新型多功能电缆测试管理系统的研制与应用

摘 要：地埋电缆在提升供电可靠性方面作用巨大，但存在故障查找困难和路径巡测不方便等问题。文章结合电力运维的迫切需要，提出基于时域反射原理的新型多功能电缆测试管理系统的架技术构思，该系统可准确定位故障点、辅助判断电缆走向、实现电缆信息的信息化管理。文章还就该系统在国网义乌市供电公司的应用进行介绍。文章的研究层次清晰、内容详实，对提升电缆运维工作的质量有一定意义。

关键词：电缆；时域反射；故障定点；路径巡测

地埋电缆在防雷击、外力破坏等方面较架空线有较大优势，随着电缆造价的下降和人们对供电可靠性要求的提升，电缆在配网的比例不断上升。但由于电缆埋设于地下，直观性差，一旦发生故障将很难判断故障点的确切位置，由此带来故障处理时间的延长；另外，因管理的缺失，电缆路径信息错误屡有发生（尤其是投运时间长的电缆），这不利于电缆改造工作的开展。

综上，利用先进探测技术“打造”多功能电缆测试管理系统是十分迫切的，文章将就此展开研究。

1 技术构思

时域反射（TDR）原理指出[1]：电缆可视为一条均匀分布的传输线，在电缆一端加上脉冲电压，该脉冲将按一定的速度（取决于电缆介质的介电常数和导磁系数）沿线向远端传输，当脉冲遇到故障点（在该点阻抗会突变）或阻抗不均匀点（如中间接头、T型接头、终端头等）就会产生反射。因此，利用一对“高频脉冲发生器-高频数据接收器”就可实现电缆故障测距、电缆长度测试、电缆路径探测等目标。

1.1 电缆故障测距

LX=V・T/2 （1）

式中：LX为电脉冲发射端到故障点的距离；V为电脉冲在电缆中的传播速度；T为高频数据接收器（闪测仪）记录下的发送脉冲和反射脉冲之间的传输时间。

1.2 电缆长度测试

L=V・T/2 （2）

式中，L为被测电缆全长，T为起点到终点的电脉冲运行时间。显然，若L已知，对式（2）进行变换，可获取V的数值。

以上两类情况可以图1来进行展示。

1.3 电缆路径探测

文献[2]指出：采用路径信号源配合路径探测接收机能可靠地探测各类埋地电缆的埋设路径及埋设深度。在本设计中，考虑到抑制工频干扰及电视机行频（15625Hz）干扰，将采用断续的幅度调制方式来调制15kHz正弦信号，这样可同时满足差拍式接收机和直放式倍压检波路径接收机的工作需求，大大提高了现场探测效率，探测路径距离达10km以上。

1.4 电缆信息管理

电缆运维需要用到电缆基本信息、电缆敷设图和电缆详细信息等内容，考虑到信息之间的同构共享以及维护方便性，应采用数据库技术进行信息管理系统的开发。

1.5 关于测试方式的选取

基于时域反射的测试方法是围绕电脉冲展开的[3]。根据电缆测试需求不同，测试系统应具备多种测试方式，详见表1所示。

2 系统研制

在完成详尽的技术构思后，义乌市供电公司与保定华创公司深度合作，进行了系统的研制。相关情况如下。

2.1 系统性能简介

系统可完成对电力电缆的开路、短路等各类故障的距离测定，测距限值在16km左右，误差小于1m，测试盲区小于10m。在电缆路径测定上，系统可以断续的振荡方式，输出15kHz、30W的正弦信号。系统在-10～40℃范围内工作稳定。

2.2 系统特点展示

首先，该系统能将非直观、难以判断的现象具体化，实现故障自动搜索、距离自动显示；其次，该系统具有低压脉冲、直闪、冲闪三种基本测试方式，并提供不同的取样方法，组合灵活、功能强大；再次，该系统可对电缆分布图、电缆编号、起止位置、埋设深度、日期、电缆介质、接头位置、维修记录等档案信息进行集成维护；最后，系统与高压完全隔离，对主机、操作人员绝对安全。

3 系统应用

2016年3月，义乌市供电公司下辖某10kV用户在配变投入时引起配变开关柜跳闸，经初步检查确定为电缆故障所致。首先用2500V摇表测出电缆A、B相绝缘电阻均为200MΩ，C相值很小；然后用数字万用表测C相接地电阻为6kΩ左右。由于运维资料严重不全，很难进行故障的下一步处理。因此动用多功能电缆测试系统进行辅助判断。

3.1 电缆全长测定

将电缆两侧与相关电气设备解开（即制造一个开路故障），将无故障相接到测试系统红接线柱上，选择“低压脉冲”测试方式（脉冲宽度0.2μs），将标尺定位于特征波形的起始拐点处，波形见图2所示。测得起点到终点的距离为109.6m。

3.2 电波传输速度测定

仍选择“低压脉冲”方式，输入电缆长度109.6m，移动游标至低压脉冲下降沿按“定位”，显示传输速度为160m/μs。

3.3 电缆故障测距

因C相接地电阻为6kΩ（>1kΩ），因此采用“冲闪电流取样法”测试。根据特征波形的起始拐点位置移动光标定位，得到起点到故障点的距离为64.8m。

3.4 故障点定位

在测出故障点距离后，由于受测量误差、电缆的余缆和拐弯等影响，在地面上还不能准确地找到故障点，必须进一步进行精确定位，相关接线见图3所示。在定位故障点后进行电缆沟开挖，发现真正故障点与指示故障位置仅差0.1m。

4 结束语

文章基于当前电缆运维工作的短板，提出新型多功能电缆测试系统的研制思路，并进行系统制作。应用结果表明：电缆测试系统具有电缆故障距离测定、故障点精确定位、路径巡测、电缆长度测试以及电缆信息管理等多种功能，满足电缆管理工作的需要。

参考文献

[1]李健.智能型电缆测试系统的设计与实现[J].现代电子技术，

2010，334（23）：59-60.

[2]杨金山.SP-310型电缆测试管理系统[J].中国设备工程，2015，42（5）：85-87.

[3]唐立珠.电力电缆故障测试新技术分析[J].电子技术与软件工程，2014，29（1）：28-31.