。
3.3 软件设备设计
(1) 该系统下的监测模块所使用的软件为SCADA, 其能够绘制所接收的数据图像, 以动态图形的方式表示电流的波动数据, 并且能够记录各历史时间内数据的波动情况。在实际使用的过程中不仅可以实现对数据的全面查询, 同时还可以利用该软件自带的导出功能实现报表的自动生成, 为快速抢修工作提供了方便。
(2) 定位软件模块则要求具有计算故障区段、保存数据等功能。当配电网线路发生故障时, 利用系统内绘制的图表作为分析基础, 从而快速定位故障点, 并且以系统内自带的符号功能, 通过不同符号表示不同的故障类型, 并将该故障发生的情况记录在数据库当中, 方便以后遇到同样类型故障进行快速判断[3]。
(3) 抢修软件模块主要是信息接收系统和短信发送软件的结合。就是利用当前移动网络短信发送软件, 将其与系统内原有的数据接收软件相结合, 一旦故障点被确定后, 则由接收软件接收相关数据, 同时自动触发短信发送软件, 将数据上传至抢修员工的手机当中, 并且将故障的类型、抢修技术、抢修人员数量、抢修物资等均同时发送, 使抢修人员能够更好的进行准备。
(4) 快速定位软件是根据电流数据的变化对故障的情况进行判断, 其在判断过程中采用的是矩阵定位判断方式。该判断方式需要先依据配电网的实际设计情况建立拓扑模型, 进而由此生成网格状的矩阵, 根据传输的矩阵情况判断相应的故障区段。这一区段主要是以两个柱上监测系统之间的区段为依据, 从而将抢修巡线的范围缩短。该软件的判断方式能够避免传统矩阵判断方法中标准化的处理弊端, 能够根据实际情况灵活变动, 使判断的结果更加准确。
4 故障定位影响因素的模拟测验结果
首先, 判断初始相角对故障定位系统的影响情况, 数据具体如表1所示。
由表1显示, 当频谱差在2400Hz, 测量距离均在9.7km以上时, 初始相角45°的误差率最低, 而30°的影响最大。当频谱差在2500Hz以上时, 初始相角为90°时的影响最小, 均明显低于45°和30°时。
表2数据均是在主线路1km以上、分支线路0.5km以上的步长条件下获得的, 因此可以判断降低距离步长就能够降低对故障定位精度的影响。
5 结语
配电网的故障定位和快速抢修系统需要包括数据采集、GPRS定位处理、数据远程发送等多种功能, 并且还需要具有短信发送功能, 可提升快速抢修的反应速度。
参考文献
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[2]邓志洪.探讨缩短配电网故障定位及抢修时间的措施[J].通讯世界, 2015 (08) :91~92.
电缆故障快速定位研究 篇7
随着国家电网公司削减会议费用开支倡议的提出,电视会议系统在日常办公中的作用逐渐提升,已经成为传达上级精神、下达各种命令、与基层单位远程交流等的主要手段。目前,山东电力既保留了早期建设的标清电视会议系统,又根据公司发展需求建设了高清电视会议系统,形成了省内视频会议的双平台保障,显著提升了视频会议的可靠性;同时还部署了与国家电网公司总部互通的高清电视会议系统。
在日常运行维护中,会前试机是非常重要的一项措施,可以及时发现电视会议终端存在的故障问题并予以解决,保证视频会议的正常召开。本文对山东电力会议试机时电视会议终端出现的常见故障及处理方法进行了总结。
1省网标清会议终端故障处理
目前,山东电力标清电视会议系统是作为视频会议的备用系统使用的,并且省内尚有几家单位没有高清会议终端,只配有标清会议终端(中兴T502)。 标清电视会议系统的信号传输路径[1]如图1所示。
图1 标清电视会议系统的信号传输路径 Fig.1 Transmitting path of the standard definition video conferencing system
在试机过程中,有时会出现对端连接不上标清多点控制单元(Multi-point Control Unit,MCU)的情况,此时需要按以下步骤查找故障点:
1)通知对端人员重启标清会议终端,观察标清MCU网管系统中是否显示连接成功,若连接失败, 则进行步骤2操作;
2)通知对端人员将标清终端设备2 M线拔下后,利用转接头对接打环,观察标清MCU网管系统中是否显示“远环”状态。若是,说明通道正常,会议终端设备出现问题,需联系厂家及时维修;否则进行步骤3操作;
