[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

技術領域

本發明涉及一種電力系統繼電保護領域的方法，具體講涉及一種架空線-高壓電纜混合線路故障定位方法。

背景技術

隨著我國城市建設發展和環境的需要，架空線-高壓電纜混合線路以其特有的優勢在輸配電工程中的應用越來越廣泛。當超高壓輸電線路發生故障時，盡可能快地精準定位故障并切除故障，減少故障給電力設備及系統帶來的損失，提高電力系統運行的可靠性和安全性，具有十分重要的意義。

對于超高壓混聯線路故障定位的研究，根據測距原理的不同，可分為行波法和故障分析法兩類。

行波法是根據線路故障后行波傳輸理論實現測距的方法。考慮混聯線路不同區段波速不同的特點，目前應用的行波測距算法主要有單端法、雙端法及不同區段的波速歸一法等，具有速度快，基本不受過渡電阻影響等優點。但當混合線路中存在多區段及多點補償時，故障行波容易受到電纜-架空線接合處行波多次折反射的影響，存在波頭不易捕捉，測距成功率較低等缺點。

故障分析法是根據系統有關參數和測距點的電壓電流列出測距方程，對其進行分析計算，求出故障點到測距點之間的距離的一種方法。目前應用的混聯線路故障分析測距算法主要有以下幾種：(1)基于故障點電壓幅值的故障點搜索算法等，其算法原理簡單，但應用線路分布參數計算時存在計算量大和偽根識別問題。(2)建立基于故障點電壓電流方程的測距函數，對故障位置進行求解，這種方法對于混合線路來說一般函數比較復雜，計算精度受電氣量采集的準確度影響較大，存在測距結果魯棒性不高的問題。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種架空線-高壓電纜混合線路故障定位方法。

實現上述目的所采用的解決方案為：

一種架空線-高壓電纜混合線路故障定位方法，該方法包括如下具體步驟：

測量得到線路兩側M、N端點三相電壓、電流相量，運用對稱分量法分別求出兩側的負序電壓、負序電流、正序電壓、正序電流；

根據負序電壓，判斷故障類型是非對稱故障還是三相對稱故障；

針對非對稱故障，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，實現故障定位；

針對三相對稱故障，采用正序電壓變化量幅值比較的方法進行故障定位。

測量得到線路兩側M、N端點三相電壓、電流相量，運用對稱分量法分別求出兩側的負序電壓、負序電流、正序電壓、正序電流包括：

線路保護裝置測量所述線路兩側M、N端點三相電壓、電流相量及

根據測量的電壓相量、電流相量，運用對稱分量法分別求出兩側的負序電壓、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。

根據負序電壓是否為零，判斷故障類型是非對稱故障還是三相對稱故障包括：

則故障類型是三相對稱故障；

則故障類型是非對稱故障。

針對非對稱故障，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，實現故障定位包括：

以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；

前行波為：

反行波為：

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)；

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，實際裝置中難以直接計算，一般通過查表來實現，當搜索點很多時會占用較大存儲空間；

為減少運算量和節省存儲空間，將幅值衰減部分采用泰勒級數展開:

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即可達到很高的精度；