路径测绘一体化技术在电缆故障中的应用

黄璐璐

【摘 要】电力系统是促进我国国民经济迅速发展的基础，而电力电缆又在电力系统中发挥着重要作用。随着电力行业的飞速发展，10kV电缆已经遍布我国各个地区，以往的测试手段较为单一，往往是个人印象来判断电缆的走向，或者依靠管线探测仪来局部探测，没有做到探测测绘一体化，针对这个问题我们应该研发出了一种新型的电缆故障快速定位系统，从而满足日常工作中的电缆维护和故障处理。该系统能通过GPS定位装置绘测电缆实际路径图，配备的软件应用平台能够实现数据共享，建立起电缆数据库。文章主要对于路径测绘一体化技术在电缆故障中的应用进行了分析。

【关键词】路径测绘一体化；电缆故障

前言

伴随着我国国民经济的飞速发展，各个领域都在实现高低压线路的电缆化。电缆线路能否安全运行将会直接影响到人们正常的生活生产，传统的电缆故障检测方法有着诸多缺点与不足，所以对电缆的故障测试以及精确定位、查找其发生故障的位置，也成了保证电力系统安全发展的重要步骤。

1.传统电缆故障检测和定位方法

目前，我国的电力电缆在运行过程中常常会出现一些问题，主要表现为：外护套破损导致进水严重、直流耐压试验导致交联电缆的损害、电缆实际路径和图纸并不相符、故障抢修时间较长、竣工资料不够完整、电缆头有缺陷、缺乏老化评定技术、当地环境潮湿导致故障预定位困难等。

电缆故障的测试一般要经过几个步骤：性质诊断、故障测距、精测定点。性质诊断主要是初步判断故障出现的性质，大概确定适当的测试方法来对电缆故障进行判断；粗测距离是在出现故障的电缆线上添加测试信号，初步确定故障的距离，为后期的精测定点做好准备；精测定点就是在之前粗测的基础上，精确的渠道故障点出现的位置，并及时进行修理。

目前，比较常用的电缆故障测试方法是离线测距方法，是在出现故障的地点停电后，通过相关的设备离线测量故障出现的距离的离线测距方法。这种方法也存在其弊端，比如测距时间较长，另外高压测试设备也会对检修人员造成人身不安全的隐患。离线测距主要分为阻抗法和行波法。阻抗法是通过测量并计算发生故障点到测量端的阻抗，再根据电力电缆的线路参数，再通过一定的计算得到故障距离。其中最常用的方法是电桥法，此方法简单、精度高，但是一般只适用于高阻故障和闪络性故障，并且需要提前知道电缆线路的具体参数，否则会有误差较大的现象出现。行波法是通过确定行波传播速度后，在测量行波的传播时间来确定故障发生的地点。比较常用的有低压脉冲反射法和脉冲电压法，低压脉冲反射法在测量时候不需要知道详细的电缆参数，但缺点是不能用于测量高阻故障和闪络性故障。

现如今，发展最为迅速的是在线测距，通过和GIS技术进行结合能快速准确的测量故障发生点。GIS技术能把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起，比如说查询、管理和统计分析等。GIS能得到广泛的应用，就在于它可以区别于其他的信息系统，可以对空间信息的存储进行管理分析，也正是因为这个优势，GIS可以在广泛的公众和个人企业事业单位中发挥解释事件、预测结果、规划战略等的重要作用。因此通过在GIS电力系统中输入各个电缆的信息，然后把测试结果和GIS数据库连接到一起，就可以找到故障发生点和实际位置相对应的准确定位，可以方便维修。当然这就需要较完善的电缆以及地理信息资料，软硬件的完美结合，在线监测的并行应用。其中有一种基于高速光电传感技术的电缆故障测距方法，就是利用电缆发生故障的同时，会在故障发生点向电缆两端同时传播浪涌电流，通过到达电缆两端的时间差，根据公式和浪涌电流在电力电缆中的传播速度，计算出电缆故障的发生点，准确定位故障。

