本發(fā)明涉及電力設備檢測技術領域，尤其是涉及一種單芯電力電纜的故障行波測距方法。

背景技術：

隨著技術進步和供電質量要求的提高，電力電纜在電網中所占的比例越來越大，在一些城市的市區(qū)已經逐步取代架空線路，并向高電壓等級發(fā)展。隨著電纜數量的增多及運行時間的延長，電纜故障的發(fā)生愈加頻繁。如何準確、迅速判定電力電纜的故障點位置是及時修復電力電纜、提高供電可靠性的前提保證。

電力電纜的故障點定位，一般需要進行故障診斷、故障測距和精確定點三個步驟。其中，故障診斷可以通過高壓試驗進行；精確定點一般采用聲頻或其他頻率感應技術。故障測距也叫故障粗測，是指在電纜的一端或兩端使用適當的儀器，對故障電纜線芯施加測試信號，或者在線測量、分析故障信息，初步確定故障點到某一端的距離，為精確定點提供范圍信息。電力電纜的故障測距方法很多，總體上可分為行波法和阻抗法兩類，根據電纜運行狀態(tài)，又分為離線測距和在線測距。為了盡快準確地找到電力電纜故障點，減少地面開挖等工程量和停電時間，故障行波測距技術得到了廣泛應用。

行波法利用高電壓對電纜故障進行電擊穿，測量故障處擊穿放電的電脈沖從故障點到測試點的時間就可計算故障點距離。故障行波測距不受故障點過渡電阻、線路結構等因素的影響，且測距精度高，因此得到了更為廣泛的應用。

通常35kV及以下電力電纜和控制通信電纜采用三芯或多芯(低壓電力電纜或增加中性線、保護線等成為四芯、五芯電纜)結構，電 纜芯線外部合成磁場較弱，可以采用磁性保護材料。電纜中間接頭屏蔽保護層通常直接相連并不接地，中間接頭波阻抗變化很小，因此，電纜全長波阻抗基本不變，中間接頭對故障測距行波信號的折反射非常弱，不影響信號的識別和判斷。行波測距法在三芯以上電力電纜和控制通信電纜中得到了廣泛的應用，并且利用即將損壞的電纜運行時的弱放電信號，開發(fā)了在線測距或稱電纜預警技術。

35kV及以上電力電纜由于制造和施工原因，一般采用單芯電力電纜，尤其是110kV以上的電力電纜。對于較長的單芯電力電纜，為了避免絕緣外護層擊穿，相關規(guī)程要求較長的電力電纜線路，電纜應分成3的倍數段，金屬護層在每一個中間接頭進行交叉互聯，通過保護器接地，以保證金屬護層感應電壓不超過50V，并減少過電壓危害。根據分析，單芯電力電纜中間接頭處金屬護層交叉互聯后，理論上相當于電纜的絕緣層電場與外部空氣電場串聯，電纜波阻抗在中間接頭處變的很大。因此，行波信號在單芯電力電纜中間接頭交叉互聯處會發(fā)生嚴重折反射，使得傳統(tǒng)的行波測距技術發(fā)生嚴重誤判、無法順利實現?，F場實際經驗表明，從測試點看去，在具有交叉互聯中間接頭的單芯電力電纜第一個中間接頭后的故障點，行波測距儀會判斷為故障點位置是第一個中間接頭，行波測距法針對單芯電力電纜實際上是很難實際應用的，包括在線和離線的方法。

技術實現要素：

基于上述問題，本發(fā)明提供一種單芯電力電纜的故障行波測距方法，將單芯電力電纜中間接頭交叉互聯處的金屬護層接入電容器或直接接地，能夠基本消除此處波阻抗的變化，消除行波信號在此處的折反射，從而使得在進行故障行波測距時，故障行波信號能夠全線傳輸，實現單芯電力電纜的全線故障行波測距。

為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種單芯電力電纜的故障行波測距方法，其特征在于，包括：

將行波測距裝置接入到所述單芯電力電纜；

消除所述單芯電力電纜的中間接頭的交叉互聯產生的波阻抗變化；

通過所述行波測距裝置對所述單芯電力電纜進行故障測距。

其中，所述消除所述單芯電力電纜的中間接頭的交叉互聯產生的波阻抗變化，具體包括：

將所述單芯電力電纜中間接頭的金屬護層直接接地、將所述單芯電力電纜中間接頭處的金屬護層通過第一電容器接地或在所述單芯電力電纜中間接頭的同相的兩段金屬護層之間串聯第二電容器。

其中，所述單芯電力電纜中間接頭的金屬護層直接接地，具體包括：

將所述護層保護器短路接地，所述單芯電力電纜中間接頭的金屬護層直接接地。

其中，將所述單芯電力電纜中間接頭處的金屬護層通過第一電容器接地，具體包括：所述單芯電力電纜中間接頭的金屬護層與地之間串聯所述第一電容器，將所述第一電容器與所述護層保護器并聯接地。

其中，所述通過所述行波測距裝置對所述單芯電力電纜進行故障檢測，具體包括：

在高壓下對所述單芯電力電纜進行故障點擊穿；

所述單芯電力電纜產生故障高頻脈沖行波信號；

采集所述高頻脈沖行波信號；

根據所述高頻脈沖行波信號檢測所述故障點的位置信息。

本發(fā)明的單芯電力電纜的故障行波測距方法，基于行波測距的原理，將單芯電力電纜中間接頭交叉互聯處的金屬護層接入電容器或直接接地，短路電纜中間接頭的交叉互聯引起的金屬護層與地之間的電場，能夠基本消除此處波阻抗的變化，消除行波信號在此處 的折反射，從而使得在進行故障行波測距時，故障行波信號能夠全線傳輸，實現單芯電力電纜的全線故障行波測距。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明的單芯電力電纜的故障行波測距方法的流程圖。

