一种电力电缆故障检测方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于电缆故障定位，特别涉及一种电力电缆故障检测方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着高压电缆在城市供电中所占比例的不断增加，交联聚乙烯电缆(xlpe)因其容量大、可靠性高等优点而得到广泛应用。

2、现阶段高压电缆缓冲层故障次数增加，具有褶皱铝护套结构的高压电缆缓冲层频繁烧蚀和电缆击穿，对电缆的安全运行带来了巨大影响；为保证电缆的安全运行，及时准确的判定电缆的故障类型具有重要意义。

3、目前，现有判定电缆故障的方法主要是通过神经网络等数据计算的方式对电缆的故障特性进行识别，其存在的缺陷包括：通过统计学的方法需要大量的数据、计算时间较长，不满足现场定位识别的要求；另外，由于电缆故障信号容易受到外界噪声干扰，上述现有判定电缆故障的方法误差较大，不利于现场运维人员快速查找缺陷和评估线路缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电力电缆故障检测方法、系统、设备及介质，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，可提升定位精度的同时能够实现电缆不同故障的识别；另外，不需要大量的数据，且计算时间较短，能够满足现场定位识别的要求。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明第一方面提供的一种电力电缆故障检测方法，包括以下步骤：

4、获取待测电力电缆的屏蔽层与纤芯之间对应的第一宽频阻抗谱，以构建获得第一故障定位曲线；获取所述待测电力电缆的金属护套与所述纤芯之间对应的第二宽频阻抗谱，以构建获得第二故障定位曲线；基于所述第一故障定位曲线与所述第二故障定位曲线分别对应的幅值，获取所述待测电力电缆对应的第一参考故障类型；

5、对所述第一宽频阻抗谱进行积分变换，得到第一故障定位函数，以及，对所述第二宽频阻抗谱进行积分变换，得到第二故障定位函数；基于所述第一故障定位函数与所述第二故障定位函数构建获得故障决策函数，通过所述故障决策函数得到所述待测电力电缆对应的第二参考故障类型；

6、基于所述第一参考故障类型与所述第二参考故障类型，获得所述待测电力电缆对应的故障信息。

7、本发明方法的进一步改进在于，所述基于所述第一故障定位曲线与所述第二故障定位曲线分别对应的幅值，获取所述待测电力电缆对应的第一参考故障类型的步骤包括：

8、同一横坐标处，所述第一故障定位曲线与所述第二故障定位曲线分别存在峰值，且两曲线峰值之间的差值小于预设峰值阈值的情况下，所述待测电力电缆的第一参考故障类型为所述横坐标处存在热老化故障；

9、同一横坐标处，所述第一故障定位曲线与所述第二故障定位曲线中的一个或两个存在峰值，且峰值之间的差值大于或等于预设峰值阈值的情况下，所述待测电力电缆的第一参考故障类型为所述横坐标处存在破损故障。

10、本发明方法的进一步改进在于，所述同一横坐标处，所述第一故障定位曲线与所述第二故障定位曲线中的一个或两个存在峰值，且都存在峰值时两曲线峰值之间的差值大于或等于预设峰值阈值的情况下，所述待测电力电缆的第一参考故障类型为所述横坐标处存在破损故障的步骤中，

11、同一横坐标处，所述第一故障定位曲线与所述第二故障定位曲线分别存在峰值，所述第一故障定位曲线的峰值大于所述第二故障定位曲线的峰值，且两曲线峰值差值大于或等于预设峰值阈值的情况下，所述待测电力电缆的第一参考故障类型为所述横坐标处屏蔽层、金属护套层均存在破损故障；

12、同一横坐标处，所述第一故障定位曲线与所述第二故障定位曲线分别存在峰值，所述第二故障定位曲线的峰值大于所述第一故障定位曲线的峰值，且两曲线峰值差值大于或等于预设峰值阈值的情况下，所述待测电力电缆的第一参考故障类型为所述横坐标处屏蔽层、金属护套层均存在破损故障；

13、同一横坐标处，所述第一故障定位曲线不存在峰值，所述第二故障定位曲线存在峰值，所述待测电力电缆的第一参考故障类型为所述横坐标处金属护套层存在破损故障；

14、同一横坐标处，所述第二故障定位曲线不存在峰值，所述第一故障定位曲线存在峰值，所述待测电力电缆的第一参考故障类型为所述横坐标处屏蔽层存在破损故障。

15、本发明方法的进一步改进在于，所述对所述第一宽频阻抗谱进行积分变换，得到第一故障定位函数，以及，对所述第二宽频阻抗谱进行积分变换，得到第二故障定位函数的步骤包括：

16、基于预置定位方程、所述第一宽频阻抗谱测量频率的上限、所述第一宽频阻抗谱测量频率的下限、所述待测电缆对应的无故障段的传播系数、缺陷段对应的传播系数、缺陷点位置以及所述待测电力电缆的长度，对所述第一宽频阻抗谱进行积分变换，得到所述第一故障定位函数；以及，基于所述预置定位方程、所述第二宽频阻抗谱测量频率的上限、所述第二宽频阻抗谱测量频率的下限、所述待测电缆对应的无故障段的传播常数、缺陷段对应的衰减系数、缺陷点位置以及所述待测电力电缆的长度，对所述第二宽频阻抗谱进行积分变换，得到所述第二故障定位函数；

