JJF 2407.1-2026 电缆故障测试仪校准规范　第1部分：闪测仪

中华人民共和国国家计量技术规范电缆故障测试仪校准规范CalibrationSpecificationforCable2026-06-25发布2026-12-25实施电缆故障测试仪校准规范第1部分：闪测仪归口单位：全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会主要起草单位：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院国家高电压计量站国网湖北省电力有限公司电力科学研究院参加起草单位：中国计量科学研究院广西壮族自治区计量检测研究院杭州群特电气有限公司山东省计量科学研究院本规范委托全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会负责解释本规范主要起草人：龚金龙(国网浙江省电力有限公司电力科学研究院)张军(国家高电压计量站)贺家慧(国网湖北省电力有限公司电力科学研究院)王家福(中国计量科学研究院)刘俏君(广西壮族自治区计量检测研究院)仇明(杭州群特电气有限公司)高志尚(山东省计量科学研究院)I 1范围 2引用文件 3术语 5计量特性 6校准条件 6.1环境条件 6.2测量标准及辅助设备 7校准项目和校准方法 7.1校准项目 7.2校准方法 8校准结果表达 8.1数据处理 8.2校准证书 9复校时间间隔 附录A关于电缆故障模拟装置的说明 附录B波形时间间隔测量方法 附录C故障距离示值误差校准测量结果不确定度评定(标准源法) 附录D故障距离示值误差校准测量结果不确定度评定(标准表法) 附录E校准原始记录格式 附录F校准证书内页格式 JJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语与定义》、JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。Ⅱ1电缆故障测试仪校准规范第1部分：闪测仪本规范适用于电缆故障闪测仪(以下简称“闪测仪”)的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：DL/T849.1—2019电力设备专用测试仪通用技术条件第1部分：电缆故障闪测仪凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。下列术语和定义适用于本规范。3.1低压脉冲法lowvoltagepulsemethod在被测电缆一端注入低压脉冲信号通过检测该入射信号和反射信号的时间差计算出故障距离的一种方法，又称雷达法。3.2脉冲电流法impulsecurrentmethod向被测电缆施加直流高压使故障点击穿，通过接收并测量故障点放电产生的电流行波信号计算出故障距离的一种方法。[来源：DL/T849.1—2019,3.8]3.3弧反射法arcreflectionmethod向被测电缆施加直流高压，使故障点出现弧光接地，在燃弧时和电弧熄灭后，分别注入低压脉冲信号，通过比较测试波形得出故障距离的一种方法，又称二次脉冲法或多次脉冲法。[来源：DL/T849.1—2019,3.10]3.4电缆故障模拟装置cablefaultsimulationset一种由集中参数阻抗器件(电容、电感、电阻等)组成的π型网络，用于模拟实物电缆的分布参数，能模拟电缆开路、低阻、高阻及短路接地等常见故障的装置。[来源：DL/T849.1—2019,3.11,有修改]3.5光标移动步长stepsizeofcusormovement在闪测仪的测试波形上进行故障距离测定时，光标移动一次对应的距离变化量。3.6故障测试区间上限upperlimitoffaulttestinterval闪测仪所能测量的电力电缆的最大故障距离。3.7故障测试区间下限lowerlimitoffaulttestinterval闪测仪所能测量的电力电缆的最小故障距离。4概述闪测仪基于行波测距原理，主要用于电缆故障的粗测定位，一般具有低压脉冲法、脉冲电流法和弧反射法三种工作方式。低压脉冲法适用于电缆短路或开路等故障的探测，脉冲电流法和弧反射法适用于电缆高阻故障的探测。图1为低压脉冲法故障测试示意图，图2为脉冲电流法和弧反射法故障测试示意图。