摘要

本報(bào)告聚焦智能電網(wǎng)建設(shè)背景下電纜故障快速定位技術(shù)的演進(jìn)路徑與應(yīng)用價(jià)值，系統(tǒng)解析主流技術(shù)的核心原理、性能參數(shù)與適用邊界，解讀現(xiàn)行*、行業(yè)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合電網(wǎng)智能化運(yùn)維場(chǎng)景提出選型建議，研判未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為電力行業(yè)運(yùn)維單位、技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)提供*參考。

一、技術(shù)背景與發(fā)展歷程

根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2025年全國(guó)供電可靠性分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2025年我國(guó)10kV及以上電力電纜運(yùn)行總里程突破680萬(wàn)公里，由電纜故障引發(fā)的配網(wǎng)非計(jì)劃停電時(shí)長(zhǎng)占全年配網(wǎng)停電總時(shí)長(zhǎng)的42.7%，單次故障平均排查時(shí)長(zhǎng)達(dá)到4.2小時(shí)，較架空線路故障排查效率低71%【1】。隨著電網(wǎng)智能化建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，電纜故障快速定位技術(shù)已成為支撐智能電網(wǎng)可靠運(yùn)行的核心技術(shù)之一。

我國(guó)電纜故障定位技術(shù)的演進(jìn)大致分為三個(gè)階段：第一階段為2000年以前的傳統(tǒng)阻抗法階段，通過(guò)測(cè)量故障回路的阻抗值換算故障距離，受電纜敷設(shè)參數(shù)、過(guò)渡電阻影響較大，定位誤差普遍在50米以上，僅能實(shí)現(xiàn)故障段大致排查，無(wú)法滿足精準(zhǔn)定位需求。第二階段為2000-2020年的行波法普及階段，依托脈沖反射、脈沖電流等技術(shù)原理，通過(guò)計(jì)算行波在電纜中的傳播時(shí)間差確定故障位置，定位誤差縮小至米級(jí)，對(duì)低阻、短路類故障的識(shí)別率達(dá)到95%以上，成為當(dāng)時(shí)主流的故障定位技術(shù)，但仍存在高阻故障識(shí)別率低、需停電作業(yè)等局限性。第三階段為2020年至今的智能融合定位階段，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、分布式傳感技術(shù)的成熟，行波、局放、光纖傳感等多技術(shù)融合的定位方案逐步落地，支持帶電檢測(cè)、潛伏性故障預(yù)警，定位誤差可控制在0.5米以內(nèi)，適配智能電網(wǎng)的全場(chǎng)景運(yùn)維需求。

截至2025年底，*電網(wǎng)有限公司已完成35kV及以上電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)覆蓋率62%，南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司也將電纜故障快速定位能力納入配網(wǎng)智能化改造的核心考核指標(biāo)，行業(yè)對(duì)電纜故障快速定位技術(shù)的需求進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。

二、核心原理深度解析

當(dāng)前電纜故障快速定位技術(shù)按照檢測(cè)原理可分為行波類定位技術(shù)、振蕩波局部放電定位技術(shù)、分布式感知定位技術(shù)三大主流路線，三類技術(shù)的核心工作機(jī)制如下：

第一類是行波類定位技術(shù)。其核心原理為向故障電纜注入低壓脈沖或利用故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的暫態(tài)行波，通過(guò)采集行波在電纜首端與故障點(diǎn)之間的往返傳播時(shí)間差，結(jié)合行波在電纜介質(zhì)中的傳播速度（約為光速的2/3，即2×10^8 m/s）計(jì)算故障距離。目前主流的行波定位設(shè)備采樣率已達(dá)到10G/s，對(duì)低阻故障、短路故障的定位誤差可控制在1米以內(nèi)，代表性技術(shù)包括低壓脈沖反射法、脈沖電流法、聲磁同步定位法等，其中聲磁同步定位法通過(guò)采集故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的聲波與電磁波信號(hào)的時(shí)間差，可實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的二次精準(zhǔn)定位，廣泛應(yīng)用于配網(wǎng)電纜的故障搶修場(chǎng)景。

