電纜故障測距方法

摘 要：電力電纜在運行中易受到多種因素的影響而發生故障，威脅系統的安全可靠性，因此迅速、準確地探測出電纜故障及其發生的位置，對提高供電可靠性、減少故障修復費用及停電損失具有重要理論意義和實用價值。

關鍵詞：電纜故障檢測；測距；小波分析

中圖分類號：TM712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 14-0000-01

一、引言

電力工業是國民經濟的支柱產業，同時又是其它產業能夠穩定發展的保證[1]。因此，保證電力系統運行的安全性、可靠性是國民經濟能否穩定快速發展的關鍵。輸電線路擔負著傳送電能的重要任務，是電力系統的經濟命脈，其故障直接威脅到電力系統的安全運行。

電力系統輸電線路上經常發生各種故障。在故障點，有些故障現象比較明顯容易辨認，有些故障現象則不太明顯，如在中性點不接地系統發生單相接地故障時，由于接地電流小，所以在故障點造成的損害小，當保護切除這一故障后，故障點有時很難查找，但這一故障點由于絕緣已經發生變化，相對整條線路而言比較薄弱，所以很可能是下一次故障的發生地，因此，仍然需要盡快找到其位置。故障測距又稱為故障定位，對于輸電線路來說，是指在線路發生故障以后，根據不同的故障特征，迅速準確地測定出故障點的位置。

如何快速、精確地實現線路故障點的確定是故障測距的基本任務，是電力系統領域的一個重要研究課題。長期以來，由于故障測距精度偏低，不僅影響了故障線路供電恢復時間，也給線路運行維護人員查線帶來了沉重負擔。因此，充分利用科學技術的新發展，研究探討輸電線路的故障測距算法，提高線路測距精度，有利于提高電力生產部門的社會經濟效益，具有重要的現實意義。

二、國內外測距方法的研究和發展

由于電纜對系統安全經濟運行的影響非常重大，從電纜開始應用，無論在國內還是在國外人們就已投入了大量的工作來研究電纜故障定位方法，隨著電纜應用領域的擴展，電纜故障的性質的變化，電纜故障定位方法也不斷地發展，可以說這是一門經典而又全新的技術。

從定位技術看：可以把電纜故障定位方法的發展分為三個階段：（1）直接測試階段，在六十年代及以前，工程技術人員普遍采用電橋法直接測量故障點到測試點的距離。（2）模擬存儲技術測試階段，在七十年代，高壓模擬存儲示波器技術的成熟帶動了電纜故障定位技術的發展，行波理論運用在測試中，高阻故障的測試更加快速，使得電纜故障檢測手段大大地向前邁進了一步。（3）數字技術測試階段，八十年代后期，在Biomation發明的數字化瞬態波形測量儀的基礎上，電纜故障定位方法產生了質的飛躍，對模擬信號進行模數轉換得到相應的數據，波形數據經過數字化濾波處理，對電纜中傳播的電壓電流行波可以進行詳細分析，這樣對電纜故障的性質有較全面的了解，而且電纜故障點的定位測量可以達到相當高的精度，這也是目前電纜故障檢測領域內主流產品采用的主要方法。

近年來，還有許多新穎的測距方法被提出，如優化方法、卡爾曼濾波技術、模式識別技術、概率和統計決策、模糊理論和光纖測距等方法[2]，目前多處于研究階段。

電纜的故障是很復雜的，目前還沒有一種萬能的儀器可以檢測所有的故障。按其主要功能可分為以下幾類：（1）簡單便攜式檢測設備。這類設備結構簡單、功能單一，是較早期的產品。國外的T510便攜式電纜故障遙測儀就屬于這類產品，它采用脈沖反射法，由電池驅動，正常使用3個月，最大工作距離為3km，精度為1.6%，我國科匯公司生產的T-COl也屬于這類產品。（2）有一定附加功能的檢測設備。這類產品可以對檢測資料進行簡單的處理，并有一定的附加功能。英國百考泰思特（VlCCOTEST）公司的通信故障遙測儀器屬于這類設備，它的檢測范圍為20km，精度為1%，檢測的結果也可直接打印，也可輸入PC機存儲、分析，是目前較先進的儀器。國內的同類產品有武漢的桑迪電子儀器公司WY系列的WY51313電纜故障路徑探測儀，它利用脈沖反射法的基本原理，可自動定位故障點，并有發訊功能。它的檢測距離為3km，分辨率為1%。此外國內淄博通信電器有限公司的TC98通信電纜障礙測試儀、TCO2市話電纜線路障礙測試儀；成都華泰儀器有限公司的DLC、DXC和GTA-2等測試儀都屬于此類檢測設備。（3）功能強勁的檢測系統。這一類設備大多由前臺檢測、數據傳輸、后臺控制處理等部分構成。具有狀態資料的采集、傳輸、處理的功能。意大利的尼考特拉（NlCOTRA）電纜監控系統屬于這類設備，它是近幾年才引進我國的電信市話維護的高技術設備，主要用于充氣電纜的檢測。系統有檢測控制中心、數據采集器單元DSA-800、傳感器系統、全自動電子干燥系統、電子流量配氣單元五部分組成。它通過數據傳輸、定時檢測、自動檢測、實時操作等基本操作，可完成電纜氣壓值的測定、估測電纜漏氣點等檢測功能，并警告維護人員，而且在建立的系統數據庫中可存有線路的技術資料和維修檔案，極大地方便了維護人員和工程技術人員對線路的維護和改造。這套系統改變了傳統的充氣維護模式，有效地提高了線路設備的維護質量和管理水平。

可見隨著技術不斷提高，測距的精度和實用性也在不斷的提高[3]。但行波測距法還是存在無方向性、出口短路有死區、硬件造價高等問題。由于故障的復雜性，現行設備不能針對所有的類型的故障，而且存在測量精度和造價的矛盾。

參考文獻：

[1]汪梅.電纜線路故障自適應預報系統[J].長安大學學報，2004，24（3）：104-107.

[2]董新洲，賀家李，葛耀中.小波變換在故障檢測中的應用[J].繼電器，1998，26（5）：1-4

[3]刁彥華，陳國通.小波變換在電纜故障精確定位中的研究[J].儀器儀表學報，2003，24（4）：17-18.

[作者簡介]李明（1982-），男，河北省邯鄲人，北京京僑通信工程設計院有限公司石家莊分公司，職稱助理工程師，碩士研究生，研究方向：傳輸與接入；宋斌（1797-），男，吉林公主嶺人，中國白城兵器試驗中心，工程師，學士學位，彈藥試驗專業。