烟台哈尔滨工程大学研究院白龙雷获国家专利权
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龙图腾网获悉烟台哈尔滨工程大学研究院申请的专利一种10kV远海输电电缆运行故障定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115932465B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211383510.2,技术领域涉及:G01R31/08;该发明授权一种10kV远海输电电缆运行故障定位方法是由白龙雷;常亮;李天贺;王芳瑞;游江设计研发完成,并于2022-11-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种10kV远海输电电缆运行故障定位方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种10kV远海输电电缆运行故障定位方法。10kV远海输电电缆运行故障定位方法可实现远海地区10kV直流供电电缆远程在线定位运行故障点的目的,智能测评方法包括故障定位测试回路的连接、输电电缆检测与数据获取、长距离输电电缆故障模型建立、水下输电电缆故障位置计算等,进而判断出10kV远海输电电缆的故障位置及状况等。本发明的有益效果在于,可安全、高效、准确、实时地对海上大型作业平台、海底观测网、水下作战系统等的输电电缆进行故障检修和状态监测,减少因输电电缆运行故障导致平台或系统瘫痪的可能,提高其运行可靠性。
本发明授权一种10kV远海输电电缆运行故障定位方法在权利要求书中公布了:1.一种10kV远海输电电缆运行故障定位方法,用于对海上大型作业平台,海底观测网, 和水下作战系统的输电电缆进行故障检修和状态监测,其特征在于,包括如下步骤: 第一步:故障定位测试回路的连接 故障定位测试回路主要由直流高压隔离电容4、外壳体5、发射信号输出端口6、反射信号输入端口7、互相似比较模块8、计算结果输出端9、控制终端10、信号放大器211、发射信号发生器412、发射信号发生器313、发射频率选择器14、控制信号输入端15、选择器输出端16、发射信号发生器217、发射信号发生器118、信号放大器119组成,直流高压隔离电容4通过发射信号输出端口6、反射信号输入端口7连接到互相似比较模块8、信号放大器119和信号放大器211,互相似比较模块8通过计算结果输出端9与控制终端10相连,信号放大器119的输出端分别连接发射信号发生器217和发射信号发生器118,信号放大器211分别连接发射信号发生器412和发射信号发生器313,发射频率选择器14的选择器输出端16分别连接发射信号发生器1、发射信号发生器2、发射信号发生器3、发射信号发生器4,控制终端10通过控制信号输入端15连接发射频率选择器14;在进行测试前,需将直流高压隔离电容4的引出线与待测的电缆线路进行连接,待测电缆线路包括正线高压端1,负线高压端2,和光电复合缆端3,根据测试需要进行连接; 第二步:输电电缆检测与数据获取 2.1在第一步测试回路连接完毕的基础上,利用扩展频谱时域反射技术调制出高频测试信号st,由发射信号输出端口6进行输出,所调制出的测试信号频率f依次为500kHz,10MHz,30MHz,200MHz,分别由发射信号发生器118、发射信号发生器217、发射信号发生器313、发射信号发生器412依次调制产生;其中,x=1,2,3,4;并将所调制出的高频测试信号以sxt,x=1,2,3,4来表示; 2.2将相关的测试仪器连接在水下长距离输电电缆的终端部位,该终端设置在靠近用电设备的一端,或设置在靠近发电设备的一端,使用连接器将测试仪与待测水下电缆紧密相连; 2.3依次开展1.1中所调制出的各测试频率下的行波测试,并依次在电缆终端位置处采集出所对应的反射行波信号,并以rxt,x=1,2,3,4来表示; 2.4依照1.1~1.3步骤,进行多次重复测试,以保证所获得反射信号保持稳定,取多次测试中的平均值,得到测试频率fx所对应的发射信号sxt和反射信号rxt; 第三步:长距离输电电缆故障模型建立 根据不同测试频率下发射信号sxt与反射信号rxt之间的关系,建立水下长距离输电电缆受损模型: 3.1对反射信号rxt进行混杂信号隔离处理,如下: rext=wx*rxt-nx*sxt-lxt1 式中,wx、nx分别为反射信号比例因子和发射信号混杂系数,lx则为背景噪声信号; 3.2分别求取不同测试频率信号下发射信号sxt与隔离后反射信号rext的互相似函数Gdt,如下所示: 式中,λ为测试过程中,首次发射信号sxt与接收到反射信号rxt之间的时间差,即延迟时间,λ的取值范围为[0,63fx]; 3.3根据计算得到的互相似函数值,绘制相应的互相似函数曲线,记为gxλ,x=1,2,3,4,其中g1λ、g2λ、g3λ、g4λ分别对应500kHz,10MHz,30MHz,200MHz的频率信号条件;对所获得的互相似函数曲线分别求其绝对值的最大值,记为mxλx,即: mxλx=max{|gxλ|}5 比较mxλx的值,并将mxλx大于0.1时所对应的延迟时间值进行提取,并赋值给λx; 3.4根据步骤3.3中所得到的结果,对故障定位计算数据进行预处理,如下: 当m1λ1、m2λ2、m3λ3、m4λ4中仅有一个值大于0.1时,将其λx提取出,其余忽略,记为情况1; 当m1λ1、m2λ2、m3λ3、m4λ4中有两个及以上的值大于0.1时,将对应λx提取出,并判断mxλx的最大值是否为1,若为1,则仅保留mxλx为1时所对应的λx,记为情况2;若不为1,则依次对λx进行排列,记为情况3; 第四步:水下直流输电电缆故障位置计算 根据上述步骤中所得到的λx值,对故障位置进行计算,如下: 式中,lx为自检测端为起始点,电缆故障发生的位置值;vc为高频测试信号在直流电缆中的传播速度,取为1.68e8ms;对于不同的情况,得到不同的定位结果: 当为情况1时,运行故障仅发生在lx位置处,对该位置进行检修; 当为情况2时,直流电缆在lx处发生严重断线故障,而其他位置的故障情况,需将该严重断线位置修复后,重复以上过程进行分析; 当为情况3时,直流电缆在多处发生了故障,故障位置依次为l1、l2…lx,需对这些位置均进行检修。
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