[發明專利]一種混聯線路單相接地故障測距方法及系統

有效

• 申請號: 202010050454.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111208449B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 葉江明;王晨;陳昊
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/08;G01B7/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 何春廷

1.一種混聯線路單相接地故障測距方法，其特征在于，

獲取單一材質輸電線路模型單相接地故障時的單端測量數據；

根據所述單端測量數據，利用解復數方程法原理推導出原始故障測距公式，包括：利用單端測量數據推導得到故障測距基本方程：

其中x₀表示故障點F到測量端M端的距離，R_F表示故障點處的過渡電阻，表示A相故障支路短路電流，k為線路零序補償系數，Z₁、Z₀分別為線路單位長度正序阻抗和零序阻抗，表示M端的電壓，表示M端的電流，表示M端電流的零序分量；

根據解復數方程法原理，其中C_M1為當A相F點發生單相短路故障時M側正序電流分配系數，其為實數，表示M端電流的正序分量，表示A相故障支路短路電流正序分量，改寫故障測距基本方程：

對等式兩端分別乘以的共軛復數得到：

對等式兩端同時取虛部，消除過渡電阻R_F，整理后求出故障距離：

上式中，Im表示取虛部；

利用預先構建的電纜-架空線分段混聯輸電線路模型和推導出的原始故障測距公式，推導分段測距公式，得到故障距離；

所述電纜-架空線分段混聯輸電線路模型的構建過程為：

混聯輸電線路包括電纜線路L₁和架空線路L₂，其中電纜線路L₁位于線路首端，架空線路L₂位于線路末端；

建立測距方程需要區分故障點F發生的區段，包括以下兩種情況：

故障發生在第一段電纜，對應的模型表示為：y(F_i)∈[0,L₁]；

故障發生在第二段架空線上，對應的模型表示為：y(F_i)∈[L₁,L₁+L₂]；

其中，y(F_i)表示第i個故障點距離測量端的實際長度；

所述分段測距公式的推導過程為：

在故障點位于第二段線路上時，設x為故障點距離上一段線路末端的距離，M端電壓為：

化簡該方程得到第二段測距方程：

從上式能夠得到不同故障區段的不同零序補償系數表達式：其中kⁱ表示第i段線路的零序電流補償系數，分別為第i段線路單位長度正序阻抗和零序阻抗；

根據故障點所處區段推導得到以下分段測距方程：

同樣根據解復數方程法原理，由上式推導求出分段故障距離表達式，如下：

2.一種混聯線路單相接地故障測距系統，其特征在于，包括數據獲取模塊、原始故障測距計算模塊和故障距離計算模塊；

所述數據獲取模塊，用于獲取單一材質輸電線路模型單相接地故障時的單端測量數據；

所述原始故障測距計算模塊，用于根據所述單端測量數據，利用解復數方程法原理推導出原始故障測距公式；

所述故障距離計算模塊，用于利用預先構建的電纜-架空線分段混聯輸電線路模型和推導出的原始故障測距公式，推導分段測距公式，得到故障距離；

所述故障距離計算模塊包括模型構建模塊，用于構建電纜-架空線分段混聯輸電線路模型：

混聯輸電線路包括電纜線路L₁和架空線路L₂，其中電纜線路L₁位于線路首端，架空線路L₂位于線路末端；

建立測距方程需要區分故障點F發生的區段，包括以下兩種情況：

故障發生在第一段電纜，對應的模型表示為：y(F_i)∈[0,L₁]；

故障發生在第二段架空線上，對應的模型表示為：y(F_i)∈[L₁,L₁+L₂]；

其中，y(F_i)表示第i個故障點距離測量端的實際長度；

所述故障距離計算模塊包括分段測距計算模塊，用于

在故障點位于第二段線路上時，設x₀為故障點距離上一段線路末端的距離，M端電壓為：

化簡該方程得到第二段測距方程：

從上式能夠得到不同故障區段的不同零序補償系數表達式：其中kⁱ表示第i段線路的零序電流補償系數，分別為第i段線路單位長度正序阻抗和零序阻抗；

根據故障點所處區段推導得到以下分段測距方程：

同樣根據解復數方程法原理，由上式推導求出分段故障距離表達式，如下：

原始故障測距計算模塊包括故障測距基本方程模塊和原始測距方程模塊，

所述故障測距基本方程模塊，用于利用單端測量數據推導得到故障測距基本方程：

其中x₀表示故障點F到測量端M端的距離，R_F表示故障點處的過渡電阻，表示A相故障支路短路電流，k為線路零序補償系數，Z₁、Z₀分別為線路單位長度正序阻抗和零序阻抗，表示M端的電壓，表示M端的電流，表示M端電流的零序分量；

所述原始測距方程模塊，用于根據解復數方程法原理，其中C_M1為當A相F點發生單相短路故障時M側正序電流分配系數，其為實數，表示M端電流的正序分量，表示A相故障支路短路電流正序分量，改寫故障測距基本方程：

對等式兩端分別乘以的共軛復數得到：

對等式兩端同時取虛部，消除過渡電阻R_F，整理后求出故障距離：

上式中，Im表示取虛部。