一种电缆故障定位的方法和装置的制造方法
一种电缆故障定位的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种电缆故障定位的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 电缆故障一般是永久故障，再次重合会对电缆产生较大的损伤，必须及时查找并 修复，但对于电缆故障位置的查找和维修耗时较长，对供电的持续性要求非常不利，而传统 的故障距离测量方法又无法精确定位故障位置。因此对于较多使用多级串供电缆的大城 市，因其负荷的重要性，精确测量故障位置、尽快恢复供电，对提高供电系统的可靠性具有 重大意义。
[0003] 当前，现有技术一般通过基于阻抗测量原理的单端故障测距方法、基于线路双端 电器量的双端测距方法和行波法等方法实现电缆故障定位。基于阻抗测量原理的单端故障 测距方法受过渡电阻及负荷影响较大。基于双端电气量的双端测距方法必须获得故障线路 两侧的电压电流量，由于串供电缆系统当中存在较多接头连接，因此双端电气量或者单端 电气量不一定能满足测距要求。而行波法应用于多级串供电缆线路时，由于反射接点多会 导致精度很差，且该技术的应用造价较高。综上，现有技术无法实现对多级串供电缆故障的 精确定位。
[0004] 针对上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种电缆故障定位的方法和装置，以至少解决现有技术中电 缆故障定位不够精确的技术问题。
[0006] 根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电缆故障定位的方法，该方法包括：接 收光互感器测量电缆的电流信息，并根据电流信息确定电缆的电缆故障区段；获取电缆故 障区段的电压信息；根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置。
[0007] 进一步地，电缆包括若干段连续的电缆区段，其中，在接收光互感器测量电缆的电 流信息之前，方法还包括：在电缆的电缆区段上设置光互感器，其中，各个光互感器连续地 设置在电缆上；控制光互感器采集电缆的各个电缆区段的电流信息；其中，每个光互感器 采集一段电缆区段的电流信息。
[0008] 进一步地，电流信息包括各相差动电流、制动电流和差动电流定值，其中，根据电 流信息确定电缆故障区段包括：若电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定 值满足第一公式，则确定该电缆区段为电缆故障区段；其中，第一公式为 Ia>?>ISet，①=A，B，C，为各相差动电流、I _为制动电流、I Srt为差动电流定值以及k为 比例制动系数，〇= A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。
[0009] 进一步地，获取电缆故障区段的电压信息包括：通过线路递推算法基于电缆两端 的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的电压；其中，通过线路递推算法 基于电缆两端的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段的电压包括：通过第二 公式确定电缆故障区段的电压4,其中，第二公式为
其中， 电缆包括n段电缆区段，为第i段电缆区段的电流，Zi为第i段电缆区段的阻抗，第m段 电缆区段为与电缆故障区段相邻的电缆区段。
[0010] 进一步地，根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置包括：若 电缆的电缆参数均匀，则根据电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位电 缆故障区段的电缆故障点；其中，根据电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻 抗定位电缆故障区段的电缆故障点包括：若电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、 电缆阻抗和故障点距离电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定电缆故障区段中 电缆故障点的位置；其中，第三公式为U D= IDXZu+IfXR^UE= IEX仏^^+^父^并根 据第三公式得到Zu= (Id+IJHx(UD-UE+IEZJ，UD为电缆故障区段一端的电压，I D为电缆故 障区段电压为UD的一端的电流，UE为电缆故障区段另一端的电压，I E为电缆故障区段电压 为4的一端的电流，电缆故障区段的电阻阻抗，1^为电缆故障区段的过渡电阻，Zu为 电缆故障区段中的故障点距离电缆故障区段电压为U D的一端的距离。
[0011] 进一步地，在电缆的电缆区段上设置光互感器包括：若电缆的电缆参数均匀，则按 照预设距离在电缆上设置光互感器；若电缆的电缆参数不均匀，在电缆中电缆参数变化的 位置安装光电流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0012] 根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电缆故障定位的装置，该装置包括： 处理单元，用于接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据电流信息确定电缆的电缆故障 区段；获取单元，用于获取电缆故障区段的电压信息；确定单元，用于根据电压信息和电流 信息确定电缆故障区段中故障点的位置。
[0013] 进一步地，该装置还包括：设置单元，用于在电缆的电缆区段上设置光互感器，其 中，各个光互感器连续地设置在电缆上；控制单元，用于控制光互感器采集电缆的各个电缆 区段的电流信息；其中，每个光互感器采集一段电缆区段的电流信息。
[0014] 进一步地，处理单元包括：第一确定子单元，用于若电缆区段的各相的差动电流、 制动电流和差动电流定值满足第一公式，则确定该电缆区段为电缆故障区段；其中，第一公 式为I CD?>kXIKCI)且I CDcp>ISet，①=A, B, C，ICDCP为各相差动电流、I Kcp为制动电流、I Set为差 动电流定值以及k为比例制动系数，〇= A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。
[0015] 进一步地，获取单元包括：第二确定子单元，用于通过线路递推算法基于电缆两端 的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的电压；其中，第二确定子单元 包括：第一确定模块，用于通过第二公式确定电缆故障区段的电压4 ,其中，第二公式为：
其中，电缆包括n段电缆区段，为第i段电缆区段的电流，Zi ? 为第i段电缆区段的阻抗，第m段电缆区段为与电缆故障区段相邻的电缆区段。
[0016]进一步地，确定单元包括：定位子单元，用于若电缆的电缆参数均匀，则根据电缆 故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位电缆故障区段的电缆故障点；其中， 定位子单元包括：第二确定模块，用于若电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电缆 阻抗和故障点距离电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定电缆故障区段中电缆 故障点的位置；其中，第三公式为U D= IDXZu+IfXR^UE= IEX (Z^Zj+IfXRf，并根据第 三公式得到zu= (Id+IJHx(UD-UE+IEZJ，UD为电缆故障区段一端的电压，I D为电缆故障区 段电压为UD的一端的电流，U E为电缆故障区段另一端的电压，I E为电缆故障区段电压为u E 的一端的电流，A为电缆故障区段的电阻阻抗，Rf为电缆故障区段的过渡电阻，Zu为电缆 故障区段中的故障点距离电缆故障区段电压为U D的一端的距离。
[0017] 进一步地，设置单元包括：第一设置子单元，用于若电缆的电缆参数均匀，则按照 预设距离在电缆上设置光互感器；第二设置子单元，用于若电缆的电缆参数不均匀，在电缆 中电缆参数变化的位置安装光电流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆 参数均匀。
[0018] 在本发明实施例中，通过接收光互感器测量电缆的电流信息确定电缆的电缆故障 区段；并通过获取电缆故障区段的电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置 实现了多级串供电缆故障位置的精确定位，解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技 术问题。此外，在本发明实施例中，实现本发明技术方案的硬件设备都是普通的电气设备， 在工程造价和技术可靠性上相较于现有技术中的部分方法实现了进一步优化。
【附图说明】
[0019] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 图1是根据本发明实施例的一种可选的电缆故障定位的方法的流程示意图；
