【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電纜檢測領域，尤其是涉及一種地下電纜故障檢測方法。
技術介紹
1、地下電纜是城市運輸電力資源必不可少的工具，在現實中應用十分廣泛，但電纜本身在生產制造過程中會產生一些缺陷，比如，電纜中存在空隙，絕緣層不均勻，運輸中出現損耗等。同時，地下電纜容易長期處于潮濕的狀態，更容易造成電纜老化，發生故障，影響城市電網供電。因此，當電纜出現故障后，對故障進行測距檢修十分重要。但電力電纜深埋于地下，故障發生之后的定位工作難度較大，電力電纜故障識別與故障定位技術一直是國內外研究熱點。
2、目前常見的測距算法可分為阻抗法和行波注入法兩大類。行波法利用當故障發生之后，電纜上傳導的電壓波、電流波的折返現象，結合到達電纜單端或兩端的時間差與行波傳導速度來實現測距。在理想情況下，行波法不會受到故障類型和故障電阻的影響，且無需考慮過多線路的具體參數，特別是對于小電流接地it系統，能有效規避掉故障電流較小的問題，是目前電力電纜測距領域內的熱門應用技術。但行波法采樣頻率高、易受高頻信號的干擾、波速也難以測量，并且過分依賴于檢測設備的精度，故利用行波法進行電纜故障測距具有可靠程度低的缺陷。阻抗法是利用輸電線路上阻抗大小與其輸電距離成正比的關系，測量出輸電線路發生故障之后，其一端或兩端的電壓、電流值，通過分析輸電線路等效電路模型，列寫kvl及kcl方程，再通過解電路方程組或者假定故障距離初值進行多次迭代的方式來推算出故障發生處到繼電保護裝置檢測處的距離。在數據可靠程度方面，阻抗法精度較高，其相對誤差值一般小于3％，但傳統的阻抗法步驟繁瑣，一
3、電力電纜的故障類型和故障成因種類很多，目前的測距方法主要有阻抗法和行波法兩類，本專利技術采用阻抗法。現有的阻抗法大多需要將電纜離線化，并加裝相關測量設備，過程較復雜且耗時較長，但定位結果相對可靠。
4、電力電纜在模型建立的過程中，應該考慮到其特殊的導電結構，即發生故障時，不僅電纜導芯中會流過故障電流，與其并聯的金屬護套層中同樣會流過相當大的電流。與本專利技術相似的有唐進等學者對電纜采用集中參數進行建模，建立了導芯與護層之間、護層與大地之間電容耦合的雙π結構模型，以非故障相故障點前后故障電流連續，而故障相該處故障電流不連續為定位判據，消除了故障電阻的影響，實現了故障定位。
5、然而，由于地下電纜結構比較復雜，線路方向隱蔽，還可能存在其他未知因素，導致在檢測過程中精確度較差，增加了電纜檢修的時間，降低了人工效率。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供了一種準確性高、效率高的地下電纜故障檢測方法。
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：
3、一種地下電纜故障檢測方法，該方法包括：
4、s1、在電纜各個出入口處安裝電壓電流檢測模組，實時測量電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流，并將測量數據傳回遠程監測單元，轉s2；
5、s2、根據遠程監測單元中存儲的電纜結構信息，對上傳的測量數據進行故障識別，若識別出故障，則進行故障錄波并轉s3；
6、s3、根據電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流，判斷出故障類型，轉s4；
7、s4、基于電纜3π結構電路模型以及故障類型構建故障點電路模型，并根據判據電流計算得到故障距離，確定故障位置。
8、優選地，所述根據實時采集電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流，對電纜進行故障識別，具體為：當電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流發生突變超出設定閾值時，判定電纜存在故障。
9、優選地，所述電纜結構信息包括基本結構、接地方式、電纜總長、敷設方式、串聯電阻、電感和并聯電容。
10、優選地，所述根據電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流，判斷出故障類型，包括：
11、發生相間短路時，兩相之間的電壓發生突變且電流不連續；
12、發生接地短路時，涉及到的故障層電壓發生突變，故障點電流不連續。
13、優選地，所述故障類型包括單相導芯層-金屬屏蔽層短路、單相導芯層-金屬屏蔽層-鎧裝層短路、單相導芯層-金屬屏蔽層-鎧裝層接地短路、以及兩相短路。
14、優選地，所述故障距離的求解過程包括：
15、設定步長和故障點距離初值，根據基于電纜3π結構電路模型以及故障類型構建的故障點電路模型，計算出故障點前后向電流，遍歷完所有距離后，求取出所有的定位判據電流，選取出最低點對應的距離，即為故障距離。
16、優選地，所述基于電纜3π結構電路模型以及故障類型構建的故障點電路模型，具體為：
17、發生故障時，故障點電壓的表達式為：
18、
19、式中，分別為導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的故障點電壓，分別為導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的首端電壓，分別為導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的首端電流，d為帶求解的故障距離，z為阻抗矩陣，y為導納矩陣，d為故障距離；
