[發明專利]故障檢測和位置確定的設備與方法

有效

• 申請號: 201380024960.5
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN104380124B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: C·J·金
• 申請（專利權）人: 霍華德大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/12;G01R31/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 呂俊剛,劉久亮

相關申請的交叉引用

本申請是2012年05月11提交的美國專利申請No.13/469,208的延續，并要求該專利的利益，其內容通過引用而并入本文中。

技術領域

本申請涉及故障檢測和位置確定系統。

背景技術

電氣系統中的故障具有各種不同的類型。比如，永久性故障是系統內物理上總是存在的故障。間歇性故障則是物理上一會兒存在，而另一會兒可能消失的故障。各種方法已被用于僅僅檢測永久性故障。

間歇性故障不會產生故障后穩態行為。而是，這些故障在短時的暫態階段之后還沒到達穩狀態就快速消失了。事實上，這些故障可能僅持續大約一個周期的時間長度。舉例來講，通常地下絕緣擊穿(breakdown)間歇性故障(對于地下線纜而言)或者高架電源線持續不到一個周期，通常是大約1/2周期或更短。這些可能導致永久故障的子周期(sub-cycle)故障，需要在它們發展成永久故障之前對其進行定位。

如上所述，各種方法已經被用于檢測和定位永久性故障。不幸的是，這些常規故障定位方法不能用于定位子周期故障。事實上并在大多數情況下，先前的方法僅僅忽略了子周期故障。因而，甚至沒有嘗試過確定距該子周期間歇性故障的距離。

附圖說明

圖1包括三相電路的圖，包括根據本發明的各種實施方式的、用于確定故障位置的設備；

圖2包括根據本發明的各種實施方式的、圖1的三相電路的等效電路圖；

圖3包括根據本發明的各種實施方式的、圖2的三相電路的等效電路圖；

圖4包括根據本發明的各種實施方式的、用于確定故障位置的方法流程圖；

圖5包括根據本發明的各種實施方式的、用于確定故障位置的設備的框圖；

圖6包括根據本發明的各種實施方式的、用于確定故障位置的系統和設備的框圖。

本領域技術人員可以意識到，附圖中的元件以簡單和清楚的方式示出，并不是按比例繪制。舉例來說，附圖中的一些元件的尺寸和/或相對位置相對于其它元件可能被夸大，以便幫助提高對本發明各種實施方式的理解。而且，通常沒有示出商業可行的實施方式中的有用的或所需的普通且公知的元件，以利于獲得本發明的這些不同的實施方式的足夠清楚的視圖。進一步應意識到，某些動作和/或步驟可能在時間的特定次序中被描述或被描寫，然而，本領域技術人員應理解，實際上并不需要該特定的順序。還應當理解，除非此處陳述了特殊的意義，否則此處使用的術語和表述具有一般的意義，其同關于所對應的各自的查詢和研究領域的該術語和表述相一致。

具體實施方式

在本文所描述的方法中，確定高電容(自身的和相互的)電路中的暫態子周期故障的存在和位置。暫態子周期故障的意思是，故障出現，然后在很短時間之后，通常小于一個周期，還沒有到達穩態故障條件時就消失。在某些方面，這些故障出現于地下或海面下的線纜中。在一個示例中，自我清除(self-clearing)子周期故障可以出現在線纜電路中，并且是單相-接地(phase-to-ground：SLG)故障。

在多個實施方式中，確定從測量點到三相電路中的故障間的距離。該測量點位于變電站的輸出端，并且該三相電路具有環路電路，該環路電路具有相關聯的凈故障線電流和地電流。計算環路電路的凈故障線電流(當被從測量點處測量時)的導數。通過至少使用凈故障電流的導數，來確定距子周期故障的未補償的距離。對補償環路電路的地電流有效的補償因子被配置到公式中。補償因子被應用于未補償的距離上，以產生距子周期故障的補償后的距離?？梢栽陔姼袉卧袦y量補償后的距離。

在其它方面中，可以在測量點處測量環路電路的凈故障線電流。如這里所使用的，凈故障線電流意味著，在變電站處提供電力的、有故障的電力線的電流元件停用。在一個方法中，在故障期間，通過從所測量的線電流中減去故障前的線電流來確定凈故障電流。執行測量的設備可以是布置在變電站處的現有的電力管理系統的一部分。在某些方面中，所測量的凈故障線電流通過網絡發送給服務器。

仍在其它方面中，可以確定源電感，并且從在變電站后向(looking back)的測量點測量源電感。在一些示例中，根據至少一個電容來確定源電感。

仍在其它方面中，至少基于所確定的源電感來確定故障定位精度。然而還在其它方面中，故障距離被顯示給使用者。所計算的距離和精度都被顯示給使用者。