[0021] 图2是根据本发明实施例的一种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0022] 图3是根据本发明实施例的另一种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0023] 图4是根据本发明实施例的又一种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0024] 图5是根据本发明实施例的第四种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0025] 图6是根据本发明实施例的第五种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0026] 图7是根据本发明实施例的第六种可选的电缆故障定位的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是 本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范 围。
[0028] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第 二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用 的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或 描述的那些以外的顺序实施。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于 覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限 于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产 品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029] 实施例1
[0030] 根据本发明实施例，提供了一种电缆故障定位的方法，如图1所示，该方法包括：
[0031] 步骤S102:接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据电流信息确定电缆的电缆 故障区段；
[0032] 步骤S104:获取电缆故障区段的电压信息；
[0033] 步骤S106 :根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置。
[0034] 在本发明实施例中，通过接收光互感器测量电缆的电流信息确定电缆的电缆故障 区段；并通过获取电缆故障区段的电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置 实现了多级串供电缆故障位置的精确定位，解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技 术问题。
[0035] 在本发明实施例中，电缆故障的类型可以但不限于是以下之一：接地、短路和断线 等。其中，导致电缆出现故障的原因可以是绝缘降低而被击穿。
[0036] 可选地，电缆区段可以是依据预设单位长度将电缆划分成的连续区段，电缆故障 区段为电缆故障点所在的电缆区段，电缆故障区段可以为电缆区段中的任意一段。
[0037] 可选地，光互感器可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的 二次电流，并具有保护、电流测量等用途。光互感器可以但不限于是以下之一：光学电流互 感器或光电式电流互感器。
[0038] 可选地，电缆包括若干段连续的电缆区段，其中，在接收光互感器测量电缆的电流 信息之前，方法还包括：在电缆的电缆区段上设置光互感器，其中，各个光互感器连续地设 置在电缆上；控制光互感器采集电缆的各个电缆区段的电流信息；其中，每个光互感器采 集一段电缆区段的电流信息。
[0039] 可选地，在电缆的电缆区段上设置光互感器，光互感器的安装方式可以但不限于 是以下之一：贯穿式、支柱式、母线式或套管式。
[0040] 可选地，电流信息包括各相差动电流、制动电流和差动电流定值，其中，根据电 流信息确定电缆故障区段包括：若电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定 值满足第一公式，则确定该电缆区段为电缆故障区段；其中，第一公式为 Ia>?>ISet，①=A，B，C，为各相差动电流、I _为制动电流、I Srt为差动电流定值以及k为 比例制动系数，〇= A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。
[0041] 可选地，各相差动电流、制动电流和差动电流定值属于电流差动保护范畴，电流差 动保护是输入的两端电流互感器的电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。保 护范围在输入的两端电流互感器之间的设备（可以是电缆线路，发电机，电动机，变压器等 电气设备）。电流差动保护是继电保护中的一种保护。正相序是A超前B，B超前C各是120 度。反相序（即是逆相序）是A超前C，C超前B各是120度。
[0042] 可选地，获取电缆故障区段的电压信息包括：通过线路递推算法基于电缆两端的 电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的电压；其中，通过线路递推算法基 于电缆两端的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段的电压包括：通过第二公 式确定电缆故障区段的电压A ,其中，第二公式为：
其中，电 缆包括n段电缆区段，丨，为第i段电缆区段的电流，Zi为第i段电缆区段的阻抗，第m段电 缆区段为与电缆故障区段相邻的电缆区段。
[0043] 可选地，获取电缆故障区段的电压信息包括：由于电压互感器一般位于多级串供 线路的始端与末端，发生故障区段的线路两侧可能无电压信息，因此需要通过线路递推算 法基于电缆两端的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的电压。
[0044] 可选地，根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置包括：若电 缆的电缆参数均勾，则根据电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位电缆 故障区段的电缆故障点；其中，根据电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗 定位电缆故障区段的电缆故障点包括：若电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电 缆阻抗和故障点距离电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定电缆故障区段中电 缆故障点的位置；其中，第三公式为U D= IDXZu+IfXR^UE= IEX仏^^+^父^并根据 第三公式得到zu= (id+i^hx(UD_UE+IEZJ，UD为电缆故障区段一端的电压，I D为电缆故障 区段电压为UD的一端的电流，UE为电缆故障区段另一端的电压，1 ￡为电缆故障区段电压为 4的一端的电流，Z 电缆故障区段的电阻阻抗，R fS电缆故障区段的过渡电阻，Zu为电 缆故障区段中的故障点距离电缆故障区段电压为UD的一端的距离。
[0045] 可选地，电缆参数可以包括：特性阻抗、电容、衰减等，电缆参数具有反映电缆特性 和可被数值表征的双重属性。在本实施例中，电缆参数均匀是指反映某一或某些电缆特性 的电缆参数在数值上表现为平稳的线性变化或者为固定数值。
[0046] 可选地，在电缆的电缆区段上设置光互感器包括：若电缆的电缆参数均匀，则按照 预设距离在电缆上设置光互感器；若电缆的电缆参数不均匀，在电缆中电缆参数变化的位 置安装光电流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0047] 可选地，光电流互感器的作用可以是把数值较大的一次电流通过一定的变比转换 为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。相较于普通的电流互感器，光电流互 感器具有非常显著的优点和经济性，例如无饱和状态，重量轻，体积小，精度高，无地磁影 响，频带宽，线性度好，绝缘水平高，动态测量范围大等。
[0048] 可选地，若电缆的电缆参数均匀，则按照预设距离在电缆上设置光互感器的方法 可以是按照预设单位长度将电缆划分成连续区段，将光互感器设置在相邻两个电缆区段的 连接处。
[0049] 可选地，若电缆的电缆参数不均匀，在电缆中电缆参数变化的位置安装光电流互 感器的方法可以是采集电缆上不同位置的电缆参数，并确定一个或数个位置的电缆参数呈 现参数数值大小变化趋势，则在电缆中电缆参数变化的位置安装光电流互感器，以使各个 光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0050]在本发明实施例中，通过接收光互感器测量电缆的电流信息确定电缆的电缆故障 区段；并通过获取电缆故障区段的电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置 实现了多级串供电缆故障位置的精确定位，解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技 术问题。此外，在本发明实施例中，实现本发明技术方案的硬件设备都是普通的电气设备， 在工程造价和技术可靠性上相较于现有技术中的部分方法实现了进一步优化。