3)询问通信调度,由通信调度核查省公司本部至对端地市公司的标清电视会议通道是否正常。若通道告警,由通信调度负责通道故障处理;若通道正常则进行步骤4操作;
4)由通信调度在网管系统中将对端地市公司SDH设备的相应2 M端口打环,观察是否连接成功。 若连接失败,说明通信传输设备出现故障,由通信调度负责处理故障问题;若连接成功,说明故障点在对端,此时通知对端人员检查本地传输通道,重点注意准同步数字系列(Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH)设备光接口是否松动、光纤是否弯折或断裂、 同轴线是否损坏或数配接头有无松动等问题。
2省网高清会议终端故障处理
山东电力高清电视会议系统分为高清主用和高清备 用2套系统,这2套系统的 差别仅在 于传输通道不同。以高清主用系统会议终端(Polycom HDX7000)为例介绍高清会议终端故障的处理流程, 高清备用系统会议终端与此类似。高清电视会议系统的信号传输路径如图2所示。
图2 高清电视会议系统的信号传输路径 Fig.2 Transmitting path of the high definition video conferencing system
试机时,如果对端地市公司出现高清会议终端无法连接到高清MCU的情况,应按以下步骤查找故障点:
1)通知对端人员重启高清会议终端,观察高清MCU网管系统中是否显示连接成功,若连接失败, 则进行步骤2 ;
2)询问通信调度,由通信调度核查省公司本部至对端地市公司的高清电视会议通道是否正常。若通道告警,则由通信调度负责通道故障处理;若通道正常,则进行步骤3 ;
3)通知对端人员检查高清会议终端设置,用控制电脑登录高清会议终端或利用遥控器对高清会议终端的常用设置项进行检查,主要包括:1在打开的页面中,点击管理设置→ LAN属性,核对IP地址设置是否正确;2点击管理设置→网络→呼叫首选项, 确认是否已启用H.239和H.323协议[2];3若无法接收辅流信号,需点击管理设置→摄像机,确认摄像机的“源”选项是否为“内容”。若检查完毕后仍不能连接,则进行步骤4 ;
4)询问对端人员是否同时开启其他高清会议终端,以排除IP地址冲突的可能,若无,则进行步骤5 ;
5)远程登录对端高清会议终端,若无法登录,说明对端高清会议终端至通信机房的传输通道可能出现问题[3],此时应通知对端人员检查本地交换机,重点检查交换机的工作指示灯[4],若指示灯告警,则检查交换机所接网线的接头是否出现松动,必要时应更换网线;若远程登录正常,可在当前页面下重新核对会议终端的相关设置。
以上步骤执行完毕后仍不能连接时,说明电视会议终端设备可能出现故障,需联系厂家及时进行维修。
3国家电网公司高清会议终端故障处理
召开国家电网公司会议时,省本部只是作为分会场入会,正常情况下将国家电网公司高清会议终端(华为9039S)打开并连接后即可入会。若国家电网公司高清会议终端出现无法连接的情况:首先,使用遥控器对会议终端设置进行核查,重点检查IP地址设置等项;其次,应排除IP地址冲突的可能[5],因为本部的所有国家电网公司高清会议终端均配有相同的IP地址,在一个会议室开启高清会议终端后, 其他会议室无法入会;最后,要排除通道故障。在通道故障排除时,在交换机对应网口上另外接入一台笔记本电脑,设置好IP地址后,利用ping命令对网络进行测试,若可以ping通国家电网公司总部MCU地址,说明通道正常,高清会议终端可能出现问题, 需联系厂家及时维修;若不能ping通,则说明通道故障,在此情况下应分段检查通道状态,首先检查会议室交换机至核心交换机通道是否正常,测试本地网关是否ping通,若不能,则通道故障定位在本地; 若可以ping通,说明上联国家电网公司的通道出现问题,需联系通信调度和信息调度处理通道问题。
4结语
本文对实际运维中电视会议终端常见故障的处理方法进行了总结,涵盖设备、通道、参数设置等常见故障点,可以为会议保障人员在终端故障排查方面提供参考,有助于迅速确定故障点,尽快查找出故障原因。