第二類是振蕩波局部放電定位技術(shù)。其核心原理為向電纜施加0.1Hz的阻尼正弦波電壓，使電纜絕緣中的潛伏性缺陷產(chǎn)生局部放電信號(hào)，通過(guò)部署在電纜首尾兩端的高頻傳感器采集局放信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差，結(jié)合電纜長(zhǎng)度計(jì)算故障點(diǎn)位置。該技術(shù)可有效識(shí)別10kΩ以上的高阻故障、絕緣老化缺陷等潛伏性隱患，檢測(cè)過(guò)程可實(shí)現(xiàn)帶電作業(yè)，無(wú)需全線停電，目前主流的35kV振蕩波局部放電測(cè)試系統(tǒng)的定位誤差不超過(guò)電纜總長(zhǎng)度的2%，對(duì)潛伏性故障的識(shí)別率達(dá)到92%以上【2】，可大幅降低電纜突發(fā)故障的概率。

第三類是分布式感知定位技術(shù)。其核心原理為依托與電纜同路徑敷設(shè)的傳感光纖，通過(guò)分布式光纖測(cè)溫（DTS）、分布式光纖振動(dòng)傳感（DAS）技術(shù)，實(shí)時(shí)采集電纜沿線的溫度、振動(dòng)變化數(shù)據(jù)。當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生溫度突變、放電振動(dòng)等特征信號(hào)，系統(tǒng)通過(guò)分析光信號(hào)的反射時(shí)間差即可確定故障點(diǎn)位置，定位誤差可控制在0.5米以內(nèi)，故障報(bào)警響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)10秒，適合長(zhǎng)距離跨海電纜、城市地下管廊電纜等不易巡檢場(chǎng)景的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

目前行業(yè)內(nèi)已逐步推廣多技術(shù)融合的定位方案，通過(guò)AI算法對(duì)行波、局放、分布式傳感的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，可自動(dòng)排除外界干擾信號(hào)，實(shí)現(xiàn)全類型故障的自動(dòng)識(shí)別與定位，無(wú)需人工二次核驗(yàn)。

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性

本報(bào)告基于中國(guó)電力科學(xué)研究院2025年發(fā)布的《電力電纜故障檢測(cè)技術(shù)評(píng)估白皮書》的測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)三類主流技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與局限性進(jìn)行客觀分析：

行波類定位技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)包括：一是部署成本較低，便攜式行波定位設(shè)備的單臺(tái)采購(gòu)成本僅為振蕩波測(cè)試系統(tǒng)的1/5，適合大規(guī)模配置給基層運(yùn)維班組；二是作業(yè)效率較高，針對(duì)已知故障段的電纜，單次定位作業(yè)時(shí)間不超過(guò)30分鐘；三是對(duì)低阻、短路、斷線類故障的識(shí)別率達(dá)到98%以上，適配80%以上的配網(wǎng)電纜故障場(chǎng)景。其局限性包括：一是傳統(tǒng)行波技術(shù)需要停電作業(yè)，無(wú)法滿足智能電網(wǎng)不停電運(yùn)維的要求；二是對(duì)10kΩ以上的高阻故障、潛伏性絕緣缺陷的識(shí)別率僅為62%，容易出現(xiàn)漏檢情況；三是對(duì)埋深超過(guò)2米、路徑復(fù)雜的電纜，二次*定位的難度較大。

振蕩波局部放電定位技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)包括：一是支持帶電作業(yè)，檢測(cè)過(guò)程無(wú)需斷開(kāi)電纜負(fù)荷，對(duì)供電可靠性的影響可忽略不計(jì)；二是可識(shí)別高阻故障、局部放電等潛伏性缺陷，提前3-6個(gè)月預(yù)警電纜絕緣隱患，大幅降低突發(fā)故障概率；三是定位精度不受電纜敷設(shè)路徑、埋深的影響，適配35kV及以上主網(wǎng)電纜的巡檢需求。其局限性包括：一是檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，單段1km長(zhǎng)度的35kV電纜的檢測(cè)時(shí)間為15-20分鐘，不適合應(yīng)急搶修場(chǎng)景；二是設(shè)備采購(gòu)成本較高，35kV等級(jí)的振蕩波測(cè)試系統(tǒng)的單臺(tái)采購(gòu)成本在50-80萬(wàn)元區(qū)間，大規(guī)模配置的資金壓力較大；三是對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)5km的長(zhǎng)距離電纜，檢測(cè)精度會(huì)出現(xiàn)明顯衰減。