[0051] 实施例2
[0052]根据本发明实施例，提供了一种电缆故障定位的装置，如图2所示，该装置包括：
[0053] 处理单元202,用于接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据电流信息确定电缆 的电缆故障区段；
[0054] 获取单元204,用于获取电缆故障区段 的电压信息；
[0055] 确定单元206,用于根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置。
[0056] 在本发明实施例中，电缆故障的类型可以但不限于是以下之一：接地、短路和断线 等。其中，导致电缆出现故障的原因可以是绝缘降低而被击穿。
[0057] 可选地，电缆区段可以是依据预设单位长度将电缆划分成的连续区段，电缆故障 区段为电缆故障点所在的电缆区段，电缆故障区段可以为电缆区段中的任意一段。
[0058] 可选地，光互感器可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的 二次电流，并具有保护、电流测量等用途。光互感器可以但不限于是以下之一：光学电流互 感器或光电式电流互感器。
[0059] 可选地，如图3所示，该装置还包括：
[0060] 设置单元302,用于在电缆的电缆区段上设置光互感器，其中，各个光互感器连续 地设置在电缆上；
[0061] 控制单元304,用于控制光互感器采集电缆的各个电缆区段的电流信息；
[0062] 其中，每个光互感器采集一段电缆区段的电流信息。
[0063] 可选地，设置单元302在电缆的电缆区段上设置光互感器，光互感器的安装方式 可以但不限于是以下之一：贯穿式、支柱式、母线式或套管式。
[0064] 可选地，如图4所示，处理单元202还包括：
[0065] 第一确定子单元，用于若电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定值 满足第一公式，则确定该电缆区段为电缆故障区段；
[0066]其中，第一公式为1〇1(1)>1^11；(1)且1 〇)(1)>1^，0)=六，8，(：，1〇)(1)为各相差动电流、11；(1) 为制动电流、ISet为差动电流定值以及k为比例制动系数，〇= A，B，C为三相交流电中的A 相、B相和C相。
[0067] 可选地，各相差动电流、制动电流和差动电流定值属于电流差动保护范畴，电流差 动保护是输入的两端电流互感器的电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。保 护范围在输入的两端电流互感器之间的设备（可以是电缆线路，发电机，电动机，变压器等 电气设备）。电流差动保护是继电保护中的一种保护。正相序是A超前B，B超前C各是120 度。反相序（即是逆相序）是A超前C，C超前B各是120度。
[0068] 可选地，如图5所示，获取单元204包括：
[0069] 第二确定子单元502,用于通过线路递推算法基于电缆两端的电压、各个电缆区段 的电流信息确定电缆故障区段两端的电压
[0070] 其中，第二确定子单元502包括：
[0071] 第一确定模块504,用于通过第二公式确定电缆故障区段的电压&，其中，第二 公式为：
[0073] 其中，电缆包括n段电缆区段，h为第i段电缆区段的电流，Zi为第i段电缆区段 的阻抗，第m段电缆区段为与电缆故障区段相邻的电缆区段。
[0074] 可选地，获取单元204获取电缆故障区段的电压信息包括：由于电压互感器一般 位于多级串供线路的始端与末端，发生故障区段的线路两侧可能无电压信息，因此需要通 过线路递推算法基于电缆两端的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的 电压。
[0075]可选地，如图6所示，确定单元206包括：
[0076]定位子单元602,用于若电缆的电缆参数均匀，则根据电缆故障区段两端的电压、 电流、过渡电阻和电缆阻抗定位电缆故障区段的电缆故障点；
[0077] 其中，定位子单元602包括：
[0078] 第二确定模块604,用于若电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电缆阻抗 和故障点距离电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定电缆故障区段中电缆故障 点的位置；
[0079]其中，第三公式为UD= IDXZLX+IfXR^UE= IEX (ZL_ZLX)+IfXRf，并根据第三公 式得到zu= (I D+iErx (UD-UE+IEZJ，UD为电缆故障区段一端的电压，ID为电缆故障区段电 压为UD的一端的电流，u E为电缆故障区段另一端的电压，iE为电缆故障区段电压SUE的一 端的电流，A为电缆故障区段的电阻阻抗，R f为电缆故障区段的过渡电阻，Zu为电缆故障 区段中的故障点距离电缆故障区段电压为U D的一端的距离。
[0080]可选地，电缆参数可以包括：特性阻抗、电容、衰减等，电缆参数具有反映电缆特性 和可被数值表征的双重属性。在本实施例中，电缆参数均匀是指反映某一或某些电缆特性 的电缆参数在数值上表现为平稳的线性变化或者为固定数值。
[0081] 可选地，如图7所示，设置单元302包括：
[0082] 第一设置子单元702,用于若电缆的电缆参数均匀，则按照预设距离在电缆上设置 光互感器；
[0083] 第二设置子单元704,用于若电缆的电缆参数不均匀，在电缆中电缆参数变化的位 置安装光电流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0084]可选地，光电流互感器的作用可以是把数值较大的一次电流通过一定的变比转换 为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。相较于普通的电流互感器，光电流互 感器具有非常显著的优点和经济性，例如无饱和状态，重量轻，体积小，精度高，无地磁影 响，频带宽，线性度好，绝缘水平高，动态测量范围大等。
[0085]可选地，若电缆的电缆参数均匀，则第一设置子单元702按照预设距离在电缆上 设置光互感器的方法可以是按照预设单位长度将电缆划分成连续区段，将光互感器设置在 相邻两个电缆区段的连接处。
[0086]可选地，若电缆的电缆参数不均匀，第二设置子单元704在电缆中电缆参数变化 的位置安装光电流互感器的方法可以是采集电缆上不同位置的电缆参数，并确定一个或数 个位置的电缆参数呈现参数数值大小变化趋势，则在电缆中电缆参数变化的位置安装光电 流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0087]在本发明实施例中，通过接收光互感器测量电缆的电流信息确定电缆的电缆故障 区段；并通过获取电缆故障区段的电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置 实现了多级串供电缆故障位置的精确定位，解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技 术问题。此外，在本发明实施例中，实现本发明技术方案的硬件设备都是普通的电气设备， 在工程造价和技术可靠性上相较于现有技术中的部分方法实现了进一步优化。
[0088] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施 例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多 情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有 技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品录入在一个录入 介质（如R0M/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计 算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的用户信息录入的方法。
[0089] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0090] 上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品 销售或使用时，可以录入在上述计算机可读取的录入介质中。基于这样的理解，本发明的技 术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软 件产品的形式体现出来，该计算机软件产品录入在录入介质中，包括若干指令用以使得一 台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例 所述方法的全部或部分步骤。
[0091] 在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有 详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0092] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方 式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一 种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者 可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之 间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连 接，可以是电性或其它的形式。< br>[0093] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个 网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目 的。