17、其中，所述预置定位方程的表达式为，

18、

19、式中，a1为宽频阻抗谱测量频率的上限；a2为宽频阻抗谱测量频率的下限；γh是无故障段的传播系数；γd为缺陷段对应的传播系数；ld为缺陷点位置；l为待测电力电缆的长度。

20、本发明方法的进一步改进在于，所述基于所述第一故障定位函数与所述第二故障定位函数构建获得故障决策函数，通过所述故障决策函数得到所述待测电力电缆对应的第二参考故障类型的步骤包括：

21、获取所述第一故障定位函数与所述第二故障定位函数之间的差值的绝对值；

22、基于所述差值的绝对值与所述第二故障定位函数之间的比值，获得故障决策函数；

23、基于所述故障决策函数，绘制所述待测电力电缆对应的第三故障定位曲线，以通过所述第三故障定位曲线确定出所述待测电力电缆对应的第二参考故障类型；

24、其中，故障决策函数h(x)的表达式为，

25、

26、式中，f1(x)为所述第一故障定位函数；f2(x)为所述第二故障定位函数。

27、本发明方法的进一步改进在于，所述基于所述第一参考故障类型与所述第二参考故障类型，获得所述待测电力电缆对应的故障信息的步骤包括：

28、将所述第一参考故障类型与所述第二参考故障类型进行比对；

29、在二者相同的情况下，确定得到的所述待测电力电缆的故障信息正确；其中，所述故障信息至少包括故障位置、故障类型以及故障等级中的一项；

30、在二者不同的情况下，重新获取所述待测电力电缆对应的宽频阻抗谱，以重新对所述待测电力电缆的故障信息进行检测。

31、本发明方法的进一步改进在于，所述获取待测电力电缆的屏蔽层与纤芯之间对应的第一宽频阻抗谱，以构建获得第一故障定位曲线；获取所述待测电力电缆的金属护套与所述纤芯之间对应的第二宽频阻抗谱，以构建获得第二故障定位曲线的步骤中，

32、采用改变单刀双置开关的刀闸位置的方式；其中，网络分析仪的一端用于与待测电力电缆的纤芯进行连接，所述网络分析仪的另一端通过单刀双置开关分别用于与待测电力电缆的金属护套、屏蔽层进行连接。

33、本发明第二方面提供的一种电力电缆故障检测系统，包括：

34、第一参考故障类型获取模块，用于获取待测电力电缆的屏蔽层与纤芯之间对应的第一宽频阻抗谱，以构建获得第一故障定位曲线；获取所述待测电力电缆的金属护套与所述纤芯之间对应的第二宽频阻抗谱，以构建获得第二故障定位曲线；基于所述第一故障定位曲线与所述第二故障定位曲线分别对应的幅值，获取所述待测电力电缆对应的第一参考故障类型；

35、第二参考故障类型获取模块，用于对所述第一宽频阻抗谱进行积分变换，得到第一故障定位函数，以及，对所述第二宽频阻抗谱进行积分变换，得到第二故障定位函数；基于所述第一故障定位函数与所述第二故障定位函数构建获得故障决策函数，通过所述故障决策函数得到所述待测电力电缆对应的第二参考故障类型；

36、故障信息获取模块，用于基于所述第一参考故障类型与所述第二参考故障类型，获得所述待测电力电缆对应的故障信息。

37、本发明第三方面提供的一种电子设备，包括：

38、至少一个处理器；以及，

39、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

40、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如本发明第一方面任一项所述的电力电缆故障检测方法。

41、本发明第四方面提供的一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面任一项所述的电力电缆故障检测方法。

42、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

43、本发明提供的电力电缆故障检测方法，通过对测量得到的宽频阻抗谱进行积分变换，以得到故障定位函数，并基于该故障定位函数构建故障决策函数，将不同曲线之间的差异性放大并定性，改进了原始的定位方法，能够提升定位精度的同时实现了电缆不同故障的识别。

44、本发明中，对于第一定位曲线，信号在线芯与屏蔽层之间构成回路，根据传输线模型，其表达的单位长度的阻抗是线芯与屏蔽层之间的阻抗参数，当线芯与屏蔽层之间存在故障时产生的阻抗不连续点可以通过第一定位曲线体现出来，而对于屏蔽层之外故障的定位效果不明显；对于第二定位曲线，信号在线芯与金属护套之间构成回路，可以反应金属护套之内的故障。在相同的实验环境下，通过对比两组定位曲线实现故障发生纵向位置和程度的识别。同时，由于两组测试处于相同的实验环境下，实验数据的差异性对比可以减小环境噪声及其他现场干扰带来的影响，利用故障决策函数旨在进一步放大两曲线的差异性，抑制环境噪声，提升定位效果。

45、本发明中，通过采用单刀双置开关分别测量屏蔽层与纤芯之间，及金属护套与纤芯之间宽频阻抗谱的差异性，操作简便，有利于现场试验人员的操作和现场对比，同时能够避免多次测量存在的数据误差。