[發明專利]一種基于探測電流頻率分析的低壓電力線路故障定位方法

在審

• 申請號: 201710830121.2
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107589344A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 王斌;周衛;王曉明
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 戴燕桃,巢雄輝

1.一種基于探測電流頻率分析的低壓電力線路故障定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）在待測輸電線路一端安裝故障探測裝置，所述故障探測裝置包括電流互感器（TA）、電感（L_d）、電容（C_d）、電容充電回路、第一開關（S1）、單刀雙擲開關（S2）；所述單刀雙擲開關（S2）包括固定端（c端）、第一動端（a端）、第二動端（b端）；所述第一開關（S1）的一端與待測輸電線路連接，第一開關（S1）的另一端與電流互感器（TA）的一端連接，電流互感器（TA）的另一端與電感（L_d）的一端連接，電感（L_d）的另一端與單刀雙擲開關（S2）的第二動端（b端）連接，電容（C_d）的一端與單刀雙擲開關（S2）的固定端（c端）連接，電容（C_d）的另一端與電容充電回路的一端連接并接地，電容充電回路的另一端與單刀雙擲開關（S2）的第二動端（a端）連接；

（2）待測輸電線路正常運行時，第一開關（S1）與待測輸電線路斷開連接，單刀雙擲開關（S2）的第一動端（a端）與固定端（c端）連接，電容充電回路對電容（C_d）充電；

（3）待測輸電線路發生故障時，第一斷路器（QF1）、第二斷路器（QF2）都斷開之后，由線路保護裝置（IED）控制故障探測裝置的第二開關（S2）的第二動端（b端）與固定端（c端）閉合連接并且第一開關（S1）閉合并與待測輸電線路連接；故障探測裝置向發生故障的待測輸電線路釋放探測電流信號（i_d）；

（4）電流互感器（TA）采集探測電流信號（i_d），并輸送給線路保護裝置（IED）進行分析、計算出故障點至故障探測裝置安裝處的距離。

2.根據權利要求1所述的一種基于探測電流頻率分析的低壓電力線路故障定位方法，其特征在于：所述電容充電回路包括蓄電池和電阻（R_d），所述蓄電池與電阻（R_d）串聯連接。

3.根據權利要求1所述的一種基于探測電流頻率分析的低壓電力線路故障定位方法，其特征在于：所述故障探測裝置還包括控制裝置，所述控制裝置為后臺線路監控計算機或線路保護裝置。

4.根據權利要求1所述的一種基于探測電流頻率分析的低壓電力線路故障定位方法，其特征在于：所述步驟（4）線路保護裝置（IED）具體的分析、計算步驟包括：

（1）建立模型：建立故障探測裝置與發生故障的待測輸電線路的電路等效模型，所述等效模型為RLC電路模型，建立RLC電路模型的KVL方程，如下：

；

其中，R=R₁+R_f，R₁為待測輸電線路故障點至故障探測裝置安裝處之間的等效電阻，R_f為待測輸電線路故障點的過渡電阻；

L=L₁+L_d，L₁為待測輸電線路故障點至故障探測裝置安裝處之間的等效電感，L_d為故障探測裝置的電感（L_d）；

C=C_d，C_d為故障探測裝置的電容（C_d）；

（2）求取探測電流信號（i_d）的電流i_d大小：

；

其中，U₀為故障探測裝置的電容（C_d）的電壓；p₁、p₂分別為公式的特征根；

（3）給故障探測裝置選擇合適的電容（C_d）和電感（L_d）使得RLC電路處于欠阻尼狀態，即R²<4L/C，則公式的特征根為：

；

其中：

；

（4）由公式和求解得測電流信號（i_d）的電流i_d大小為：

；

（5）調整L/C的比率使得ω_d≈ω₀，則：

；

（6）由于ω_d=2πf_id以及L₁=dL_μ，則待測輸電線路故障點至故障探測裝置安裝處的距離d為：

；

其中，通過對探測電流信號（i_d）進行快速傅里葉變換得到探測電流信號i_d的電流頻率f_id，L_μ為待測輸電線路單位長度的電感值。