[0094] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以 是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单 元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0095] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种电缆故障定位的方法，其特征在于，包括： 接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据所述电流信息确定所述电缆的电缆故障区 段； 获取所述电缆故障区段的电压信息； 根据所述电压信息和所述电流信息确定所述电缆故障区段中故障点的位置。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电缆包括若干段连续的电缆区段，其 中，在接收光互感器测量电缆的电流信息之前，所述方法还包括： 在所述电缆的电缆区段上设置所述光互感器，其中，各个所述光互感器连续地设置在 所述电缆上； 控制所述光互感器采集所述电缆的各个所述电缆区段的电流信息； 其中，每个所述光互感器采集一段所述电缆区段的电流信息。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电流信息包括各相差动电流、制动电 流和差动电流定值，其中，根据所述电流信息确定所述电缆故障区段包括： 若所述电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定值满足第一公式，则确定 该电缆区段为所述电缆故障区段； 其中，所述第一公式为ICDi)>kX 1_且I CDi)>ISrt，Φ = A，B，C，所述Imtp为所述各相差动 电流、所述1_为所述制动电流、所述I所述差动电流定值以及所述k为比例制动系数， 所述Φ =A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述电缆故障区段的电压信息包括： 通过线路递推算法基于所述电缆两端的电压、各个所述电缆区段的电流信息确定所述 电缆故障区段两端的电压； 其中，通过线路递推算法基于所述电缆两端的电压、各个所述电缆区段的电流信息确 定所述电缆故障区段的电压包括： 通过第二公式确定所述电缆故障区段的电压&，其中，所述第二公式为：其中，所述电缆包括η段所述电缆区段，i,为第i段所述电缆区段的电流，所述Zi为第 i段所述电缆区段的阻抗，第m段所述电缆区段为与所述电缆故障区段相邻的电缆区段。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 根据所述电压信息和所述电流信息确定所述电缆故障区段中故障点的位置包括：若所 述电缆的电缆参数均勾，则根据所述电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗 定位所述电缆故障区段的电缆故障点； 其中，根据所述电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位所述电缆故 障区段的电缆故障点包括： 若所述电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电缆阻抗和故障点距离所述电 缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定所述电缆故障区段中所述电缆故障点的位 置； 其中，所述第三公式为Ud= IDXZu+IfXR^UE= IeX (Z^Zu)+IfXRf，并根据所述第 三公式得到Zu= (I JIeK1X (UD-UE+IEZJ，所述Ud为所述电缆故障区段一端的电压，所述I D为所述电缆故障区段电压为Ud的一端的电流，所述UeS所述电缆故障区段另一端的电压， 所述Ie为所述电缆故障区段电压为Ue的一端的电流，所述k为所述电缆故障区段的电阻 阻抗，所述Rf为所述电缆故障区段的过渡电阻，所述Zu为所述电缆故障区段中的故障点距 离所述电缆故障区段电压为Ud的一端的距离。6. 根据权利要求2至5中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述电缆的电缆区段上 设置所述光互感器包括： 若所述电缆的电缆参数均匀，则按照预设距离在所述电缆上设置所述光互感器； 若所述电缆的电缆参数不均匀，在所述电缆中所述电缆参数变化的位置安装光电流互 感器，以使各个所述光电流互感器采集的电缆区段的所述电缆参数均匀。7. -种电缆故障定位的装置，其特征在于，包括： 处理单元，用于接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据所述电流信息确定所述电 缆的电缆故障区段； 获取单元，用于获取所述电缆故障区段的电压信息； 确定单元，用于根据所述电压信息和所述电流信息确定所述电缆故障区段中故障点的 位置。8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 设置单元，用于在所述电缆的电缆区段上设置所述光互感器，其中，各个所述光互感器 连续地设置在所述电缆上； 控制单元，用于控制所述光互感器采集所述电缆的各个所述电缆区段的电流信息； 其中，每个所述光互感器采集一段所述电缆区段的电流信息。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理单元包括： 第一确定子单元，用于若所述电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定值 满足第一公式，则确定该电缆区段为所述电缆故障区段； 其中，所述第一公式为ICDi)>kX 1_且I CDi)>ISrt，Φ = A，B，C，所述Imtp为所述各相差动 电流、所述1_为所述制动电流、所述I所述差动电流定值以及所述k为比例制动系数， 所述Φ =A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括： 第二确定子单元，用于通过线路递推算法基于所述电缆两端的电压、各个所述电缆区 段的电流信息确定所述电缆故障区段两端的电压； 其中，所述第二确定子单元包括： 第一确定模块，用于通过第二公式确定所述电缆故障区段的电压1，其中，所述第二 公式为：其中，所述电缆包括η段所述电缆区段，为第i段所述电缆区段的电流，所述Zi为第 i段所述电缆区段的阻抗，第m段所述电缆区段为与所述电缆故障区段相邻的电缆区段。11. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于， 所述确定单元包括：定位子单元，用于若所述电缆的电缆参数均匀，则根据所述电缆故 障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位所述电缆故障区段的电缆故障点； 其中，所述定位子单元包括： 第二确定模块，用于若所述电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电缆阻抗和 故障点距离所述电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定所述电缆故障区段中所 述电缆故障点的位置； 其中，所述第三公式为Ud= IDXZu+IfXR^UE= IeX (Z^Zu)+IfXRf，并根据所述第 三公式得到Zu= (I JIeK1X (UD-UE+IEZJ，所述Ud为所述电缆故障区段一端的电压，所述I D为所述电缆故障区段电压为Ud的一端的电流，所述UeS所述电缆故障区段另一端的电压， 所述Ie为所述电缆故障区段电压为Ue的一端的电流，所述k为所述电缆故障区段的电阻 阻抗，所述Rf为所述电缆故障区段的过渡电阻，所述Zu为所述电缆故障区段中的故障点距 离所述电缆故障区段电压为Ud的一端的距离。12.根据权利要求8至11中任意一项所述的装置，其特征在于，所述设置单元包括： 第一设置子单元，用于若所述电缆的电缆参数均匀，则按照预设距离在所述电缆上设 置所述光互感器； 第二设置子单元，用于若所述电缆的电缆参数不均匀，在所述电缆中所述电缆参数变 化的位置安装光电流互感器，以使各个所述光电流互感器采集的电缆区段的所述电缆参数 均匀。
【专利摘要】本发明公开了一种电缆故障定位的方法和装置。其中，该方法包括：接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据所述电流信息确定所述电缆的电缆故障区段；获取所述电缆故障区段的电压信息；根据所述电压信息和所述电流信息确定所述电缆故障区段中故障点的位置。本发明解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技术问题，实现了电缆故障的精确定位。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN104898026