圖2示出了本發(fā)明的故障行波測距方法的第一實施例的電容器的連接示意圖。

圖3示出了本發(fā)明的故障行波測距方法的第二實施例的電容器的連接示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1示出了本發(fā)明的單芯電力電纜的故障行波測距方法的流程圖。

參照圖1，本發(fā)明的一種單芯電力電纜的故障行波測距方法，具體包括步驟：

S1、將行波測距裝置接入到所述單芯電力電纜；

S2、消除所述單芯電力電纜的中間接頭的交叉互聯產生的波阻抗變化；

S3、通過所述行波測距裝置對所述單芯電力電纜進行故障測距。

本發(fā)明的實施例中，行波測距裝置可以采用單端或雙端、在線或離線、一次或多次脈沖、直流脈沖或交流正弦波或混合波形電壓，在此不做具體限制。

另外，步驟S2，消除所述單芯電力電纜的中間接頭的交叉互聯產生的波阻抗變化，具體包括：

將所述單芯電力電纜中間接頭的金屬護層直接接地、將所述單芯電力電纜中間接頭處的金屬護層通過第一電容器接地或在所述單芯電力電纜中間接頭的同相的兩段金屬護層之間串聯第二電容器。

上述方法中，將單芯電力電纜的中間接頭的金屬護層直接或間接接地，可以短路電纜中間接頭的交叉互聯引起的金屬護層與地之間的電場，能夠基本消除此處波阻抗的變化，消除行波信號在此處的折反射，從而使得在進行故障行波測距時，故障行波信號能夠全線傳輸。

以下通過具體實施例詳細描述本發(fā)明的故障行波測距方法。

圖2示出了本發(fā)明的故障行波測距方法的第一實施例的電容器的連接示意圖。

在一個實施例中，如圖2所示，單芯電力電纜的中間接頭的金屬護層通過交叉互聯連接線10分別連接到護層保護器20的一端，護層保護器20的另一端接地，并且電容器30并聯連接到護層保護器20。

上述實施例中，電容器30的容量選擇使得對于行波信號，阻抗接近于0；對于工頻感應電壓或試驗頻率電壓，如振蕩波或變頻試驗電源，阻抗相對較大，以避免影響電纜正常運行或試驗狀態(tài)。

具體地，在電纜波阻抗Z_c＝50Ω、工頻f₀＝50Hz和行波最低頻f_w＝10kHz條件下，電容器容量選擇：

對行波頻率阻抗很小，即如取0.05Z_c即2.5Ω，則電容器

對于工頻阻抗，電容器阻抗

最大電容電流，按照最大感應電壓50V計算

電容器對于電纜故障行波信號的阻抗很小，而對于工頻信號的阻抗很大，使得中間接頭的波阻抗空氣部分被短接，波阻抗變化很小，故障行波信號幾乎不發(fā)生折反射而順利通過。

圖3示出了本發(fā)明的故障行波測距方法的第二實施例的電容器的連接示意圖。

在另一個實施例中，如圖3所示，單芯電力電纜中間接頭的金屬護層通過交叉互聯連接線10后串聯到電容器40，然后電容器40連接到護層保護器20的一端，護層保護器20的另一端接地。

上述實施例中，同樣地在電纜波阻抗Z_c＝50Ω、工頻f₀＝50Hz和行波最低頻f_w＝10kHz條件下，電容器容量選擇：

對行波頻率阻抗很小，即如取0.1Z_c即5Ω，則電容器

對于工頻阻抗，電容器阻抗

最大電容電流，按照最大感應電壓50V計算

基于上述，本實施中的電容器對于電纜故障行波信號的阻抗很小，而對于工頻信號的阻抗很大，使得中間接頭的交叉互聯的波阻抗被短接，波阻抗變化很小，故障行波信號可以順利通過。

在本發(fā)明的又一個實施例中，步驟S2中，消除單芯電力電纜的中間接頭的交叉互聯產生的波阻抗變化，也可以為：將所述單芯電力電纜的中間接頭的金屬護層直接接地。

本實施例中，金屬護層直接接地相當于物理上將金屬護層分相直聯接地，此種方式更有利于行波傳輸，但金屬護層直接接地在電纜正常運行時會影響接地回流線的電流，因此本實施例的方案適用于停電試驗時進行故障行波測距。

另外，本發(fā)明的步驟S3在一個實施例中可以為：

在高壓下對所述單芯電力電纜進行故障點擊穿；

所述單芯電力電纜產生故障高頻脈沖行波信號；

采集所述高頻脈沖行波信號；

根據所述高頻脈沖行波信號檢測所述故障點的位置信息。

但是本發(fā)明的步驟S3的行波測距方法并不限于上述實施例，任意適用于本發(fā)明的行波測距方法的具體過程均適用于本發(fā)明。

本發(fā)明的故障行波測距方法，基于行波測距的原理，通過單芯電力電纜的金屬護層交叉互聯處接地或接入電容器，短路電纜中間接頭的交叉互聯引起的金屬護層與地之間的電場，基本消除電纜在此處的波阻抗變化，避免了故障行波信號的折反射，使得電纜故障行波信號可以順利通過中間接頭，從而可以實現單芯電力電纜故障的離線或在線行波測距。

以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的具體實施技術方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的技術人員應 當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。