金属铠装金属铠装保护接地信号线接地线闪测仪图1低压脉冲法故障测试示意图图2脉冲电流法和弧反射法故障测试示意图T₁—调压器；T₂—高压试验变压器；C—储能电容器；D—整流二极管；R—限流电阻；L—电流耦合器；F—电源熔丝；G—放电间隙5计量特性5.1故障距离L闪测仪的故障距离示值误差一般不超过士(0.5%×L+1m)。其中L为电缆故障点到测试端的距离，L≥20m。6校准条件6.1环境条件闪测仪校准时的环境条件应符合以下要求：——环境温度：(20±5)℃;——环境相对湿度：≤80%;23——电源电压：(220±11)V;——电源频率：(50±0.5)Hz;6.2测量标准及辅助设备6.2.1数字示波器时间测量最大允许误差：优于±0.1%。采样率：不低于5×108次/s。模拟带宽：不低于100MHz。6.2.2函数信号发生器具备连续方波脉冲输出功能，极性正、负可选，电压峰峰值不小于10V。方波脉冲宽度可调，最小宽度不大于10ns,上升时间20ns～100ns独立可调。方波脉冲输出频率范围应包含4kHz～5MHz。频率输出最大允许误差优于±0.1%或±0.005Hz。方波脉冲过冲小于2%。6.2.3电缆故障模拟装置以交联聚乙烯介质中电波传播速度172m/μs计算，要求在100m、2km、10km、20km四个距离点可分别设置开路、短路和正常(无故障)三种状态，且在测试点的故障距离设定值偏差不超过±20%。制作方法参见附录A。6.2.4实物电缆带金属屏蔽10kV交联聚乙烯电力电缆一根，两头各设接线端，两接线端之间的长度为(20±0.05)m。6.2.5绝缘电阻测试仪具有500V电压输出挡，准确度等级不低于10级。6.2.6耐电压测试仪工频电压输出不低于2kV,准确度等级不低于5级。7校准项目和校准方法7.1校准项目闪测仪的校准项目如表1所示。校准项目1—2—3—4(测试盲区)检查 一5故障距离7.2校准方法7.2.1校准前准备7.2.1.1外观检查闪测仪的表面无划伤、裂纹和变形现象；各按键及开关操作灵活，无卡涩现象；显示器显示清晰，无缺陷；铭牌标志清晰完整，铭牌内容包括制造厂名、出厂日期、产品编号、产品名称；应有明显的专用接地端钮。7.2.1.2安全性能检查采用交流电源供电的闪测仪，应进行安全性能检查。要求如下：使用绝缘电阻表500V电压挡测量电源输入端对外壳及地的绝缘电阻应大于20MΩ;电源输入端与外壳及地之间施加2kV工频电压，历时1min,无击穿或其他放电现象。7.2.1.3通电检查通电后开关、按键、调节旋钮、显示屏、测量仪表和各种状态指示灯(标志)应7.2.1.4故障测试区间下限(测试盲区)检查采用实物电缆开展故障测试区间下限(测试盲区)检查，原理如图3和图4所示。准备一根20m长实物电缆，分别在其终端设置短路(芯线与金属铠装短接接地，如图3)和开路(芯线悬空，金属铠装接地，如图4)状态。使用闪测仪低压脉冲法进行测试，设定电波介质传输速度v为172m/s,被校闪测仪应能完整显示上述开路、短路故障波形，并进行故障距离测量显示。闪测仪接地线金属铠装芯线保护接地工作接地图3采用实物电缆进行测试下限(测试盲区)检查试验原理图(终端短路状态)闪测仪接地线金属铠装芯线保护接地图4采用实物电缆进行测试下限(测试盲区)检查试验原理图(终端开路状态)7.2.2故障距离7.2.2.1一般要求闪测仪应分别开展低压脉冲法工作模式下和脉冲电流法工作模式下的故障距离的校准，校准时设定电波介质传输速度v为172m/μs。7.2.2.2低压脉冲法工作模式采用标准表法进行，将数字示波器作为时间间隔测量的标准装置，校准原理如图545所示。校准时，将被校闪测仪置于低压脉冲法测量模式，在电缆故障模拟装置上设置故障点，按照表2选择校准点。被校闪测仪向电缆故障模拟装置注入测量脉冲信号，依据测试波形记录故障距离测量显示值L。通过数字示波器读取入射波与故障反射波的时间间隔值△t,具体方法参照附录B。闪测仪最大故障测试距离Lmm1在100m、2km、10km中选取不大于Lmm的校准点2选取100m、2km、10km、20km四个校准点按式(1)计算模拟故障点对应的故障距离标准值Ls1,按式(2)计算各校准点的故障距离示值误差。故障距离示值误差校准应在故障点开路和短路情况下各校准一次。L₁——模拟故障点对应的故障距离标准值，m.v——被校闪测仪介质传输速度设定值，m/μs。Lx——被校闪测仪距离测量显示值，m;Ls₁——模拟故障点对应的故障距离标准值，m。R点由弧反射法的定义可知，其故障测距的原理实质与低压脉冲法相同，故上述低压脉冲法工作模式下故障距离的校准等同于开展了弧反射法工作模式下故障距离校准。