【申请号】CN201510320094
【发明人】赵洋, 沈军, 刘皓, 胡习, 张 成, 张斌
【申请人】国家电网公司, 国网北京市电力公司, 南京南瑞继保工程技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月11日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种电缆故障定位的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 电缆故障一般是永久故障，再次重合会对电缆产生较大的损伤，必须及时查找并 修复，但对于电缆故障位置的查找和维修耗时较长，对供电的持续性要求非常不利，而传统 的故障距离测量方法又无法精确定位故障位置。因此对于较多使用多级串供电缆的大城 市，因其负荷的重要性，精确测量故障位置、尽快恢复供电，对提高供电系统的可靠性具有 重大意义。
[0003] 当前，现有技术一般通过基于阻抗测量原理的单端故障测距方法、基于线路双端 电器量的双端测距方法和行波法等方法实现电缆故障定位。基于阻抗测量原理的单端故障 测距方法受过渡电阻及负荷影响较大。基于双端电气量的双端测距方法必须获得故障线路 两侧的电压电流量，由于串供电缆系统当中存在较多接头连接，因此双端电气量或者单端 电气量不一定能满足测距要求。而行波法应用于多级串供电缆线路时，由于反射接点多会 导致精度很差，且该技术的应用造价较高。综上，现有技术无法实现对多级串供电缆故障的 精确定位。
[0004] 针对上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种电缆故障定位的方法和装置，以至少解决现有技术中电 缆故障定位不够精确的技术问题。
[0006] 根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电缆故障定位的方法，该方法包括：接 收光互感器测量电缆的电流信息，并根据电流信息确定电缆的电缆故障区段；获取电缆故 障区段的电压信息；根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置。
[0007] 进一步地，电缆包括若干段连续的电缆区段，其中，在接收光互感器测量电缆的电 流信息之前，方法还包括：在电缆的电缆区段上设置光互感器，其中，各个光互感器连续地 设置在电缆上；控制光互感器采集电缆的各个电缆区段的电流信息；其中，每个光互感器 采集一段电缆区段的电流信息。
[0008] 进一步地，电流信息包括各相差动电流、制动电流和差动电流定值，其中，根据电 流信息确定电缆故障区段包括：若电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定 值满足第一公式，则确定该电缆区段为电缆故障区段；其中，第一公式为 Ia>?>ISet，①=A，B，C，为各相差动电流、I _为制动电流、I Srt为差动电流定值以及k为 比例制动系数，〇= A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。
[0009] 进一步地，获取电缆故障区段的电压信息包括：通过线路递推算法基于电缆两端 的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的电压；其中，通过线路递推算法 基于电缆两端的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段的电压包括：通过第二 公式确定电缆故障区段的电压4,其中，第二公式为
其中， 电缆包括n段电缆区段，为第i段电缆区段的电流，Zi为第i段电缆区段的阻抗，第m段 电缆区段为与电缆故障区段相邻的电缆区段。
[0010] 进一步地，根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置包括：若 电缆的电缆参数均匀，则根据电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位电 缆故障区段的电缆故障点；其中，根据电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻 抗定位电缆故障区段的电缆故障点包括：若电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、 电缆阻抗和故障点距离电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定电缆故障区段中 电缆故障点的位置；其中，第三公式为U D= IDXZu+IfXR^UE= IEX仏^^+^父^并根 据第三公式得到Zu= (Id+IJHx(UD-UE+IEZJ，UD为电缆故障区段一端的电压，I D为电缆故 障区段电压为UD的一端的电流，UE为电缆故障区段另一端的电压，I E为电缆故障区段电压 为4的一端的电流，电缆故障区段的电阻阻抗，1^为电缆故障区段的过渡电阻，Zu为 电缆故障区段中的故障点距离电缆故障区段电压为U D的一端的距离。
[0011] 进一步地，在电缆的电缆区段上设置光互感器包括：若电缆的电缆参数均匀，则按 照预设距离在电缆上设置光互感器；若电缆的电缆参数不均匀，在电缆中电缆参数变化的 位置安装光电流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0012] 根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电缆故障定位的装置，该装置包括： 处理单元，用于接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据电流信息确定电缆的电缆故障 区段；获取单元，用于获取电缆故障区段的电压信息；确定单元，用于根据电压信息和电流 信息确定电缆故障区段中故障点的位置。
[0013] 进一步地，该装置还包括：设置单元，用于在电缆的电缆区段上设置光互感器，其 中，各个光互感器连续地设置在电缆上；控制单元，用于控制光互感器采集电缆的各个电缆 区段的电流信息；其中，每个光互感器采集一段电缆区段的电流信息。
[0014] 进一步地，处理单元包括：第一确定子单元，用于若电缆区段的各相的差动电流、 制动电流和差动电流定值满足第一公式，则确定该电缆区段为电缆故障区段；其中，第一公 式为I CD?>kXIKCI)且I CDcp>ISet，①=A, B, C，ICDCP为各相差动电流、I Kcp为制动电流、I Set为差 动电流定值以及k为比例制动系数，〇= A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。
[0015] 进一步地，获取单元包括：第二确定子单元，用于通过线路递推算法基于电缆两端 的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的电压；其中，第二确定子单元 包括：第一确定模块，用于通过第二公式确定电缆故障区段的电压4 ,其中，第二公式为：
其中，电缆包括n段电缆区段，为第i段电缆区段的电流，Zi ? 为第i段电缆区段的阻抗，第m段电缆区段为与电缆故障区段相邻的电缆区段。
[0016]进一步地，确定单元包括：定位子单元，用于若电缆的电缆参数均匀，则根据电缆 故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位电缆故障区段的电缆故障点；其中， 定位子单元包括：第二确定模块，用于若电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电缆 阻抗和故障点距离电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定电缆故障区段中电缆 故障点的位置；其中，第三公式为U D= IDXZu+IfXR^UE= IEX (Z^Zj+IfXRf，并根据第 三公式得到zu= (Id+IJHx(UD-UE+IEZJ，UD为电缆故障区段一端的电压，I D为电缆故障区 段电压为UD的一端的电流，U E为电缆故障区段另一端的电压，I E为电缆故障区段电压为u E 的一端的电流，A为电缆故障区段的电阻阻抗，Rf为电缆故障区段的过渡电阻，Zu为电缆 故障区段中的故障点距离电缆故障区段电压为U D的一端的距离。
[0017] 进一步地，设置单元包括：第一设置子单元，用于若电缆的电缆参数均匀，则按照 预设距离在电缆上设置光互感器；第二设置子单元，用于若电缆的电缆参数不均匀，在电缆 中电缆参数变化的位置安装光电流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆 参数均匀。
[0018] 在本发明实施例中，通过接收光互感器测量电缆的电流信息确定电缆的电缆故障 区段；并通过获取电缆故障区段的电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置 实现了多级串供电缆故障位置的精确定位，解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技 术问题。此外，在本发明实施例中，实现本发明技术方案的硬件设备都是普通的电气设备， 在工程造价和技术可靠性上相较于现有技术中的部分方法实现了进一步优化。
【附图说明】
[0019] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 图1是根据本发明实施例的一种可选的电缆故障定位的方法的流程示意图；
