海底电缆故障定位方法

本发明属于电力电子，具体地说，涉及电力系统的故障定位技术，更具体地说，是涉及一种海底电缆故障定位方法。

背景技术：

1、目前，基于故障行波的输电线路故障定位方法在陆地电缆中已经得到广泛应用，且能够获得较高的定位精度。对于海底电缆，因特殊的敷设环境和海水介质的强导电性，海底电缆与海水之间的电磁耦合严重，且存在严重的能量衰减，若在海底电缆中采用传统的陆地电缆中的故障定位方法，定位误差大，精度低，影响了电缆发生故障之后的检修和恢复速度。

2、因此，亟需一种适用于海底电缆的故障定位方法，以提高海底电缆故障定位的精度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种海底电缆故障定位方法，提高海底电缆故障定位的精度。

2、为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

3、一种海底电缆故障定位方法，所述方法包括：

4、分别获取线路两端的故障行波波头的原始频谱并进行频谱校正，获得校正后频谱,根据所述校正后频谱预测故障点实际原始行波频率；

5、还获取线路两端的故障行波波头抵达时刻，根据所述原始频谱确定线路两端的故障行波波头抵达时刻对应的故障行波波头瞬时频率；

6、根据线路的依频特性、所述故障行波波头瞬时频率以及所述故障点实际原始行波频率，确定线路两端的瞬时波速；

7、根据线路两端的所述瞬时波速，分别确定线路两端的行波波速黎曼积分均值；

8、根据线路两端的所述行波波速黎曼积分均值以及线路两端的所述故障行波波头抵达时刻预测故障点位置x：

9、

10、其中，

11、公式中，x为故障点到线路m端的距离，d为线路m端和线路n端之间的距离；和分别为线路m端和线路n端的行波波速黎曼积分均值；φ1＝0,1,…,φm，φ2＝0,1,…,φn，φm和φn分别为线路m端和线路n端的黎曼积分区间分割总数；vm(f0,m+φ1△fm)和vn(f0,n+φ2△fn)分别为线路m端和线路n端的所述瞬时波速，且分别为线路m端在频率f0,m+φ1△fm处的瞬时波速以及线路n端在频率f0,n+φ2△fn处的波速；f0,m和f0,n分别为线路m端和线路n端确定的所述故障点实际原始行波频率；△fm和△fn分别为线路m端和线路n端的行波频率积分步长；fm和fn分别为线路m端和线路n端的所述故障行波波头抵达时刻对应的故障行波波头瞬时频率；tm和tn分别为线路m端和线路n端的所述故障行波波头抵达时刻。

12、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

13、本发明提供的海底电缆故障定位方法，对线路两端获取的故障行波波头的原始频谱进行校正获得校正频谱，基于校正频谱预测故障点实际原始行波频率，并基于原始频谱确定线路两端的故障行波波头瞬时频率；然后根据线路的依频特性、故障行波波头瞬时频率以及预测的故障点实际原始行波频率确定线路两端的瞬时波速；再根据瞬时波速确定线路两端的行波波速黎曼积分均值；最后根据行波波速黎曼积分均值以及线路两端的故障行波波头抵达时刻预测故障点位置；由此，在预测故障点位置时，先根据校正频谱预测故障点实际原始行波频率，修正线路中的频谱变化，降低因电缆与海水间的电磁耦合带来的能量衰减对频谱的影响，准确地还原故障点发生故障时的频谱，再根据故障点实际原始行波频率确定线路两端的行波波速黎曼积分均值，利用行波波速黎曼积分均值作为预测故障位置用的波速值，实现行波测距，有效降低了因能量衰减导致行波波速衰减而造成行波测距不精确的问题，从而，提高了海底电缆故障定位的准确性。

14、结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

技术特征：

1.一种海底电缆故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，所述依频特性采用下述过程确定：

3.根据权利要求2所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，海底电缆包括自内而外依次设置的缆芯、护套和铠装层三个结构层，根据电缆的各结构层的内阻抗和结构层之间的绝缘阻抗确定层与层之间以及电缆与海底之间所形成的回路的自阻抗，包括：

4.根据权利要求3所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求4所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求3所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，根据所述导纳矩阵确定电缆的所述依频导纳模型，具体包括：

9.根据权利要求8所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，根据所述依频阻抗模型和所述依频导纳模型，确定线路传输参数，根据所述线路传输参数确定波速的依频特性，包括：

10.根据权利要求1至9中任一项所述的海底电缆故障定位方法，其特征在于，所述校正频谱为修正了输电线路结构频谱变化和线路终端站频谱变化的校正频谱；分别获取线路两端的故障行波波头的原始频谱并进行频谱校正，获得校正后频谱,根据所述校正后频谱确定故障点实际原始行波频率，具体包括：

技术总结本发明公开了一种海底电缆故障定位方法，以提高海底电缆故障定位的精度。所述方法包括：分别获取线路两端的故障行波波头的原始频谱并进行频谱校正，获得校正后频谱,根据所述校正后频谱预测故障点实际原始行波频率；还获取线路两端的故障行波波头抵达时刻，根据所述原始频谱确定线路两端的故障行波波头抵达时刻对应的故障行波波头瞬时频率；根据线路的依频特性、所述故障行波波头瞬时频率以及所述故障点实际原始行波频率，确定线路两端的瞬时波速；根据线路两端的所述瞬时波速，分别确定线路两端的行波波速黎曼积分均值；根据线路两端的所述行波波速黎曼积分均值以及线路两端的所述故障行波波头抵达时刻预测故障点位置。技术研发人员：王栋,高厚磊,王建伟,林健健,高孟友,李振伟,牛得存,侯梦倩受保护的技术使用者：青岛科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23