用于確定接地故障的位置的方法和設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種用于確定接地故障的位置的方法和設備，其能夠確保定位結果的精確度，無論地下線纜所占的百分比如何。該方法包括：基于分布電容來計算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量；以及利用負序分量以及所計算的零序分量和所計算的正序分量來確定接地故障點到測量點的距離。
【專利說明】用于確定接地故障的位置的方法和設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)中接地故障的定位。
【背景技術】
[0002]接地故障的定位一直是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。網(wǎng)絡中存在許多因素，會降低所估計的故障位置的精確度，諸如故障電阻和負載。由于配電網(wǎng)(distribution network)具有特定的特征，其進一步使故障定位算法復雜化，所以它們更具有挑戰(zhàn)性。這些例如包括線的不均勻性和分布式的負荷(load tap)等。
[0003]在現(xiàn)代的基于微處理器的保護繼電器中，基于阻抗的故障定位算法已成為工業(yè)標準。其之所以流行的原因是其容易實施，因為其利用與其他功能相同的信號。
[0004]但是，目前的故障定位算法沒有考慮饋線的分布電容。在架空線路或地下線纜的百分比較低(例如，低于至智能電子裝置(Intelligent Electrical Device, IED)的下游饋線總長度的30%)的情況下，該算法的性能是令人滿意的。然而，當?shù)叵戮€纜的百分比增加時，分布電容的值也增加，因此當?shù)叵戮€纜的百分比較高時，其將嚴重降低故障定位算法的計算精確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例提供了一種用于確定接地故障的位置的方法和設備，其能夠確保定位結果的精確度，無論地下線纜所占的百分比如何。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于確定接地故障的位置的方法，該方法包括:基于分布電容來計算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量；以及利用負序分量以及所計算的零序分量和所計算的正序分量來確定接地故障點到測量點的距離。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于確定接地故障的位置的設備，該設備包括:計算部件，用于基于分布電容來計算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量；以及確定部件，用于利用負序分量以及所計算的零序分量和所計算的正序分量來確定接地故障點到測量點的距離。
[0008]因此，根據(jù)本發(fā)明實施例，在計算零序分量和正序分量時考慮了饋線的分布電容，從而即使在地下線纜所占的百分比較高的情況中，也能確保所確定的故障位置的精確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]通過以下借助附圖的詳細描述，將會更容易地理解本發(fā)明，其中相同的標號指定相同結構的單元，并且在其中:
[0010]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于確定接地故障的位置的方法的流程圖；
[0011]圖2是示意性地示出用于單個相對地故障的對稱組件等效圖；
[0012]圖3示出了饋線的示意性等效電路圖；[0013]圖4示出IED下游的正序網(wǎng)絡的兩端網(wǎng)絡的示意性等效電路圖，其中忽略了饋線阻抗；
[0014]圖5示出用于估計下游饋線總長度1的示意性簡化示意圖；并且
[0015]圖6示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于確定接地故障的位置的設備的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0016]提供參考附圖的下面描述以幫助全面理解由權利要求及其等價物限定的本發(fā)明的示范性實施例。其包括各種細節(jié)以助于理解，但應當將它們認為僅僅是示范性的。因此，本領域普通技術人員應當認識到，可以對這里描述的實施例做出各種改變和修改，而不會背離本發(fā)明的范圍和精神。同樣，為了清楚和簡明，省略了對公知功能和結構的描述。
[0017]應當明白，雖然可以在這里使用術語第一、第二、第三等描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應當為這些術語所限制。這些術語僅被用來將一個元件、組件、區(qū)域、層和/或部分與另一個元件、組件、區(qū)域、層和/或部分相區(qū)分。因而，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層和/或部分可以被叫作第二元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，而不會背離本發(fā)明的教導。
[0018]在這里使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而并不意欲限制本發(fā)明。如這里所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”意欲也包括復數(shù)形式，除非上下文明確指出并非如此。還應當明白，當在本說明書中使用時，術語“包括”和/或“包括……的”、或“包含”和/或“包含……的”指定所闡述的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不排除存在或添加一個或多個其他特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件和/或其組。
[0019]除非另有定義，否則這里所使用的所有術語具有與本發(fā)明所屬領域的一名普通技術人員所通常理解的相同的含義。還應當明白，諸如在通用字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與相關技術和本公開的上下文的其含義一致的含義，而不應當以理想化或過于形式化的意義來對其進行解釋，除非這里明確地如此定義。
[0020]本發(fā)明實施例的應用不限于任何具體的系統(tǒng)，而是可以結合各種三相電系統(tǒng)被使用，以確定電網(wǎng)的三相電線上相對地故障的位置。例如，饋線可以是架空線路或地下線纜或者二者的混合。
[0021]此后，雖然以配電網(wǎng)為例來描述本發(fā)明實施例，但是本領域技術人員應當明白，能夠實施本發(fā)明實施例的電力系統(tǒng)可以是輸電網(wǎng)或者配電網(wǎng)及其組件，并且可能包括一條或者多條饋線。而且，本發(fā)明的使用不限于采用50赫茲或60赫茲基頻的系統(tǒng)，并且也不限于任何特定的電壓等級。
[0022]下面將參考附圖詳細說明本發(fā)明實施例。