[0021] 图2是根据本发明实施例的一种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0022] 图3是根据本发明实施例的另一种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0023] 图4是根据本发明实施例的又一种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0024] 图5是根据本发明实施例的第四种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0025] 图6是根据本发明实施例的第五种可选的电缆故障定位的装置结构示意图；
[0026] 图7是根据本发明实施例的第六种可选的电缆故障定位的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是 本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范 围。
[0028] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第 二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用 的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或 描述的那些以外的顺序实施。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于 覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限 于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产 品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029] 实施例1
[0030] 根据本发明实施例，提供了一种电缆故障定位的方法，如图1所示，该方法包括：
[0031] 步骤S102:接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据电流信息确定电缆的电缆 故障区段；
[0032] 步骤S104:获取电缆故障区段的电压信息；
[0033] 步骤S106 :根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置。
[0034] 在本发明实施例中，通过接收光互感器测量电缆的电流信息确定电缆的电缆故障 区段；并通过获取电缆故障区段的电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置 实现了多级串供电缆故障位置的精确定位，解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技 术问题。
[0035] 在本发明实施例中，电缆故障的类型可以但不限于是以下之一：接地、短路和断线 等。其中，导致电缆出现故障的原因可以是绝缘降低而被击穿。
[0036] 可选地，电缆区段可以是依据预设单位长度将电缆划分成的连续区段，电缆故障 区段为电缆故障点所在的电缆区段，电缆故障区段可以为电缆区段中的任意一段。
[0037] 可选地，光互感器可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的 二次电流，并具有保护、电流测量等用途。光互感器可以但不限于是以下之一：光学电流互 感器或光电式电流互感器。
[0038] 可选地，电缆包括若干段连续的电缆区段，其中，在接收光互感器测量电缆的电流 信息之前，方法还包括：在电缆的电缆区段上设置光互感器，其中，各个光互感器连续地设 置在电缆上；控制光互感器采集电缆的各个电缆区段的电流信息；其中，每个光互感器采 集一段电缆区段的电流信息。
[0039] 可选地，在电缆的电缆区段上设置光互感器，光互感器的安装方式可以但不限于 是以下之一：贯穿式、支柱式、母线式或套管式。
[0040] 可选地，电流信息包括各相差动电流、制动电流和差动电流定值，其中，根据电 流信息确定电缆故障区段包括：若电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定 值满足第一公式，则确定该电缆区段为电缆故障区段；其中，第一公式为 Ia>?>ISet，①=A，B，C，为各相差动电流、I _为制动电流、I Srt为差动电流定值以及k为 比例制动系数，〇= A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。
[0041] 可选地，各相差动电流、制动电流和差动电流定值属于电流差动保护范畴，电流差 动保护是输入的两端电流互感器的电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。保 护范围在输入的两端电流互感器之间的设备（可以是电缆线路，发电机，电动机，变压器等 电气设备）。电流差动保护是继电保护中的一种保护。正相序是A超前B，B超前C各是120 度。反相序（即是逆相序）是A超前C，C超前B各是120度。
[0042] 可选地，获取电缆故障区段的电压信息包括：通过线路递推算法基于电缆两端的 电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的电压；其中，通过线路递推算法基 于电缆两端的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段的电压包括：通过第二公 式确定电缆故障区段的电压A ,其中，第二公式为：
其中，电 缆包括n段电缆区段，丨，为第i段电缆区段的电流，Zi为第i段电缆区段的阻抗，第m段电 缆区段为与电缆故障区段相邻的电缆区段。
[0043] 可选地，获取电缆故障区段的电压信息包括：由于电压互感器一般位于多级串供 线路的始端与末端，发生故障区段的线路两侧可能无电压信息，因此需要通过线路递推算 法基于电缆两端的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的电压。
[0044] 可选地，根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置包括：若电 缆的电缆参数均勾，则根据电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位电缆 故障区段的电缆故障点；其中，根据电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗 定位电缆故障区段的电缆故障点包括：若电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电 缆阻抗和故障点距离电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定电缆故障区段中电 缆故障点的位置；其中，第三公式为U D= IDXZu+IfXR^UE= IEX仏^^+^父^并根据 第三公式得到zu= (id+i^hx(UD_UE+IEZJ，UD为电缆故障区段一端的电压，I D为电缆故障 区段电压为UD的一端的电流，UE为电缆故障区段另一端的电压，1 ￡为电缆故障区段电压为 4的一端的电流，Z 电缆故障区段的电阻阻抗，R fS电缆故障区段的过渡电阻，Zu为电 缆故障区段中的故障点距离电缆故障区段电压为UD的一端的距离。
[0045] 可选地，电缆参数可以包括：特性阻抗、电容、衰减等，电缆参数具有反映电缆特性 和可被数值表征的双重属性。在本实施例中，电缆参数均匀是指反映某一或某些电缆特性 的电缆参数在数值上表现为平稳的线性变化或者为固定数值。
[0046] 可选地，在电缆的电缆区段上设置光互感器包括：若电缆的电缆参数均匀，则按照 预设距离在电缆上设置光互感器；若电缆的电缆参数不均匀，在电缆中电缆参数变化的位 置安装光电流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0047] 可选地，光电流互感器的作用可以是把数值较大的一次电流通过一定的变比转换 为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。相较于普通的电流互感器，光电流互 感器具有非常显著的优点和经济性，例如无饱和状态，重量轻，体积小，精度高，无地磁影 响，频带宽，线性度好，绝缘水平高，动态测量范围大等。
[0048] 可选地，若电缆的电缆参数均匀，则按照预设距离在电缆上设置光互感器的方法 可以是按照预设单位长度将电缆划分成连续区段，将光互感器设置在相邻两个电缆区段的 连接处。
[0049] 可选地，若电缆的电缆参数不均匀，在电缆中电缆参数变化的位置安装光电流互 感器的方法可以是采集电缆上不同位置的电缆参数，并确定一个或数个位置的电缆参数呈 现参数数值大小变化趋势，则在电缆中电缆参数变化的位置安装光电流互感器，以使各个 光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0050]在本发明实施例中，通过接收光互感器测量电缆的电流信息确定电缆的电缆故障 区段；并通过获取电缆故障区段的电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置 实现了多级串供电缆故障位置的精确定位，解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技 术问题。此外，在本发明实施例中，实现本发明技术方案的硬件设备都是普通的电气设备， 在工程造价和技术可靠性上相较于现有技术中的部分方法实现了进一步优化。