7.2.2.3脉冲电流法工作模式采用标准源法进行，将函数信号发生器作为时间间隔输出的标准源，校准原理如图6所示。6图6脉冲电流法工作模式下测试距离校准原理图将被校闪测仪置于脉冲电流法工作模式，按照表2选择校准点，也可以根据客户要求增加或减少校准点。设置函数信号发生器脉冲频率f[按式(3)计算],脉冲上升时间在20ns~100ns之间，输出一定幅值的连续周期方波脉冲信号于被校闪测仪，被校闪测仪应能正确记录波形并进行故障距离测量显示，按式(2)计算校准点示值误差。改变输出脉冲的极性，重复上述步骤。f——函数信号发生器频率设置值，为信号周期时间的倒数，kHz;v——被校闪测仪电波介质传输速度设定值，m/μs;Ls₂——故障距离校准点选取值，m。在式(3)计算函数信号发生器脉冲输出频率9的过程中，如无法整除，可将计算值f取整，按式(4)计算校准点L₂的值，而后按式(2)计算校准点示值误差。L——故障距离校准点选取值，m;v——被校闪测仪电波介质传输速度设定值，m/μs;f——函数信号发生器频率设置值，为信号周期时间的倒数，kHz。7.2.2.4光标移动步长检查在故障距离校准时，同步开展光标移动步长检查。在读取被校闪测仪故障距离显示值时，将测试波形放大至最大状态，此时移动光标一次，记录其距离变化量值即为光标的最小移动步长。8校准结果表达8.1数据处理标准表法校准结果采用四舍五入的方法进行数据修约，数值修约到3位小数。8.2校准证书校准结果应在校准证书(报告)上反应，校准证书(报告)应至少包括以下信息：a)标题，如“校准证书”;b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识；7e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h)如果与校准结果的有效性或应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k)校准环境的描述；1)校准结果及其测量不确定度的说明；m)对校准规范的偏离的说明；n)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o)校准结果仅对被校对象有效的声明；p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。不确定度评定示例见附录C、附录D,校准原始记录格式见附录E,校准证书(报告)内页格式见附录F。9复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录A关于电缆故障模拟装置的说明电力电缆是电力传输线的一种，其在电气模型上可看成由许多的电阻、电导、电容与电感等元件联接而成。一小段电缆的等效电路(T形电路)如图A.1所示。GCR单位长度的电阻，Ω/km;L——单位长度的电感，H/km;C——单位长度的电容，F/km;图A.1一小段电缆的等效电路A.2电缆故障的模拟电缆故障模拟装置是基于若干图A.1所示单元等效电路(T形电路)的串联，可实现长距离实物电缆在结构上的模拟。对于模拟电缆高阻、低阻、短路故障设置可参照示意图A.2。故障设置在单元电路的连接处，在模拟芯线与模拟铠装间架设电阻元件(对于高阻故障，阻值R≥100Ω;低阻故障，阻值R<100Ω;短路故障则直接短接)。断线故障设置可参照示意图A.3,在单元电路连接的某处直接断开。第1个单元电路第n个单元电路第n+1个单元电路模拟芯线模拟故障点，模拟故障点G模拟铠装图A.2模拟高阻、低阻、短路故障设置示意图第1个单元电路第n个单元电路第n+1个单元电路模拟芯线，模拟铠装图A.3模拟断线故障设置示意图点A.3装置参数核查方法电缆故障模拟装置制作完成后，需利用闪测仪、示波器对其全长、各故障点距离89进行测量，使其满足6.2.3的要求。试验接线如图A.4所示。测量时，将闪测仪置于低压脉冲法工作模式，在单次触发模式下实现对模拟装置入、反射波形时间间隔△t的测量，而后结合波速设定值(172m/μs),测算出模拟装置模拟电缆全长、各故障点距离值。第1个单元电路第模拟芯线模拟故障点，模拟铠装图A.4模拟电缆全长及模拟故障点距离测试示意图由于电缆故障模拟装置中各类电阻、电导、电容与电感等元件数量较多，其稳定性需通过定期核查来确定。A.4模拟装置制作示例模拟装置制作的总技术路线为：先查阅需要模拟的电缆电气参数，然后根据预模拟长度(如20km)计算出总电感、电容和电阻值。