[0023]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于確定接地故障的位置的方法100的流程圖。
[0024]如圖1中所示，在方法100的101中，基于分布電容來計算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量。在102中，利用負序分量以及所計算的零序分量和所計算的正序分量來確定接地故障點到測量點的距離。
[0025]因此，根據(jù)本發(fā)明實施例，在計算零序分量和正序分量時考慮了饋線的分布電容，從而即使在地下線纜所占的百分比較高的情況中，也能確保所確定的故障位置的精確度。
[0026]圖2是示意性地示出用于單個相對地故障的對稱組件等效圖，其中故障點位于距測量點——即安放智能電子裝置(IED)的位置——X處?？梢杂蒊ED來執(zhí)行如圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明實施例的用于確定接地故障的位置的方法100，并且該IED可以被實現(xiàn)各種裝置中，例如保護繼電器、線路故障指示器(FPI)、遠程測控單元(Remote Terminal Unit,RTU)等等，但是，本發(fā)明實施例不限于此。此后，可以交換使用術語“測量點處”和“IED處”。
[0027]圖2中所使用的符號如下表1所示。
[0028]表1
[0029]
【權利要求】
1.一種用于確定接地故障的位置的方法，其特征在于，該方法包括: 基于分布電容來計算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量；以及 利用負序分量以及所計算的零序分量和所計算的正序分量來確定接地故障點到測量點的距離。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于分布電容來計算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量的過程進一步包括: 基于零序分布電容來計算到所述測量點的零序電壓降；并且 基于零序分布電容來計算到所述測量點的正序電壓降。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于零序分布電容來計算到所述測量點的零序電壓降的過程進一步包括: 接收輸入的每單位長度的零序饋線阻抗和零序分布電容； 獲得零序電壓和零序電流；以及 計算所述零序電壓降。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述計算所述零序電壓降的過程進一步包括: 利用零序饋線阻抗來計算零序中每單位長度的阻抗； 利用零序分布電容來計算零序中每單位長度的導納； 根據(jù)零序電壓、零序電流、零·序中每單位長度的阻抗和零序中每單位長度的導納來計算零序第一參數(shù)、零序第二參數(shù)、零序傳播常量和零序特征阻抗；以及 根據(jù)零序第一參數(shù)、零序第二參數(shù)、零序傳播常量和零序特征阻抗而得到所述零序電壓降。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于零序分布電容來計算到所述測量點的正序電壓降的過程進一步包括: 接收輸入的每單位長度的正序饋線阻抗； 獲得正序電壓和正序電流； 獲得接地故障電流；以及 計算所述正序電壓降。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述計算所述正序電壓降的過程進一步包括: 利用正序饋線阻抗來計算正序中每單位長度的阻抗； 利用所述接地故障電流、零序電壓、零序電流和零序分布電容來計算下游饋線總長度； 利用下游饋線總長度、正序電壓和正序電流來計算正序中每單位長度的導納； 根據(jù)正序電壓、正序電流、正序中每單位長度的阻抗和正序中每單位長度的導納來計算正序第一參數(shù)、正序第二參數(shù)、正序傳播常量和正序特征阻抗；以及 根據(jù)正序第一參數(shù)、正序第二參數(shù)、正序傳播常量和正序特征阻抗而得到所述正序電壓降。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用負序分量以及所計算的零序分量和所計算的正序分量來確定接地故障點到測量點的距離進一步包括:基于故障點處的相對地故障阻抗的虛部為零，來確定接地故障點到測量點的距離。
8.一種用于確定接地故障的位置的設備，其特征在于，該設備包括: 計算部件，用于基于分布電容來計算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量；以及 確定部件，用于利用負序分量以及所計算的零序分量和所計算的正序分量來確定接地故障點到測量點的距離。
9.根據(jù)權利要求8所述的設備，其特征在于，所述計算部件: 基于零序分布電容來計算到所述測量點的零序電壓降；并且 基于零序分布電容來計算到所述測量點的正序電壓降。
10.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述計算部件基于零序分布電容來計算到所述測量點的零序電壓降進一步包括: 接收輸入的每單位長度的零序饋線阻抗和零序分布電容； 獲得零序電壓和零序電流；以及 計算所述零序電壓降。
11.根據(jù)權利要求10所述的設備，其特征在于，所述計算部件計算所述零序電壓降進一步包括: 利用零序饋線阻抗來計算零序中每單位長度的阻抗； 利用零序分布電容來計算零 序中每單位長度的導納； 根據(jù)零序電壓、零序電流、零序中每單位長度的阻抗和零序中每單位長度的導納來計算零序第一參數(shù)、零序第二參數(shù)、零序傳播常量和零序特征阻抗；以及 根據(jù)零序第一參數(shù)、零序第二參數(shù)、零序傳播常量和零序特征阻抗而得到所述零序電壓降。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備，其特征在于，所述計算部件基于零序分布電容來計算到所述測量點的正序電壓降進一步包括: 接收輸入的每單位長度的正序饋線阻抗； 獲得正序電壓和正序電流； 獲得接地故障電流；以及 計算所述正序電壓降。
13.根據(jù)權利要求12所述的設備，其特征在于，所述計算部件計算所述正序電壓降進一步包括: 利用正序饋線阻抗來計算正序中每單位長度的阻抗； 利用所述接地故障電流、零序電壓、零序電流和零序分布電容來計算下游饋線總長度； 利用下游饋線總長度、正序電壓和正序電流來計算正序中每單位長度的導納； 根據(jù)正序電壓、正序電流、正序中每單位長度的阻抗和正序中每單位長度的導納來計算正序第一參數(shù)、正序第二參數(shù)、正序傳播常量和正序特征阻抗；以及 根據(jù)正序第一參數(shù)、正序第二參數(shù)、正序傳播常量和正序特征阻抗而得到所述正序電壓降。
14.根據(jù)權利要求13所述的設備，其特征在于，所述確定部件基于故障點處的相對地故障阻抗的虛部為零，來確定接地故障點到測量點的距離。
【文檔編號】G01R31/08GK103852688SQ201210505394
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權日:2012年11月30日
【發(fā)明者】李容 申請人:施耐德電器工業(yè)公司