[0051] 实施例2
[0052]根据本发明实施例，提供了一种电缆故障定位的装置，如图2所示，该装置包括：
[0053] 处理单元202,用于接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据电流信息确定电缆 的电缆故障区段；
[0054] 获取单元204,用于获取电缆故障区段 的电压信息；
[0055] 确定单元206,用于根据电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置。
[0056] 在本发明实施例中，电缆故障的类型可以但不限于是以下之一：接地、短路和断线 等。其中，导致电缆出现故障的原因可以是绝缘降低而被击穿。
[0057] 可选地，电缆区段可以是依据预设单位长度将电缆划分成的连续区段，电缆故障 区段为电缆故障点所在的电缆区段，电缆故障区段可以为电缆区段中的任意一段。
[0058] 可选地，光互感器可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的 二次电流，并具有保护、电流测量等用途。光互感器可以但不限于是以下之一：光学电流互 感器或光电式电流互感器。
[0059] 可选地，如图3所示，该装置还包括：
[0060] 设置单元302,用于在电缆的电缆区段上设置光互感器，其中，各个光互感器连续 地设置在电缆上；
[0061] 控制单元304,用于控制光互感器采集电缆的各个电缆区段的电流信息；
[0062] 其中，每个光互感器采集一段电缆区段的电流信息。
[0063] 可选地，设置单元302在电缆的电缆区段上设置光互感器，光互感器的安装方式 可以但不限于是以下之一：贯穿式、支柱式、母线式或套管式。
[0064] 可选地，如图4所示，处理单元202还包括：
[0065] 第一确定子单元，用于若电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定值 满足第一公式，则确定该电缆区段为电缆故障区段；
[0066]其中，第一公式为1〇1(1)>1^11；(1)且1 〇)(1)>1^，0)=六，8，(：，1〇)(1)为各相差动电流、11；(1) 为制动电流、ISet为差动电流定值以及k为比例制动系数，〇= A，B，C为三相交流电中的A 相、B相和C相。
[0067] 可选地，各相差动电流、制动电流和差动电流定值属于电流差动保护范畴，电流差 动保护是输入的两端电流互感器的电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。保 护范围在输入的两端电流互感器之间的设备（可以是电缆线路，发电机，电动机，变压器等 电气设备）。电流差动保护是继电保护中的一种保护。正相序是A超前B，B超前C各是120 度。反相序（即是逆相序）是A超前C，C超前B各是120度。
[0068] 可选地，如图5所示，获取单元204包括：
[0069] 第二确定子单元502,用于通过线路递推算法基于电缆两端的电压、各个电缆区段 的电流信息确定电缆故障区段两端的电压
[0070] 其中，第二确定子单元502包括：
[0071] 第一确定模块504,用于通过第二公式确定电缆故障区段的电压&，其中，第二 公式为：
[0073] 其中，电缆包括n段电缆区段，h为第i段电缆区段的电流，Zi为第i段电缆区段 的阻抗，第m段电缆区段为与电缆故障区段相邻的电缆区段。
[0074] 可选地，获取单元204获取电缆故障区段的电压信息包括：由于电压互感器一般 位于多级串供线路的始端与末端，发生故障区段的线路两侧可能无电压信息，因此需要通 过线路递推算法基于电缆两端的电压、各个电缆区段的电流信息确定电缆故障区段两端的 电压。
[0075]可选地，如图6所示，确定单元206包括：
[0076]定位子单元602,用于若电缆的电缆参数均匀，则根据电缆故障区段两端的电压、 电流、过渡电阻和电缆阻抗定位电缆故障区段的电缆故障点；
[0077] 其中，定位子单元602包括：
[0078] 第二确定模块604,用于若电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电缆阻抗 和故障点距离电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定电缆故障区段中电缆故障 点的位置；
[0079]其中，第三公式为UD= IDXZLX+IfXR^UE= IEX (ZL_ZLX)+IfXRf，并根据第三公 式得到zu= (I D+iErx (UD-UE+IEZJ，UD为电缆故障区段一端的电压，ID为电缆故障区段电 压为UD的一端的电流，u E为电缆故障区段另一端的电压，iE为电缆故障区段电压SUE的一 端的电流，A为电缆故障区段的电阻阻抗，R f为电缆故障区段的过渡电阻，Zu为电缆故障 区段中的故障点距离电缆故障区段电压为U D的一端的距离。
[0080]可选地，电缆参数可以包括：特性阻抗、电容、衰减等，电缆参数具有反映电缆特性 和可被数值表征的双重属性。在本实施例中，电缆参数均匀是指反映某一或某些电缆特性 的电缆参数在数值上表现为平稳的线性变化或者为固定数值。
[0081] 可选地，如图7所示，设置单元302包括：
[0082] 第一设置子单元702,用于若电缆的电缆参数均匀，则按照预设距离在电缆上设置 光互感器；
[0083] 第二设置子单元704,用于若电缆的电缆参数不均匀，在电缆中电缆参数变化的位 置安装光电流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0084]可选地，光电流互感器的作用可以是把数值较大的一次电流通过一定的变比转换 为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。相较于普通的电流互感器，光电流互 感器具有非常显著的优点和经济性，例如无饱和状态，重量轻，体积小，精度高，无地磁影 响，频带宽，线性度好，绝缘水平高，动态测量范围大等。
[0085]可选地，若电缆的电缆参数均匀，则第一设置子单元702按照预设距离在电缆上 设置光互感器的方法可以是按照预设单位长度将电缆划分成连续区段，将光互感器设置在 相邻两个电缆区段的连接处。
[0086]可选地，若电缆的电缆参数不均匀，第二设置子单元704在电缆中电缆参数变化 的位置安装光电流互感器的方法可以是采集电缆上不同位置的电缆参数，并确定一个或数 个位置的电缆参数呈现参数数值大小变化趋势，则在电缆中电缆参数变化的位置安装光电 流互感器，以使各个光电流互感器采集的电缆区段的电缆参数均匀。
[0087]在本发明实施例中，通过接收光互感器测量电缆的电流信息确定电缆的电缆故障 区段；并通过获取电缆故障区段的电压信息和电流信息确定电缆故障区段中故障点的位置 实现了多级串供电缆故障位置的精确定位，解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技 术问题。此外，在本发明实施例中，实现本发明技术方案的硬件设备都是普通的电气设备， 在工程造价和技术可靠性上相较于现有技术中的部分方法实现了进一步优化。
[0088] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施 例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多 情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有 技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品录入在一个录入 介质（如R0M/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计 算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的用户信息录入的方法。
[0089] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0090] 上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品 销售或使用时，可以录入在上述计算机可读取的录入介质中。基于这样的理解，本发明的技 术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软 件产品的形式体现出来，该计算机软件产品录入在录入介质中，包括若干指令用以使得一 台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例 所述方法的全部或部分步骤。
[0091] 在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有 详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0092] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方 式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一 种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者 可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之 间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连 接，可以是电性或其它的形式。< br>[0093] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个 网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目 的。