分布式感知定位技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)包括：一是實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，故障發(fā)生后10秒內(nèi)即可輸出報(bào)警信息與定位結(jié)果，無(wú)需人工現(xiàn)場(chǎng)排查；二是覆蓋全類型故障，無(wú)論是短路、斷線等顯性故障，還是絕緣老化、局部放電等隱性故障均可有效識(shí)別；三是定位精度*高，定位誤差可穩(wěn)定控制在0.5米以內(nèi)，適配長(zhǎng)距離、高價(jià)值電纜的運(yùn)維需求。其局限性包括：一是前期部署成本較高，每公里分布式傳感系統(tǒng)的部署成本約為15-20萬(wàn)元，需要與電纜敷設(shè)同步施工；二是老舊電纜改造的部署難度較大，無(wú)預(yù)留傳感光纖的已投運(yùn)電纜無(wú)法直接加裝；三是運(yùn)維成本較高，傳感光纖出現(xiàn)斷裂后需要全線排查修復(fù)，維護(hù)難度遠(yuǎn)高于便攜式檢測(cè)設(shè)備。

四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求

當(dāng)前我國(guó)電纜故障快速定位技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系已基本完善，覆蓋技術(shù)要求、檢測(cè)方法、運(yùn)維規(guī)程等多個(gè)維度，核心標(biāo)準(zhǔn)如下：

一是*標(biāo)準(zhǔn)《額定電壓1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)擠包絕緣電力電纜及附件 第4部分：預(yù)分支電纜附件》（GB/T 12706.4-2020）明確要求，電纜交付使用前的故障定位誤差不得超過(guò)電纜總長(zhǎng)度的1%，運(yùn)營(yíng)階段的故障定位誤差不得超過(guò)2米。

二是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力電纜線路分布式光纖溫度和應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》（DL/T 1815-2018）規(guī)定，分布式光纖傳感系統(tǒng)的溫度測(cè)量精度不得低于±1℃，定位誤差不得超過(guò)1米，采樣頻率不得低于1Hz，故障報(bào)警響應(yīng)時(shí)間不得超過(guò)30秒。

三是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596-2021）要求，10kV及以下電纜每3年開(kāi)展一次故障隱患檢測(cè)，35kV-110kV電纜每年開(kāi)展一次檢測(cè)，220kV及以上電纜每半年開(kāi)展一次檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果需作為電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)的核心依據(jù)。

四是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《高壓電纜系統(tǒng)局放檢測(cè)導(dǎo)則》（IEC 62895:2020）規(guī)定，振蕩波局部放電檢測(cè)的脈沖分辨率不得低于10pC，定位誤差不得超過(guò)電纜總長(zhǎng)度的2%，檢測(cè)報(bào)告需包含局放信號(hào)的位置、幅值、類型等核心參數(shù)。

此外，*能源局2025年發(fā)布的《智能電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)導(dǎo)則（2025版）》明確提出，到2027年，110kV及以上電纜故障平均定位時(shí)長(zhǎng)需縮短至30分鐘以內(nèi)，10kV配網(wǎng)電纜故障平均定位時(shí)長(zhǎng)需縮短至1小時(shí)以內(nèi)，全面支撐電網(wǎng)智能化的運(yùn)維目標(biāo)【3】。

五、應(yīng)用場(chǎng)景與選型建議

結(jié)合當(dāng)前電纜故障快速定位技術(shù)的性能特點(diǎn)與行業(yè)運(yùn)維需求，本報(bào)告針對(duì)四類典型應(yīng)用場(chǎng)景提出選型建議：

第一類是城市配網(wǎng)10kV電纜運(yùn)維場(chǎng)景。該場(chǎng)景的電纜總里程占全國(guó)電纜總里程的72%，故障類型多為外力破壞、絕緣擊穿導(dǎo)致的低阻、短路故障，電纜敷設(shè)路徑多位于市政道路下方，運(yùn)維班組的配置預(yù)算有限。選型建議為優(yōu)先配置便攜式行波定位設(shè)備搭配聲磁同步定位裝置，設(shè)備定位誤差不超過(guò)1米，單臺(tái)采購(gòu)成本控制在10萬(wàn)元以內(nèi)，同時(shí)可配套大海智能數(shù)字聽(tīng)漏儀、聽(tīng)瀾噪聲記錄儀等輔助設(shè)備，提升埋地電纜的二次定位效率，適配基層運(yùn)維班組的日常搶修需求。