摘要：电视会议系统是山东电力信息通信系统的重要组成部分,由于视频会议的实时性特点,需要在设备故障后迅速定位并予以排除。文章以山东电力为例,对实际运维中电视会议终端常见的故障及处理方法进行了研究和总结,根据故障现象逐步排查各个可能的故障点,从而迅速确定故障原因,保证视频会议的正常召开。
电力电缆故障定位分析及预防 篇8
截止2010年底, 广州地区电网已建设110 k V及以上电缆线路609 km, 10 k V电缆线路15 234 km。虽然电力电缆具有优化城市布局、供电安全可靠等优点, 但在电力电缆运行过程中, 由于电缆的生产质量、安装运行环境、管理维护、施工质量、被外力破坏等原因会导致电力电缆故障。这些故障发生的概率也随着电力电缆的大量使用而随之增多, 严重威胁到城市电网的供电可靠性。因此, 快速、准确地分析定位故障点从而排除故障, 并采取相应措施预防故障的发生对保障城市电网安全可靠运行具有重要的意义。
1 电力电缆故障分类及故障原因分析
1.1 电力电缆故障分类
电力电缆故障的分类方法较多, 按其绝缘电阻大小, 可分为开路故障、低阻 (短路) 故障和高阻故障3类。
(1) 开路故障。若电缆相对地或相间绝缘电阻为无穷大, 但工作电压却不能传输到终端;或虽终端有电压, 但负载能力较差, 开路故障的特例即为断线故障。
(2) 低阻故障。此类故障较常见的有单相接地、两相或三相短路或接地。故障表现为电缆的相对地或相间绝缘受损但电缆芯线连接良好, 其绝缘电阻值低于10Zc (Zc为电缆线路波阻抗, 一般不超过40Ω) , 能用低压脉冲法测量到。
(3) 高阻故障。与低阻故障相对应, 故障表现为电缆相对地或者相间绝缘受损, 但是绝缘电阻大于10Zc, 不能用低压脉冲法测量到。一般分为闪络性高阻故障和泄漏性高阻故障2类。其中, 电缆在一些特殊条件下, 绝缘被击穿后又恢复正常的这一类电缆故障被称为闪络性高阻故障;泄漏电流随试验电压的增加而增加, 在试验电压升高到额定值或远没达到额定值时, 泄漏电流超过允许值, 被称为泄漏性高阻故障[1]。
1.2 电力电缆故障原因分析
(1) 电缆生产质量存在问题。目前来说, 中低压电缆的设计及制造工艺已非常成熟, 因此电缆的产品质量主要是由于生产过程中偷工减料或质量管理不严造成的。
(2) 电缆施工质量问题。若在电缆安装施工过程中不严格按照相关要求施工, 就极易出线施工问题。如在电缆安装时不小心造成的机械损伤, 或是安装后靠近电缆路径附近进行机械施工作业造成电缆损伤, 导致潮气入侵穿孔的铠装铅皮, 使得损伤处绝缘降低而出现故障[1]。
(3) 管理维护问题。有些地方的电力企业疏于电缆的巡检维护, 对长期过负荷运行的电缆也不及时调整负荷, 长期工作在有腐蚀性的环境中, 与热力管道交叉的电缆也不采取防过热的措施等, 这些都会使电缆出现腐蚀、过热损坏和绝缘老化等各种问题, 导致各种故障。
(4) 电缆中间头制作不良。很多电缆故障都是由电缆接头所引发的, 在潮气、湿度偏大的环境中制作电缆头而不采取必要的防范措施、中间接头设置不合理、电缆中间接头导体连接管打磨不平整, 压接不良, 局部有尖角毛刺、中间接头密封不良, 投入运行后使绝缘内部受到潮气水分的侵蚀, 引起中间接头绝缘受潮劣化等都是电缆出现故障的隐患[2]。
(5) 外力破坏。这在直埋电缆上是非常突出的问题, 约占电缆故障的40%左右。在城市建设过程中, 机械开挖、人工打桩等施工作业前不经确认核对就随意作业, 最终损坏电缆, 造成接地短路故障。
2 电力电缆故障定位的步骤与方法
当电力电缆发生故障, 电缆维护人员应按照故障分析→测距→精确定位的“三步走”步骤, 选择合适的测试方法和仪器, 找出故障点并排除故障。
2.1 故障分析
电力电缆事故发生后, 首先要找到电缆敷设时的详细资料, 要对故障电缆的基本情况, 如电缆型号、长度、走向、敷设方式、有无接头及接头位置、有无预留、预留地点及长度, 故障前的运行情况, 有无检修历史, 路径上有无施工等进行了解与分析。并对故障电缆进行绝缘测试, 判断故障类型。如果电缆的长度、路径等不清楚时, 则应在定位时探查清楚。
2.2 测距
测距的含义就是测量出从故障点到测量端的距离。可以说, 在全部定位过程中最重要的一环就是测距, 特别是对于长电缆, 如果不能将测距这项工作做好, 将会大大延长故障定位的时间, 给电缆检修维护人员带来巨大的压力。所以, 在实际测试中应保证初测的准确性, 可采用不同方法进行验证。比如采用行波法测距时, 低阻与高阻的分界并不是很确切, 因此可在使用行波法后再利用脉冲电流法或电桥法进行验证。