[0094] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以 是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单 元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0095] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种电缆故障定位的方法，其特征在于，包括： 接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据所述电流信息确定所述电缆的电缆故障区 段； 获取所述电缆故障区段的电压信息； 根据所述电压信息和所述电流信息确定所述电缆故障区段中故障点的位置。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电缆包括若干段连续的电缆区段，其 中，在接收光互感器测量电缆的电流信息之前，所述方法还包括： 在所述电缆的电缆区段上设置所述光互感器，其中，各个所述光互感器连续地设置在 所述电缆上； 控制所述光互感器采集所述电缆的各个所述电缆区段的电流信息； 其中，每个所述光互感器采集一段所述电缆区段的电流信息。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电流信息包括各相差动电流、制动电 流和差动电流定值，其中，根据所述电流信息确定所述电缆故障区段包括： 若所述电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定值满足第一公式，则确定 该电缆区段为所述电缆故障区段； 其中，所述第一公式为ICDi)>kX 1_且I CDi)>ISrt，Φ = A，B，C，所述Imtp为所述各相差动 电流、所述1_为所述制动电流、所述I所述差动电流定值以及所述k为比例制动系数， 所述Φ =A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述电缆故障区段的电压信息包括： 通过线路递推算法基于所述电缆两端的电压、各个所述电缆区段的电流信息确定所述 电缆故障区段两端的电压； 其中，通过线路递推算法基于所述电缆两端的电压、各个所述电缆区段的电流信息确 定所述电缆故障区段的电压包括： 通过第二公式确定所述电缆故障区段的电压&，其中，所述第二公式为：其中，所述电缆包括η段所述电缆区段，i,为第i段所述电缆区段的电流，所述Zi为第 i段所述电缆区段的阻抗，第m段所述电缆区段为与所述电缆故障区段相邻的电缆区段。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 根据所述电压信息和所述电流信息确定所述电缆故障区段中故障点的位置包括：若所 述电缆的电缆参数均勾，则根据所述电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗 定位所述电缆故障区段的电缆故障点； 其中，根据所述电缆故障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位所述电缆故 障区段的电缆故障点包括： 若所述电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电缆阻抗和故障点距离所述电 缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定所述电缆故障区段中所述电缆故障点的位 置； 其中，所述第三公式为Ud= IDXZu+IfXR^UE= IeX (Z^Zu)+IfXRf，并根据所述第 三公式得到Zu= (I JIeK1X (UD-UE+IEZJ，所述Ud为所述电缆故障区段一端的电压，所述I D为所述电缆故障区段电压为Ud的一端的电流，所述UeS所述电缆故障区段另一端的电压， 所述Ie为所述电缆故障区段电压为Ue的一端的电流，所述k为所述电缆故障区段的电阻 阻抗，所述Rf为所述电缆故障区段的过渡电阻，所述Zu为所述电缆故障区段中的故障点距 离所述电缆故障区段电压为Ud的一端的距离。6. 根据权利要求2至5中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述电缆的电缆区段上 设置所述光互感器包括： 若所述电缆的电缆参数均匀，则按照预设距离在所述电缆上设置所述光互感器； 若所述电缆的电缆参数不均匀，在所述电缆中所述电缆参数变化的位置安装光电流互 感器，以使各个所述光电流互感器采集的电缆区段的所述电缆参数均匀。7. -种电缆故障定位的装置，其特征在于，包括： 处理单元，用于接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据所述电流信息确定所述电 缆的电缆故障区段； 获取单元，用于获取所述电缆故障区段的电压信息； 确定单元，用于根据所述电压信息和所述电流信息确定所述电缆故障区段中故障点的 位置。8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 设置单元，用于在所述电缆的电缆区段上设置所述光互感器，其中，各个所述光互感器 连续地设置在所述电缆上； 控制单元，用于控制所述光互感器采集所述电缆的各个所述电缆区段的电流信息； 其中，每个所述光互感器采集一段所述电缆区段的电流信息。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理单元包括： 第一确定子单元，用于若所述电缆区段的各相的差动电流、制动电流和差动电流定值 满足第一公式，则确定该电缆区段为所述电缆故障区段； 其中，所述第一公式为ICDi)>kX 1_且I CDi)>ISrt，Φ = A，B，C，所述Imtp为所述各相差动 电流、所述1_为所述制动电流、所述I所述差动电流定值以及所述k为比例制动系数， 所述Φ =A，B，C为三相交流电中的A相、B相和C相。10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括： 第二确定子单元，用于通过线路递推算法基于所述电缆两端的电压、各个所述电缆区 段的电流信息确定所述电缆故障区段两端的电压； 其中，所述第二确定子单元包括： 第一确定模块，用于通过第二公式确定所述电缆故障区段的电压1，其中，所述第二 公式为：其中，所述电缆包括η段所述电缆区段，为第i段所述电缆区段的电流，所述Zi为第 i段所述电缆区段的阻抗，第m段所述电缆区段为与所述电缆故障区段相邻的电缆区段。11. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于， 所述确定单元包括：定位子单元，用于若所述电缆的电缆参数均匀，则根据所述电缆故 障区段两端的电压、电流、过渡电阻和电缆阻抗定位所述电缆故障区段的电缆故障点； 其中，所述定位子单元包括： 第二确定模块，用于若所述电缆故障区段的两端的电压、电流、过渡电阻、电缆阻抗和 故障点距离所述电缆故障区段的一端的距离满足第三公式，则确定所述电缆故障区段中所 述电缆故障点的位置； 其中，所述第三公式为Ud= IDXZu+IfXR^UE= IeX (Z^Zu)+IfXRf，并根据所述第 三公式得到Zu= (I JIeK1X (UD-UE+IEZJ，所述Ud为所述电缆故障区段一端的电压，所述I D为所述电缆故障区段电压为Ud的一端的电流，所述UeS所述电缆故障区段另一端的电压， 所述Ie为所述电缆故障区段电压为Ue的一端的电流，所述k为所述电缆故障区段的电阻 阻抗，所述Rf为所述电缆故障区段的过渡电阻，所述Zu为所述电缆故障区段中的故障点距 离所述电缆故障区段电压为Ud的一端的距离。12.根据权利要求8至11中任意一项所述的装置，其特征在于，所述设置单元包括： 第一设置子单元，用于若所述电缆的电缆参数均匀，则按照预设距离在所述电缆上设 置所述光互感器； 第二设置子单元，用于若所述电缆的电缆参数不均匀，在所述电缆中所述电缆参数变 化的位置安装光电流互感器，以使各个所述光电流互感器采集的电缆区段的所述电缆参数 均匀。
【专利摘要】本发明公开了一种电缆故障定位的方法和装置。其中，该方法包括：接收光互感器测量电缆的电流信息，并根据所述电流信息确定所述电缆的电缆故障区段；获取所述电缆故障区段的电压信息；根据所述电压信息和所述电流信息确定所述电缆故障区段中故障点的位置。本发明解决了现有技术中电缆故障定位不够精确的技术问题，实现了电缆故障的精确定位。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN104898026
【申请号】CN201510320094
【发明人】赵洋, 沈军, 刘皓, 胡习, 张 成, 张斌
【申请人】国家电网公司, 国网北京市电力公司, 南京南瑞继保工程技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月11日
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