为了更精确地确定预设故障点的位置，结合电子元器件条件，依据上述模拟总长度电缆数据，计算得到最小单元的电感、电容和电阻数据。建议最小单元的上述参数选值与理论计算偏差在±20%以内，电容额定电压不低于100V为宜。图A.1中，电导G可忽略，其余参数可查阅电缆制造厂提供的电气参数资料得到。本示例中以交联聚乙烯6/10kV,截面积为25mm²铜芯电缆为例开展模拟装置制作。从该型号电缆出厂参数得到，电缆单位长度电容为0.2μF/km,单位长度电阻为0.927Ω/km,依据电缆波速度传播公式v=1/√CL,计算得到单位长度电感量为由于模拟装置预模拟的电缆全长为20km,因而计算所需总电容量C为4μF,总电阻为18.54Ω,总电感量为3.38mH。本示例以模拟50m电缆为一个最小单元电路进行搭建，20km电缆总共需要400个上述单元，每一单元电容量为0.01μF,单元电阻值为0.046Ω,单元电感量为8.45μH。依据上述参数及偏差值控制在±20%以内的要求，电容选用标称值为0.01μF、额定电压400V的CBB电容，电感采用标称值为10μH、电阻值为0.039Ω的PK0608-100M工字电感开展最小单元的制作。制作完成示意图如图A.5所示。100100m处故障20km处故障10km处故障1km处故障图A.5制作完成的模拟装置内部电路示意图附录B波形时间间隔测量方法闪测仪校准时，如果不能准确测量入射脉冲与反射脉冲的时间间隔，会给故障距离测试带来误差，所以准确地确定入、反射脉冲的起始计时点非常重要。本规范中，低压脉冲法工作模式下，利用标准表法(数字示波器)进行故障距离示值误差的校准。校准时，由于入射脉冲信号经电缆故障模拟装置故障点反射后波形会有改变，在确定模拟故障点与测试端距离时，需秉持在数字示波器显示波形上和被校闪测仪显示波形上选取计时起点和计时终点的方法需一一对应的原则。推荐一种计算时间间隔的方法如下所述，供使用者参考。(1)确定计时起点。将测试端输入脉冲方波的上升沿与水平轴的交叉点确定为计时起点t₁。(2)确定故障反射波。将反射波形中波峰幅值最大或最小对应的波形作为第一反射波。(3)确定计时终点。将第一反射波上升沿与水平轴的交叉点确定为计时终点t₂。(4)通过数字示波器读取t₁、t₂时间差值△ty按照式(1)计算得到标准距离值L₃,通过被校闪测仪读取距离显示值L,按照式(2计算校准点的示值误差。如图B.1和图B.2所示。波形水平轴交叉点交叉点交叉点入射波形开路故障点反射波形图B.1开路故障反射波形时间间隔测量示意图短路故障点短路故障点反射波形入射波形波形水平轴图B.2短路故障反射波形时间间隔测量示意图脉冲电流法工作模式下，利用标准源法(函数信号发生器)进行故障距离的校准，距离标准值L,通过函数信号发生器周期的设定值按照式(1)计算得到，被校显示值L亦可参照上述方法测量得到，进而计算得到相应校准点的示值误差。附录C故障距离示值误差校准测量结果不确定度评定C.1校准信息环境条件：温度为(20±5)℃,相对湿度≤80%。被校仪器：WL50+型电缆故障闪测仪，最大测量距离50km。校准及评定方法：参照7.2.2,将被校闪测仪置于脉冲电流法工作模式，电波介质传输速度设置为172m/μs。校准点选择2km,依据式(3)计算并设置函数信号发生器输出脉冲频率为43kHz,正极性，向被校闪测仪注入脉冲信号进行示值误差校准并依据JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》开展不确定度评定。同样方法可得出被校闪测仪在其他校准点的测量不确定度；标准器具：函数信号发生器，具备连续脉冲方波输出功能，极性正、负可选；幅值可调，峰峰值最大为10V;频率调节范围为1μHz～100MHz,频率最大允差为士(1×10-⁶设置值+15pHz)。C.2测量模型闪测仪故障距离示值误差：△L——被校闪测仪距离测量示值误差，m;Lx——被校闪测仪距离测量显示值，m;Ls——故障距离校准点选取值，m;v——被校闪测仪介质传输速度设定值，m/μs;C.3合成标准不确定度当各输入量的不确定度互不相关时，合成标准不确定度计算公式为u²(△L)=c₁²u²(Lx)+c₂²u²(L,)=c₁²u²(L)+cC.4不确定度来源被校闪测仪的不确定度来源主要有：a)由被校闪测仪示值测量重复性引入的标准不确定度u₁(Lx);b)由被校闪测仪故障距离测量光标移动步长引入的标准不确定度u₂(Lx);c)由函数信号发生器输出信号周期时间准确度引入的标准不确定度u(t₁)。