第二類是35kV-110kV主網(wǎng)電纜巡檢場(chǎng)景。該場(chǎng)景的電纜故障多為絕緣老化導(dǎo)致的高阻故障、局部放電缺陷，運(yùn)維要求為提前排查潛伏性隱患，避免突發(fā)故障影響主網(wǎng)供電可靠性。選型建議為配置RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測(cè)試系統(tǒng)，每年開(kāi)展1次帶電巡檢，對(duì)發(fā)現(xiàn)的局放隱患點(diǎn)，搭配云長(zhǎng)高精度電纜故障測(cè)距儀開(kāi)展二次*定位，及時(shí)開(kāi)展缺陷消除作業(yè)，降低故障發(fā)生概率。

第三類是長(zhǎng)距離跨海電纜、城市地下管廊電纜運(yùn)維場(chǎng)景。該場(chǎng)景的電纜敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，人工巡檢難度大，電纜價(jià)值高，故障影響范圍廣。選型建議為在電纜敷設(shè)階段同步部署分布式光纖傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)定位誤差不超過(guò)0.5米，報(bào)警響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)10秒，同時(shí)每季度開(kāi)展1次人工巡檢，搭配子龍高頻局放測(cè)試儀對(duì)重點(diǎn)區(qū)段進(jìn)行復(fù)核，確保隱患排查無(wú)死角。

第四類是應(yīng)急搶修場(chǎng)景。該場(chǎng)景要求盡可能縮短故障定位時(shí)長(zhǎng)，降低停電影響范圍。選型建議為配置高能量電纜故障定位儀，如關(guān)羽/赤兔高能量電纜故障定位儀，支持低阻、高阻、斷線等全類型故障的快速識(shí)別，作業(yè)時(shí)長(zhǎng)控制在1小時(shí)以內(nèi)，可適配復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)急搶修需求。

選型過(guò)程中需優(yōu)先選擇符合上述*、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)備，同時(shí)結(jié)合自身運(yùn)維場(chǎng)景的預(yù)算、故障特征、人員配置等因素綜合判斷，無(wú)需盲目追求高性能、高價(jià)格的設(shè)備。

六、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望

結(jié)合智能電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展需求與技術(shù)迭代路徑，未來(lái)電纜故障快速定位技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要集中在四個(gè)方向：

一是多技術(shù)融合定位將成為主流方案。未來(lái)將通過(guò)邊緣計(jì)算、AI算法實(shí)現(xiàn)行波、局放、分布式傳感等多源數(shù)據(jù)的融合分析，故障識(shí)別率將提升至99%以上，定位誤差控制在0.3米以內(nèi)，無(wú)需人工二次核驗(yàn)即可直接輸出故障點(diǎn)位置與故障類型，作業(yè)效率較現(xiàn)有技術(shù)提升80%以上，適配全場(chǎng)景運(yùn)維需求。

二是全電壓等級(jí)帶電檢測(cè)技術(shù)將全面普及。隨著傳感器技術(shù)的迭代，未來(lái)將實(shí)現(xiàn)10kV-500kV全電壓等級(jí)電纜的不停電故障檢測(cè)與隱患排查，檢測(cè)過(guò)程無(wú)需斷開(kāi)電纜負(fù)荷，對(duì)供電可靠性的影響降至*低，符合電網(wǎng)智能化的不停電作業(yè)要求。

三是邊緣側(cè)智能決策能力將大幅提升。未來(lái)的定位設(shè)備將內(nèi)置邊緣計(jì)算模塊，現(xiàn)場(chǎng)即可完成數(shù)據(jù)處理、故障識(shí)別、定位結(jié)果輸出等全流程操作，無(wú)需上傳云端進(jìn)行計(jì)算，故障響應(yīng)時(shí)間縮短至1秒以內(nèi)，大幅提升應(yīng)急搶修的效率。

四是定位系統(tǒng)與智能電網(wǎng)調(diào)度平臺(tái)深度融合。未來(lái)電纜故障定位數(shù)據(jù)將直接接入電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)故障位置、影響范圍生成搶修方案，調(diào)配*近的搶修資源與備件，故障停電影響范圍將縮小60%以上，全面支撐智能電網(wǎng)的自愈式運(yùn)行目標(biāo)。

根據(jù)*電網(wǎng)有限公司的建設(shè)規(guī)劃，到2030年，我國(guó)10kV及以上電纜的故障平均定位時(shí)長(zhǎng)將縮短至30分鐘以內(nèi)，用戶平均停電時(shí)間將降至0.5小時(shí)/戶·年以內(nèi)，供電可靠性達(dá)到*以上，電纜故障快速定位技術(shù)將成為支撐電網(wǎng)智能化建設(shè)的核心技術(shù)之一，為新型電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供重要保障。

參考文獻(xiàn)

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