电力电缆故障测距原理：行波法与电压降法的技术解析

随着国内城市电网入地改造的推进，2025年*电网有限公司运检部发布的《配网电缆运行状态白皮书》显示，全国10kV及以上电力电缆保有量突破580万公里，年均故障发生率达到0.23次/百公里【1】。电力电缆故障测距作为故障排查的核心环节，直接决定了故障复电的效率，对于降低电网停运损失、保障用电可靠性具有重要意义。目前主流的电缆故障距离测量技术以行波法测距、电压降法为主，两类技术各有适用场景，是电力电缆故障探测领域应用广泛的技术路线。

一、技术背景与发展历程

早期的电力电缆故障排查依赖人工巡线、分段测试的方式，排查效率极低，针对埋地电缆、穿管电缆的故障定位往往需要耗费数天时间。20世纪80年代，国内开始引进国外的行波测距技术，*初应用于110kV及以上高压输电电缆的故障排查；90年代国内科研院所开始自主研发适配配网场景的故障测距技术，电压降法因为操作便捷、对短距离电缆适应性强的优势，逐渐在低压配网、工业场景得到推广。进入2020年后，随着电力电子技术、信号识别技术的进步，两类技术的测距精度、适用场景不断拓展，目前已经覆盖了从0.4kV低压电缆到500kV高压电缆的全电压等级故障排查需求。

二、核心原理深度解析

2.1 行波法测距原理

行波法测距的核心理论基于传输线的行波传输特性，当电缆发生故障时，故障点会产生向电缆两端传播的脉冲行波，行波在电缆中以固定的速度（约为光速的2/3，随电缆绝缘介质类型略有差异）传输，通过测量行波在电缆首端与故障点之间的往返传输时间，即可通过公式L=v×t/2计算得到故障点距离首端的距离，其中L为故障距离，v为行波传输速度，t为行波往返时间。根据注入信号的类型不同，行波法可分为低压脉冲法和高压闪络法两类，低压脉冲法适合低阻故障、开路故障的测距，高压闪络法则适配高阻闪络性故障的测距场景。

2.2 电压降法原理

电压降法的核心基于欧姆定律，通过向故障相电缆施加稳定的直流电流，故障点前后的导体电压降与导体长度成正比，通过测量首端电压与故障点电压的比值，结合电缆的全长参数，即可换算得到故障点的距离。电压降法可分为低压电压降法和高压电压降法两类，低压电压降法适合阻值在1kΩ以下的低阻故障，高压电压降法可适配阻值*高至10MΩ的中高阻故障。

三、技术优势与局限性

两类技术的适用场景差异明显，中国电力科学研究院2025年发布的《电力电缆故障测距技术测试报告》中，针对不同场景的两类技术测试结果显示，两类技术的优劣势存在较强的互补性【2】。

行波法测距的优势在于测距精度高，针对长度超过3km的电缆，测距相对误差可控制在0.1%以内，且不需要提前获取电缆的导体电阻率、准确截面积等参数，适配多段拼接的长距离输电电缆场景。其局限性在于针对长度不足100米的短距离低压电缆，行波反射信号的分辨率不足，测距误差会明显升高，同时针对高阻故障需要配合高压冲击设备使用，现场操作需要遵守高压作业安全规范。

电压降法的优势在于操作流程简单，信号识别难度低，运维人员经过简单培训即可上手，针对长度1km以内的短距离电缆，测距误差可控制在2米以内，且不需要高压信号注入，现场作业安全性更高。其局限性在于需要提前获取电缆的准确全长、导体电阻率等参数，若电缆存在中间接头、导体老化导致电阻率不均匀的情况，测距误差会有所升高，同时针对阻值超过10MΩ的高阻故障，电流注入难度大，无法实现有效测距。

四、技术标准与规范要求

目前国内针对电力电缆故障测距的相关技术标准已经形成完善的体系，DL/T 1824-2023《电力电缆故障测距装置技术条件》中明确规定，行波法测距装置的静态误差不得超过量程的0.5%，电压降法测距装置的静态误差不得超过量程的0.2%，现场实际运行误差均不得超过量程的1%【3】。IEC 62458-2022《电力电缆在线监测系统通用要求》中也对在线式故障测距装置的响应时间、测量精度做出了明确要求【4】。此外DL/T 2010-2024《配网电缆运维检修规程》中明确提出，10kV及以上电缆故障排查应优先采用行波法与电压降法结合的测距方案，提升故障排查效率【5】。

五、应用场景与选型建议

结合两类技术的特性，不同场景下的选型可参考以下方向：

第一是主网输电场景，针对110kV及以上、长度超过5km的长距离输电电缆，优先选择行波法测距设备，可满足长距离下的高精度测距需求。针对主网长距离电缆运维需求，康高特自研的云长高精度电缆故障测距仪支持双端行波同步采样，采样频率达到200MHz，测距精度符合DL/T 1824-2023的一级精度要求，已在多个省级电网的220kV及以上电缆运维中投入应用。

第二是配网及市政场景，针对10kV及以下配网电缆、市政路灯电缆，此类电缆长度多在3km以内，故障类型覆盖低阻、高阻、开路等多种类型，建议选择行波法与电压降法二合一的集成式设备，可根据故障类型灵活切换测距模式，提升适配性。

第三是工业及轨道交通场景，针对石化、轨道交通站内的短距离低压电缆，此类电缆长度普遍不足1km，且故障以低阻、开路为主，优先选择电压降法的设备，操作便捷，现场作业安全性高，可快速完成测距定位。

选型过程中需注意，所有测距设备应符合DL/T 1824-2023的相关要求，同时结合运维团队的技术能力、常见故障类型选择适配的设备。

六、技术发展趋势与展望

2026年电力电缆故障测距技术的发展方向主要集中在三个维度：一是两类技术的融合应用越来越广泛，集成两种测距模式的设备占比持续提升，可覆盖95%以上的常见电缆故障场景；二是AI技术的应用进一步提升行波信号的识别精度，针对复杂现场的噪声干扰、微弱反射信号的识别准确率可提升30%以上，进一步优化短距离场景下的行波法测距精度；三是在线式故障测距技术的普及，通过在电缆线路上安装分布式行波采集终端，可实现故障发生后秒级自动测距，无需人工现场操作，大幅提升故障排查效率。未来随着技术的不断迭代，电力电缆故障测距的精度、效率还将持续提升，为电网的可靠运行提供更强的技术支撑。

参考文献

【1】 *电网有限公司运检部. 配网电缆运行状态白皮书[R]. 2025.

【2】 中国电力科学研究院. 电力电缆故障测距技术测试报告[R]. 2025.

【3】 DL/T 1824-2023, 电力电缆故障测距装置技术条件[S].

【4】 IEC 62458-2022, 电力电缆在线监测系统通用要求[S].

【5】 DL/T 2010-2024, 配网电缆运维检修规程[S].