C.5标准不确定度的评定C.5.1测量重复性引入的标准不确定度u₁(L×)由被校闪测仪故障距离测量重复性引入的标准不确定度u₁(Lx)。对被校闪测仪在2km校准点进行10次重复测量数据如表C.1所示。123456789测量结果的算术平均值单次测量结果实验标准差s实际校准时，以单次测量结果为最终测量结果，故标准不确定度为：C.5.2光标移动步长引入的标准不确定度u₂(L由被校闪测仪故障距离测量光标移动步长引人的标准不确定度u₂(L×)。被校闪测仪在示值为2km点光标移动步长为1m,在±0.5m的区间为均匀分布。由于u₂(L)>u₁(L),故由被校闪测仪引入的不确定度分量取u₂(L)=0.289m。C.5.3标准装置引入的标准不确定度u(t₁)由函数信号发生器输出信号周期时间准确度引入的标准不确定度u(t₁)。依据函数信号发生器出厂技术说明书，其输出频率最大允许误差为士(1×10-⁶×43×10³Hz+15pHz)≈±0.043Hz,在43kHz点周期最大允许误差为士2.33×10⁻⁵μs,C.6标准不确定度表标准不确定度表如表C.2所示。由被校闪测仪故障距离测量光标移动步长引入的标准不确由函数信号发生器输出信号周期时间准确度引入的标准不C.7合成标准不确定度由于各不确定度分量互不相关，故被校闪测仪在2km校准点引入的合成标准不确定度u(△L)为：u。(△L)=√c}u²(Lx)+c2u²(t₁)=C.8扩展不确定度取k=2,扩展不确定度U=k×u.(△L)=2×0.289m=0.578m≈0.001km该闪测仪在2km校准点处扩展不确定度U=0.001km(k=2)。附录D故障距离示值误差校准测量结果不确定度评定(标准表法)D.1校准信息环境条件：温度为(20±5)℃,相对湿度≤80%。被校仪器：WL50+型电缆故障闪测仪，最大测量距离50km。校准及评定方法：参照7.2.2,将被校闪测仪置于低压脉冲法工作模式，电波介质传输速度设置为172m/μs。在电缆故障模拟装置上设置2km附近处的开路故障点。被校闪测仪向其注入校准脉冲信号，通过数字示波器读取入射波与故障反射波的时间间隔值，计算模拟故障点距离换算后的距离值作为标准值，进而计算该校准点示值误差并依据JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》开展不确定度评定。同样方法可得出被校闪测仪在其他校准点的测量不确定度；标准器具：数字示波器，采样率为1.25×10⁹次/s,模拟带宽100MHz,水平扫描时间最大允许误差为±20ns/ms。D.2测量模型闪测仪故障距离测量示值误差：式中：△L——被校闪测仪距离测量示值误差，m;Lx——被校闪测仪距离测量显示值，m;Ls1——模拟故障点对应的故障距离标准值，m;v——被校闪测仪介质传输速度设定值，m/μs;D.3合成标准不确定度当各输入量的不确定度互不相关时，合成标准不确定度计算公式为D.4不确定度来源被校闪测仪的不确定度来源主要有：a)由被校闪测仪示值测量重复性引入的标准不确定度u₁(Lx);b)由被校闪测仪故障距离测量光标移动步长引入的标准不确定度u₂(Lx);c)由数字示波器时间间隔测量误差引入的标准不确定度u(t₂)。D.5标准不确定度的评定D.5.1测量重复性引入的标准不确定度u₁(L)由被校闪测仪距离测量重复性引入的标准不确定度u₁(L×)。对被校闪测仪在故障校准点进行10次重复测量数据如表D.1所示。123456789测量结果的算术平均值单次测量结果实验标准差s实际校准时，以单次测量结果为最终测量结果，故标准不确定度为：D.5.2光标移动步长引入的标准不确定度u₂(I由被校闪测仪距离测量光标移动步长引人的标准不确定度u₂(Lx)。被校电缆故障闪测仪在示值为1.845km点光标移动步长为1m,在±0.5m的区间为均匀分布。由于u₁(L)>u₂(L),故由被校闪测仪引入的标准不确定度取u₁(L)=1.135m。D.5.3标准装置引入的标准不确定度u(t₂)由数字示波器时间间隔测量误差引入的标准不确定度u(t2)。依据数字示波器出厂技术说明书，其扫描时间最大测量允许误差±20ns/ms。故障点距离时间换算值处于1ms以内，故按照最大允许误差±20ns计算，属于均匀分布，则标准不确定度u(t₂)=20ns/√3≈11.547ns。D.6标准不确定度表标准不确定度表如表D.2所示。由被校闪测仪距离测量重复性由数字示波器时间间隔测量误差D.7合成标准不确定度由于各不确定度分量互不相