[发明专利]电力电缆故障的精确定位辅助装置和方法

说明书

本发明公开一种精确定位的辅助装置和方法。装置由双路压电声波传感单元、信号调理/差分单元，以及显示装置组成；压电声波传感单元包括玻璃纤维固态硅胶隔音复合材料制造的、上/下半圆环，上半圆环中安装薄金属片粘合压电陶瓷片构成的压电敏感元。辅助定位方法处在测距给出故障区间，声磁仪定点作业之间；包括故障电缆上相距1m安装双路压电声波传感器、采集电缆故障点放电的声波信号、定性判断声波方向并压缩故障区；差分处理故障点声波信号，克服了环境噪音和电缆电磁力振动噪声的共模干扰；基于二分法结合电缆長度均衡的准则分割故障区间，降低了定点作业量；发明立足现有技术与装备，便于推广。

技术领域

本发明属电力电缆故障的定位技术范畴；特别是指立足现有电力电缆测距装备，借助市区电缆井设施和精确定位辅助装置，降低现有声磁仪定点作业量、即精确定位作业量的辅助装置和方法。

背景技术

2014年，我国的发电装机容量和发电量分别达13.6亿千瓦、54638亿千瓦时，取得了举世瞩目的成就。标志性行业创新成果亦层出不穷：发电和输电领域的100万千瓦超超临界发电机组和100万伏特高压输电，变电领域的无人值守变电站，配电领域的电力电缆普及。以二线城市X市为例，1981年12月环湖电力电缆取代架空明线拉开了电缆配电的序幕，俗称“上改下工程”；截止2014年12月，X市的10kV电力电缆线路总长8500km，占配电线路总里程的85.8％，而市区的电力电缆替代率已占98.2％。我国配电主要采用两种线路：架空明线和电力电缆。随着城市化进程的持续推进，配电线路逐步从架空明线过渡到地下电缆。相对架空明线，电力电缆的优点是：地下敷设的电缆不占地面空间，而且同一地下电缆通道可容纳多回线路；市区电缆供电有利于市容，就高密度人口的城区而言、美化市容的意义巨大；外界环境对电力电缆的影响较小，供电可靠性高；电缆位于地下，人员的安全性较高；电力电缆的运维费用较低。统计表明，源由电力电缆材料和生产工艺的改良，电力电缆敷设工程的改进，电力电缆运行维护流程的改善；对比相同使用年限的10kV电力电缆故障率，后期较早期投运的电力电缆呈缓慢下降的态势。但是，从业者的感受却截然不同--电力电缆的故障数居高不下，呈不断上升的态势。两种貌似相悖的观点都对，区别在于比较的参照物不同。

X市敷设的10kV标准电力电缆長600m，考虑到运维之需，市区每隔20m左右设置一座电缆井；电缆和电缆接头的设计(理论)寿命分别为30～40、15～30年；但实际指标严重偏离理论值：电缆寿命降至15～30年、电缆接头仅5～10年。一方面，技术进步使电力电缆的可靠性得到某种程度的提高，即相同条件下的电力电缆故障率减小。另一方面，电力电缆敷设量逐年递增，导致电力电缆故障数往往不降反升(电力电缆故障数＝电力电缆敷设量×电力电缆故障率)。我国的大规模“上改下工程”始于20世纪90年代前后，时间跨度≥20年；同时少量的“上改下工程”按需实施延续至今，并将继续推行。不难发现，早期敷设的电力电缆已经或正在步入使用寿命期的终点，故障率必然陡增；因此，业者面对不断增加、居高不下的电力电缆故障时，锚泊“亚力山大港”的感悟油然而生、挥之不去。2012～2014年，X市电力电缆故障的统计数据见下表。必须指出，X市非个案特例，我国大中城市电力电缆的现状大同小异、形势严峻！

2012～2014年X市的电力电缆故障统计数据