一般而言, 行波法是测距的首选方法, 低压脉冲法可用来测试电缆的开路、短路、低阻故障, 脉冲电流法或二次脉冲法可用来测试高阻故障。如果行波法测距时出现没有反射脉冲或反射脉冲波形比较乱的情况, 就可以选用电桥法进行测试。而对单芯高压电缆护层故障, 因为大地的衰减系数很大, 使用脉冲电流法能测量的范围很小, 一般也选用电桥法测距[2]。
2.3 精确定位
精确定位是基于初测的结果在现场由电缆路径查找故障点, 声测法、声磁同步法和音频感应法是精确定位的常用方法。其中, 声测法或声磁同步法可以用于精确定位能产生冲击放电声的高阻故障和一部分低阻故障;而对没有放电声的金属性接地、短路等故障应利用音频感应法或跨步电压法。
3 电力电缆故障定位过程中需要注意的问题
(1) 要充分重视电缆路径图等原始资料的参考作用, 如果路径图平时得到了妥善的管理, 和实际相符, 现场路径标示也很清晰, 那么利用这些资料, 将十分有利于在定位过程中快速、准确地找出电缆故障点。
(2) 在电力电缆故障精确定位工作中, 一个十分重要的环节就是对放电波形进行分析判断, 特别是长度较长的电缆, 即使只差一两个光标, 在实际电缆长度上就会相差好几十米, 根本做不到故障的精确定点。因此, 要想准确、快速地查找出电缆故障点, 检修人员丰富的测寻定位经验就显得尤为重要。这就需要测寻人员在实际工作中不断地摸索, 总结经验[3]。
(3) 对低阻故障, 使用低压脉冲法是最准确, 也是最方便的方法。该方法不需要详细的电缆原始资料, 简单且直观, 还可根据反射脉冲的极性来判断故障类型, 但对于高阻及闪络故障, 就无能为力了[1]。
4 电力电缆故障的预防措施
4.1 加强电缆巡视, 防止外力破坏
外力破坏是造成电力电缆故障的主要原因, 因此必须重视电力电缆日常的巡视工作。要制定相应的巡视制度, 确定巡视周期。在巡视过程中若发现有对电力电缆破坏的行为, 应及时进行劝阻、制止, 必要时应向有关部门汇报, 依据《电力设施保护条例》的有关条文采取必要的强制措施[4]。
4.2 改进电缆终端的制作工艺
环氧树脂电缆终端相比于铸铁电缆终端, 不仅化学性能稳定、与金属粘结力强、吸水率低、密封性能好, 而且还具有更高的机械强度和耐压强度。可以很好地解决电缆漏油等问题, 提高电缆的绝缘性能[5]。
4.3 安装温度监测装置
温度的升高是电力电缆发生故障的一个重要表征, 因此若在条件允许的情况下, 在电缆上安装温度监测装置, 并实时将电缆温度信号传送至监控中心, 一旦温度出现异常就可以提早发现故障, 并可及时发出警告, 提醒运行人员采取措施, 避免事故扩大[5]。
4.4 要确保电缆施工质量
电缆的施工质量问题也是产生故障的重要原因之一, 因此在电缆施工过程中, 必须根据施工现场实际情况, 合理敷设, 严格按照相关标准进行施工。同时要加强施工过程中现场的监管力度以及工程完工后的竣工验收工作。
4.5 防止电缆长时间过载运行
电缆长时间过载运行, 会造成绝缘老化, 导致故障。因此, 要经常监测电缆的负荷情况, 保持电缆的电压不超出电缆额定电压的15%。对那些过载运行的电缆, 也应采取有效措施, 调整负荷, 确保其在允许的持续载流量下运行。
5 结语
电力电缆的故障原因和故障类型多种多样, 但只要采用合理的方法和仪器来判断电缆故障性质以及定位故障点, 就可迅速而准确地找到故障点并排除故障。此外, 以防范为主, 采取各种有效的预防措施, 能大大降低电缆发生故障的概率。因此, 应该将合理的电缆故障测寻技术与主动预防措施结合起来, 这对保障城市电网的安全可靠性, 提高电力用户的电能质量具有重大意义。
参考文献
[1]朱云华, 艾芊, 陆锋.电力电缆故障测距综述[J].继电器, 2006, 34 (14) :81～88
[2]赖晓峰.电力电缆故障测距方法的研究[J].广东电力, 2007, 20 (6) :11～15
[3]甘在华, 龙娓莉.常用电缆故障测寻方法适用性探讨[J].供用电, 2009, 26 (2) :59～61
[4]李凤梅.电力电缆故障的预防措施[J].供用电, 2006, 23 (6) :43～44