[發明專利]一種架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法

有效

• 申請號: 201310285663.8
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103364691A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 劉亞東;申文;嚴英杰;岳天琛;盛戈皞;江秀臣
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及一種基于故障電流行波波頭信息的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法。

背景技術

在城市負荷高密度的區域，土地資源相當珍貴，由于架空輸電線走廊占地面積較大，開發城市地下空間，敷設電纜成為電網建設的一個重要部分。城市電纜合理利用城市地下空間，緩解了城市發展與土地資源緊張的矛盾，土地利用率得到了提高。

城市電纜雖然比架空線可靠，但是敷設成本較高，且一旦發生故障，故障點較難發現，不便及時處理，維護成本也不低。因此大多數城市采用了架空線-電纜混合線路的方式，在城市空間與敷設成本等因素上取得平衡。然而這種平衡帶來的問題是架空線和電纜的分布參數不一致，一旦輸電線路發生故障，傳統的故障測距方法將無法適用，需要針對具體情況進行研究。

行波的傳播速度與線路介質有關，與芯線的材料無關。行波速度v計算公式為：

v=1L0C0=Cϵγμγ---(1)]]>

式中，L₀、C₀分別為輸電線路相應的電感和電容，C為光速，ε_γ為芯線周圍介質的相對介電常數，μ_γ為芯線周圍介質的相對磁導率。由于電纜和架空線敷設環境以及線路材質的差異，兩者介電常數和磁導率不同，導致架空線和電纜具有不同的波速。

理想狀態下，空氣的相對介電常數以及相對磁導率均為1，故架空線的波速度近似于光速。對于電纜線路，其相對介電常數約為4，磁導率約為1，故電纜的波速約為光速的一半。

線路波阻抗也與線路的介電常數和磁導率有關系，一般架空線的波阻抗約為500Ω，電纜線路的波阻抗約為幾歐到幾十歐之間。因此混合線路在架空線和電纜的連接點處，波阻抗不連續，故障行波會發生折反射，并伴隨著行波衰減，使得故障行波波頭難以辨別。

由上述分析可知，混合輸電線路發生故障以后，會產生沿線路向兩端傳播的故障行波，故障行波不光在母線處會發生折反射，在混合線路連接點也會發生折反射。下面分別以混合線路中電纜或架空線發生故障來分析故障行波。

1、電纜發生故障

如圖1所示，電纜F點發生故障，P、Q分別為電纜兩端與架空線的連接點。若在P、Q兩點安裝故障電流行波檢測裝置，則其檢測到的第一個故障行波為故障點直接傳播至檢測點的故障行波，而第二個行波有可能為經過架空線的反射波，也有可能是電纜對端的反射波，或者是故障點的反射波。

設故障初始時刻為0，故障電纜總長度為L₂，左側架空線長度為L₁，右側架空線的長度為L₃，故障點F與P點距離為L_P。則P、Q兩側可檢測到的上述各行波到達時間為：