[發明專利]一種架空線?高壓電纜混合線路故障定位方法

有效

• 申請號: 201510316122.6
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN105044551B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 李仲青;李博通;姜憲國;王興國;李肖;劉凱波;唐志軍;黃巍;林國棟
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司;天津大學;國網福建省電力有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

1.一種架空線-高壓電纜混合線路故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)分別測量線路兩側M、N端點的三相電壓、電流相量；運用對稱分量法分別計算出兩側的負序電壓、負序電流、正序電壓、正序電流；

(2)根據所述負序電壓，判斷故障類型；

(3)若為非對稱故障，由雙端電氣量M側和N側的三相電壓、電流相量分別計算沿線各點負序電壓幅值然后進行比較，負序電壓幅值相等的點即是故障點；

(4)若為三相對稱故障，采用正序電壓變化量幅值比較的方法進行故障定位，正序電壓幅值變化量相等的點即是故障點；

所述步驟(1)中：

線路保護裝置測量所述線路兩側M、N端點的三相電壓和電流相量

所述計算包括線路兩側的負序電壓負序電流正序電壓正序電流其中各參數的下標1表示正序參數，下標2表示負序參數；

所述步驟(3)中，所述非對稱故障，由雙端電氣量分別計算沿線各點負序電壓幅值然后進行比較，包括：

以所述M端點為測量點，由故障相的負序電壓負序電流計算M點的負序前行波和負序反行波的幅值和相位；

所述前行波為：

F·m2=U·m2+ZC2I·m2]]>

所述反行波為：

B·m2=U·m2-ZC2I·m2]]>

其中，為參數均勻架空線路負序波阻抗；R₂為參數均勻架空線路負序電阻；L₂為參數均勻架空線路負序電感；G₂為參數均勻架空線路負序電導；C₂為參數均勻架空線路負序電容；ω＝2πf，f為交流電頻率；i為虛部；

按設定步長Δx，以快速搜索算法計算故障線路中任一點x的負序行波幅值衰減和相位延遲A₂(x)；

A2(x)=e-γ2x=e-β2x∠(-α2x)]]>

其中，為負序衰減常數；β₂為負序衰減常數的實部；α₂為負序衰減常數的虛部；A₂(x)的相位延遲與計算點距離x成正比,而其中的幅值衰減部分與故障點距離為指數關系；

將幅值衰減部分采用泰勒級數展開:

|A2(x)|=e-β2x=1-β2x+0.5β2x2...]]>

其中，|A₂(x)|為負序行波幅值衰減的幅值；

其中β值非常小，在線路不是特別長的情況下上式采用線性等效；

|A2(x)|=e-β2x≈1-β2x]]>

由負序行波幅值衰減和相位延遲，計算沿線負序電壓

U·xM2=12(F·m2A2(x)+B·m2/A2(x))]]>

由沿線負序電壓計算沿線負序電壓的幅值

|U·xM2|=|12(F·m2A2(x)+B·m2/A2(x))|]]>

以所述N端點為測量點,同理可得沿線負序電壓的幅值

為N點的負序前行波，為N點負序反行波；

比較幅值若相等，則x為故障距離，若不相等，按設定步長Δx變化x，繼續計算沿線負序電壓，至幅值相等終止計算，此時x為故障距離；

所述步驟(4)中，所述三相對稱故障，采用正序電壓變化量幅值比較的方法進行故障定位，包括：

以所述M端點為測量點，由故障相的正序電壓正序電流計算M點的正序前行波和正序反行波的幅值和相位；

所述前行波為：

F·m1=U·m1+ZC1I·m1]]>

所述反行波為：

B·m1=U·m1-ZC1I·m1]]>

其中，為參數均勻架空線路正序波阻抗；R₁為參數均勻架空線路正序電阻；L₁為參數均勻架空線路正序電感；G₁為參數均勻架空線路正序電導；C₁為參數均勻架空線路正序電容；ω＝2πf，f為交流電頻率；i為虛部；

按設定步長Δx，以快速搜索算法計算故障線路中任一點x的正序行波幅值衰減和相位延遲A₁(x)；

A1(x)=e-γ1x=e-β1x∠(-α1x)]]>

其中，為正序衰減常數；β₁為正序衰減常數的實部；α₁為正序衰減常數的虛部；A₁(x)的相位延遲與計算點距離x成正比,而其中的幅值衰減部分與故障點距離為指數關系；

將幅值衰減部分采用泰勒級數展開:

|A1(x)|=e-β1x=1-β1x+0.5β1x2...]]>

其中β值非常小，在線路不是特別長的情況下上式采用線性等效；

|A1(x)|=e-β1x≈1-β1x]]>

其中，|A₁(x)|為正序行波幅值衰減的幅值；

由正序行波幅值衰減和相位延遲，計算沿線正序電壓

U·xM1=12(F·m1A1(x)+B·m1/A1(x))]]>

正序電壓變化量采用故障后測量點電壓相量減去故障前電壓相量的方法獲得，故障后和故障前相量時延相差整周波的倍數；

ΔU·xM1=U·xM1(t)-U·xM1(t-RT)]]>

其中，t為測量時刻；T為一周波的時間；R為相差周波的倍數；

由正序電壓變化量計算沿線正序電壓變化量的幅值

|ΔU·xM1|=|U·xM1(t)-U·xM1(t-RT)|]]>

以所述N端點為測量點,同理可得沿線正序電壓變化量

為以N端點為測量點的沿線正序電壓；

比較正序電壓變化量幅值若相等，則x為故障距離，若不相等，按設定步長Δx變化x，繼續計算沿線正序電壓變化量，至變化量幅值相等終止計算，此時x為故障距離。

2.根據權利要求1所述故障定位方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述判斷包括：

若所述負序電壓為零則所述故障類型是三相對稱故障；

若所述負序電壓不為零則所述故障類型是非對稱故障。