20、發生故障時，故障點前向電流的表達式為：
21、
22、式中，分別為導芯層、金屬屏蔽層、鎧裝層的故障點前向電流；
23、發生故障時，各層末端電壓的表達式為：
24、
25、式中，分別為導芯層、金屬屏蔽層、鎧裝層的末端電壓，分別為導芯層、金屬屏蔽層、鎧裝層的故障點后向電流；
26、發生故障時，各層末端電流的表達式為：
27、
28、式中，分別為導芯層、金屬屏蔽層、鎧裝層的末端電流。
29、優選地，所述阻抗矩陣z和導納矩陣y表達式分別為：
30、
31、式中，zcc是計及導芯與導芯之間互感后的阻抗矩陣，zcs是計及導芯與金屬屏蔽層之間互感后的阻抗矩陣，zca是計及導芯與鎧裝層之間互感后的阻抗矩陣，zss是計及金屬屏蔽層與金屬屏蔽層之間互感后的阻抗矩陣，zsa是計及金屬屏蔽層與鎧裝層之間互感后的阻抗矩陣，zaa是計及鎧裝層與鎧裝層之間互感后的阻抗矩陣；
32、每個元素代表的矩陣：
33、
34、式中，z為阻抗值，m為互感值，y為導納值；下角標中，c代表導芯層，s代表金屬屏蔽層，a代表鎧裝層；上角標abc表示三相；zcc矩陣中第一行元素zc、分別表示導芯層考慮a相自感后的總阻抗，ab兩相的互感值和ac兩相的互感值；zcs矩陣中第一行元素分別表示a相導芯層與a相金屬屏蔽層的互感、a相導芯層與b相金屬屏蔽層的互感、以及a相導芯層與c相金屬屏蔽層之間的互感。
35、優選地，發生單相或兩相故障時，以故障相故障點前后故障電流不相等，而健全相故障點前后故障電流連續作為故障定位的判據，則定位判據電流計算表達式為：
36、
37、式中，為發生單相故障時的判據電流，上角標k代表故障相，上角標k本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述根據實時采集電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流，對電纜進行故障識別，具體為：當電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流發生突變超出設定閾值時，判定電纜存在故障。
3.根據權利要求1所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述電纜結構信息包括基本結構、接地方式、電纜總長、敷設方式、串聯電阻、電感和并聯電容。
4.根據權利要求1所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述根據電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流，判斷出故障類型，包括：
5.根據權利要求4所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述故障類型包括單相導芯層-金屬屏蔽層短路、單相導芯層-金屬屏蔽層-鎧裝層短路、單相導芯層-金屬屏蔽層-鎧裝層接地短路、以及兩相短路。
6.根據權利要求1所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述故障距離的求解過程包括：
7.根據權利要求6所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征
8.根據權利要求7所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述阻抗矩陣Z和導納矩陣Y表達式分別為：
9.根據權利要求7所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，發生單相或兩相故障時，以故障相故障點前后故障電流不相等，而健全相故障點前后故障電流連續作為故障定位的判據，則定位判據電流計算表達式為：
10.根據權利要求7所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述S4中求解得到故障距離之后，還包括根據故障點數據計算得到故障電阻，根據故障距離和故障電阻建立完整故障電路，根據故障前后三相首段電壓電流，采用基爾霍夫定律對故障電路進行校驗；
...【技術特征摘要】
1.一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述根據實時采集電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流，對電纜進行故障識別，具體為：當電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流發生突變超出設定閾值時，判定電纜存在故障。
3.根據權利要求1所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述電纜結構信息包括基本結構、接地方式、電纜總長、敷設方式、串聯電阻、電感和并聯電容。
4.根據權利要求1所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述根據電纜導芯層、金屬屏蔽層和鎧裝層的電壓電流，判斷出故障類型，包括：
5.根據權利要求4所述的一種地下電纜故障檢測方法，其特征在于，所述故障類型包括單相導芯層-金屬屏蔽層短路、單相導芯層-金屬屏蔽層-鎧裝層短路、單相導芯層-金屬屏蔽層-鎧裝層接地短路、以及兩相短路。
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