2.电缆故障定位系统构建故障类型数据库：

2.1电缆故障数据搜集

分析电缆出现的故障实例，并收集不同类型电缆故障报告，我们发现电缆出现的故障类型主要包括下列几种：根据故障的绝缘电阻分为400欧姆以内低阻故障，反之称为高阻故障。低阻与高阻故障在单芯和三芯电缆中又分为短路和开路故障。外护套故障：根据《电力设备预防性试验规程》，外护套对地绝缘电阻小于500兆欧姆或5kV直流耐压试验不能通过的缺陷或故障。

2.2通过真实现场的数据采集和试验室内不同绝缘电阻下的模拟故障波形采集，我们积累了大量的故障类型报告，我们发现在干燥的环境下以及在运行中击穿的电缆故障很容易能够得到故障波形和故障点的距离，但是问题是水，交联聚乙烯XLPE）。这类材料，无功损耗低和有惊人的绝缘性能。这类材料的安装费用低，而使电缆本身的敷设更容易。但是如干年后，特别是首先送电的聚乙烯电缆开始坏得比更换和修复还要快。作为聚合过程的残余物而产生的水，或者外护层绝缘的机械损伤而进的水。长时间之后会形成水树枝，在整个绝缘的各处有一个或许多充满水分的只有几个微米宽的狭窄通道。只要不发生极端情况，这种通道可以长时间不发生问题。只要负荷变化，发热等等一旦这个“通道”变干，水树枝通道会变为电树枝。这些电树枝发展得比水树枝快得多，局部放电（PD）在几个星期内，电缆就会击穿，其时间取决于负荷和电场强度。进水造成电缆的绝缘整体老化以及电缆接头的制作工艺不严谨等情况所最终造成的电缆故障，在整个故障测试中难度非常最大。这类故障波形采集时，所发射出来高压脉冲，很容易被水气所吸收并在各个电缆接头中衰减，我们采用专门的稳弧模块将电缆故障点由于被击穿产生的燃弧时间适当延长，保证故障波形能够顺利的被采集到。

3.结合GPS、路径探测、测绘一体化

全球定位系统最早应用在通信行业中，近年来发展状态非常迅猛，其应用也延伸到各行各业，电力也不例外。

3.1对于地下电缆普查，传统的方法往往采用路径测试和测绘进行外业工作。然后结合内业工作最终成图。这种操作模式同样存在着许多弊端，多次工作标识点被破坏导致重复作业，设备缺陷导致测绘不准确。

3.2针对以上的弊端我们采用彩屏智能数字管线探测仪进行管线定位，同时通过自主定制的通讯模块与GPS结合进行实时经纬度数据采集，达到内外业数字一体化探测，数据自动存储在外部GPS手持机中，免除人工记录作业效率大大提高。之后可以将数据交于后台进行修正录入到GIS系统或者直接通过免费谷歌地图来呈现。

3.3系统硬软件平台主要功能。①路径探测测绘一体化。流程：首先确保有一台可靠、精确、易操作、抗干扰性强的电缆路径仪，能够实时测寻电缆位置和具体走向的。其次是在查找电缆路径的同时，通过通讯模块将路径仪与GPS高精度手持机（手机或者RTK等）同步连接，采集到经纬度、高程数据，避免再次进行路径坐标GPS定位的采集工作。能够直接绘制出电缆路径，达成高精度的绘制目标，最终可建立起电缆数据路径库。②GIS信息库实时更新。由于地理信息在实时变化，人类的活动也可能对电缆造成影响，我们设计出的电缆信息采集设备要与GIS信息库实时联通，经常进行路径的修正，保证自动绘制出的电缆路径与实际状况完全一致。

4.结语

总而言之，电缆的安全运行是国家电力系统的基本要求之一，而综合电缆故障定位仪器在实际应用中实现了电路路径探测、GPS一体化、自动生成绘制电缆敷设路径，能够对多种电路故障进行精准定位，提高整个电力系统的运作效率，保证电力的安全、持续的供电，满足广大人民的生活和工作需求。

参考文献：

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