[發明專利]基于暫態行波的中性點非有效接地配電系統故障定位方法無效

申請號：	200810013909.5	申請日：	2008-01-09
公開（公告）號：	CN101232176A	公開（公告）日：	2008-07-30
發明（設計）人：	季濤	申請（專利權）人：	濰坊學院
主分類號：	H02H7/26	分類號：	H02H7/26;G01R31/08
代理公司：	濰坊正信專利事務所	代理人：	宮克禮
地址：	261061山東省濰坊***	國省代碼：	山東;37
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于行波中性有效接地配電系統故障定位方法
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【權利要求書】：

1.基于暫態行波的中性點非有效接地配電系統故障定位方法，其特征在于：包括下述步驟：

第一步在配電線路的兩端分別安裝暫態行波信號檢測裝置、GPS時鐘同步裝置及傳遞暫態行波數據的通訊裝置，并安裝故障測距主站；

①檢測變電站內母線出線處故障行波的方法：對于母線為單出線配電系統，通過在變電站內母線出線處安裝非接觸式電場傳感器測量與地面保持水平方向的電場，獲得故障暫態電壓行波線模分量，利用以下方法確定平行于地面母線附近最佳檢測點；

在與三相導線垂直的平面內，三相導線在平面內P點產生的水平方向電場強度表示為：

Ex=QaQbQcuaubuc]]>

式中：[Q_a?Q_b?Q_c]＝[H_a?H_b?H_c][λ]^-1，Hk=12πϵ0[x-Xk(x-Xk)2+(y-Yk)2-x-Xk(x-Xk)2+(y+Yk)2],]]>λ為各導線的自電位系數及互電位系數，k＝a，b，c；

根據Karrenbauer變換，將系統變為模分量系統，水平電場表示為：

E_x＝Q₀u₀+Q₁u₁+Q₂u₂

式中：Q₀＝Q_a+Q_b+Q_c；Q₁＝Q_a-2Q_b+Q_c；Q₂＝Q_a+Q_b-2Q_c；

當測量點P位于母線正下方時，滿足Q₀＝Q₁＝0，可以得到，E_x＝Q₂u₂，即水平電場的變化與故障暫態電壓行波線模分量成比例關系，因此測量該點處的暫態水平電場即可獲得故障暫態電壓行波線模信號；

對于母線為兩出線或多出線的配電系統，通過在變電站內母線出線處最佳檢測點安裝非接觸式磁場傳感器測量與地面保持垂直方向的磁場，獲得故障暫態電流行波線模信息，利用以下方法確定垂直于地面母線附近最佳磁場檢測點：

在與三相導線垂直的平面內，垂直地面方向磁場B_y與三相電流的關系為：

By=WaWbWciaibic]]>

式中：Wk=μ02πXk-x(Xk-x)2+(Yk-y)2,]]>k＝a，b，c，μ₀為空氣的磁導率；

根據Karrenbauer變換，將上式變為模分量系統，垂直方向磁場B_y表示為：

B_y＝W₀i₀+W₁i₁+W₂i₂

式中：W₀＝W_a+W_b+W_c；W₁＝W_a-2W_b+W_c；W₂＝W_a+W_b-2W_c；i₀為故障電流行波零模分量，i₁、i₂為故障電流行波線模分量；

當測量點位于母線正下方時，滿足W₀＝W₁＝0，可以得到，B_y＝W₂i₂＝3W_ai₂；即垂直磁場的變化與故障暫態電流行波線模分量成比例關系，因此測量該點處的暫態垂直磁場即可獲得故障暫態電流行波線模信號；

②檢測配電線路末端故障行波的方法：在配電線路末端，利用配電變壓器低壓側的三個相電壓信號、或以b相為參考相的兩個線電壓信號u_ab、u_cb、或以a相為參考相的兩個線電壓信號u_ab、u_ac、或以c相為參考相的兩個線電壓信號u_ac、u_bc，實現對線路各種類型故障電壓行波線模分量信號的有效獲取；并根據配電變壓器二次側記錄到的故障波形的幅值和極性特征，快速識別線路故障類型；

第二步??線路發生故障時，故障點將產生向線路兩端傳播的電壓、電流行波，當行波信號到達線路兩端瞬間，暫態行波信號檢測裝置被觸發記錄故障行波到達的準確時間和故障波形；并利用GPRS通訊方式，將線路兩端行波檢測裝置獲得的行波到達時刻和故障波形信息傳遞給故障測距主站的中央處理計算機；

第三步??中央處理計算機根據故障行波波頭分別到達配電線路兩端的時間點，計算故障位于配電線路一端的距離，計算方法如下：

首先定義行波信號到達線路兩端時間相等的點為線路的時間中點T_o，從時間中點T_o開始根據故障搜索方向搜索故障點，L_o為配電線路的距離中點，即L_o點到線路兩端距離相等；T_o為時間中點，即行波從T_o點出發到達線路兩端的時間相等；算法實現步驟：①確定配電線路的結構、各段線路長度以及架空線和電纜的波速度v₁、v₂；②確定線路的時間中點T_o；設配電線路M、N兩端檢測到的行波波頭到達時間分別為T_M、T_M，定義Δt＝T_M-T_M，則Δt＝0的點即為To點；③確定故障搜索方向：發生故障后，若Δt＜0，則從To點開始向M端搜索故障點；若Δt＞0，則從To點開始向N端搜索故障點；若Δt＝0，則To點即為故障點；④確定故障點：行波從To點沿故障搜索方向運動Δt/2時間，在搜索過程中，遇到架空線就采用行波在架空線中的波速度v₁，遇到電纜就采用行波在電纜中的波速度v₂，計算到達點即為故障點。