1. 概述

随着电网建设的加快，电力电缆的使用越来越多，保证电缆线路的安全运行也成为非常关键的问题。电力电缆是出现绝缘故障率高的设备，可引起线路短路、单相接地等重大事故，而且电缆一般敷设在电缆沟或电缆隧道里，环境复杂，获取故障信息和定位困难，因此，对电缆进行故障定位就成为当前的研究重点，也对电缆线路实际的维护具有积极意义。

我司自主研发的高压电缆故障预警与定位系统，具备电缆运行状态监测、异常状态预警及故障诊断功能，快速判断电缆线路故障，确定故障点位置，大大缩短故障探寻时间，便于快速修复电缆故障，提高供电系统可靠性。

2. 系统原理

2.1 故障定位原理

高压电力线发生故障时，会产生幅值很大的非稳态量，并从故障点向两端传播，称为行波。行波传播速度接近光速，约为1.7×10⁸米/秒。可以根据行波到达两端监测点的时刻来确定故障点的位置。和单端定位法相比，双端定位法只利用行波波头到达线路两端的时刻进行计算，只需捕捉行波个波头，不用考虑行波的反射与折射，行波幅值大，易于辨识。

高压电缆故障预警与定位系统基于行波定位原理，采用北斗授时，在电缆发生故障后，快速定位故障点，帮助检修人员快速找到故障点并排除故障，减少不必要的停电时间。在电缆长度L已知的情况下，系统利用行波测量原理实现故障点定位。

图1 系统原理图

系统需要在目标电缆终端接头安装两台故障定位在线监测装置，各装置以北斗方式同步时钟，通过安装在目标电缆终端接头本体/接地线上的行波传感器耦合故障信号，结合安装在目标电缆终端接头本体/接地线上的故障电流传感器记录电缆发生故障时的本体电流变化趋势和波形数据，进一步在云服务器根据监测装置采集到的行波脉冲信号和时标信息计算故障点位置。

图2 系统结构拓扑图

2.2 北斗同步原理

本系统利用北斗授时完成时间同步，具体过程为：从北斗上获取标准的时间信号，用来同步各采集器时钟。

3. 系统功能及优势

主要功能:

Ø 电缆故障临近预警，实现对缺陷电缆接头、本体的故障位置预警。

Ø 电缆故障定位，能够在电缆故障发生后，快速定位故障点，帮助检修人员快速找到故障点并排除故障,尽快恢复供电。

优势：

Ø 在实现电缆监测时，无需对电缆原有结构进行更改。

Ø 系统采样率为200MHz，可实现0.1MHz～60MHz故障信号的采集，定位分辨率高。

Ø 系统具备北斗方式同步时钟功能。

Ø 行波采集通道与电流采集通道同步采集，全频段覆盖常见故障类型信号。