專(zhuān)利名稱(chēng)：一種架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法，尤其涉及基于空間磁場(chǎng)波形特性的架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法，屬于電力系統(tǒng)故障技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生故障，故障造成的計(jì)劃外供電中斷使得生產(chǎn)停頓、生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，形成十分嚴(yán)重的后果。電力系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)資料顯示，配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的故障大多數(shù)是短路故障，而其中90%以上為單相接地故障。產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的相間絕緣或相對(duì)地絕緣被損壞。因此，在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，如果能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確的定位，不僅可以盡快修復(fù)線(xiàn)路，保證供電可靠性，還對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著十分重要的作用。傳統(tǒng)的方法是逐次拉路選出故障線(xiàn)，再由人工巡線(xiàn)目測(cè)法找出接地故障點(diǎn)。拉路選線(xiàn)造成非故障線(xiàn)用戶(hù)的不必要供電中斷。目測(cè)巡線(xiàn)定位耗費(fèi)大量的人力物力，延誤定位時(shí)間。這兩種方法與現(xiàn)代電網(wǎng)的高度自動(dòng)化極不適應(yīng)。幾十年以來(lái)，無(wú)數(shù)的電力工作者為解決選線(xiàn)和定位自動(dòng)化問(wèn)題進(jìn)行了大量工作，研究工作從未停止過(guò)。通過(guò)眾多專(zhuān)家、學(xué)者的努力，選線(xiàn)問(wèn)題取得了重大突破，新型選線(xiàn)裝置的選線(xiàn)正確率不低于95%，可以滿(mǎn)足配電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)選線(xiàn)的要求。但配電網(wǎng)的單相接地故障定位問(wèn)題則沒(méi)有多大進(jìn)展，一直還采用人工目測(cè)巡線(xiàn)的老辦法,嚴(yán)重影響配電網(wǎng)供電的可靠性。選線(xiàn)問(wèn)題解決后，國(guó)內(nèi)外廣大專(zhuān)家學(xué)者針對(duì)配電網(wǎng)的單項(xiàng)接地故障定位問(wèn)題進(jìn)行了一系列研究，也得到了許多定位理論和定位方法。例如國(guó)內(nèi)有故障指示器法、S信號(hào)注入法、行波法等。故障指示器法的原理是在變電站向故障相母線(xiàn)注入信號(hào)電流，該信號(hào)電流由變電站發(fā)送，經(jīng)故障路徑通過(guò)接地電流入大地返回信號(hào)源。故障路徑的指示器檢測(cè)到故障電流則發(fā)生動(dòng)作。故障指示器一般由電流、電壓和時(shí)間檢測(cè)、故障判別、故障指示驅(qū)動(dòng)、故障狀態(tài)指示及信號(hào)輸出和自動(dòng)延時(shí)復(fù)位控制等部分組成。大部分產(chǎn)品采用機(jī)械式旋轉(zhuǎn)翻牌指示故障，線(xiàn)路正常運(yùn)行為一種顏色指示，線(xiàn)路故障時(shí)變?yōu)榱硪环N顏色，也有少部分產(chǎn)品采用發(fā)光指示故障。故障指示器法優(yōu)的點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，安裝容易，用戶(hù)反映短路故障指示器的實(shí)用效果還是比較好的。缺點(diǎn)則是無(wú)法確定線(xiàn)路具體故障分支，容易受接地阻抗影響，不適用于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)。因此，接地故障指示器的使用效果則不很理想，正確率不高，電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)常常沒(méi)有反應(yīng)?？梢?jiàn)，接地故障指示器技術(shù)不能圓滿(mǎn)解決配電網(wǎng)故障定位問(wèn)題。S信號(hào)注入法是將單相接地選線(xiàn)與接地點(diǎn)的定位結(jié)合起來(lái)的方法。原理是在故障發(fā)生后，通過(guò)母線(xiàn)PT向接地線(xiàn)注入特定頻率的電信號(hào)(注入信號(hào)的頻率處于工頻η次諧波與η+1次諧波之間，常用220Hz)。注入信號(hào)會(huì)沿著故障線(xiàn)路經(jīng)接地點(diǎn)注入大地，用故障探測(cè)器在分支點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，有信號(hào)流過(guò)的分支即為故障分支。在故障分支上手持故障檢測(cè)器沿線(xiàn)連續(xù)檢測(cè)，根據(jù)線(xiàn)路上信號(hào)特點(diǎn)確定故障點(diǎn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單，不受消弧線(xiàn)圈影響，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)均適用。缺點(diǎn)是注入信號(hào)能量有限，容易受到接地過(guò)渡電阻和線(xiàn)路分布電容影響，故不適用于接地過(guò)度電阻大或比較長(zhǎng)的線(xiàn)路。但該方法定位效果受到接地過(guò)渡電阻和線(xiàn)路分布電容的影響，在接地過(guò)渡電阻大、線(xiàn)路較長(zhǎng)的情況下會(huì)定位失敗。S注入法沒(méi)有徹底解決小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障定位問(wèn)題行波法的原理是利用線(xiàn)路上行波傳輸?shù)奶攸c(diǎn)來(lái)進(jìn)行故障定位。行波法進(jìn)行故障定位可分為單端行波測(cè)距和雙端行波測(cè)距。單端行波測(cè)距的原理是在母線(xiàn)處檢測(cè)行波信號(hào)，在識(shí)別出來(lái)自故障點(diǎn)的反射波后，根據(jù)波在母線(xiàn)處和故障點(diǎn)之間往返一次所用的時(shí)間和波的傳播速度，計(jì)算得到故障距離，其中的行波信號(hào)可能是故障瞬間產(chǎn)生的暫態(tài)行波，也可能是人工在故障線(xiàn)路中注入的脈沖信號(hào)引起的行波。雙端行波測(cè)距的原理是在線(xiàn)路的兩端同時(shí)檢測(cè)故障產(chǎn)生的行波信號(hào)，根據(jù)故障波到達(dá)線(xiàn)路兩端的時(shí)間差來(lái)確定故障位置。行波法的優(yōu)點(diǎn)是直接定位故障距離和故障分支，不需要巡線(xiàn)，定位速度快。缺點(diǎn)則是當(dāng)接地過(guò)渡電阻較大、線(xiàn)路分支交多時(shí)，行波信號(hào)就會(huì)極大減弱，因此，行波法只適用于接地過(guò)渡電阻小、分支不多的情況。另外也有利用到達(dá)時(shí)差法測(cè)量空間電磁波傳播進(jìn)行故障定位的方法。到達(dá)時(shí)差法定位是通過(guò)測(cè)定故障電流產(chǎn)生的電磁信號(hào)到達(dá)各監(jiān)測(cè)站的時(shí)刻，并根據(jù)故障信號(hào)到達(dá)各監(jiān)測(cè)站的時(shí)間差計(jì)算確定故障位置的一種定位方法。如

圖1所示，E1、E2、E3為線(xiàn)路中的3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其上設(shè)置高精度同步時(shí)鐘。當(dāng)這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)已知，設(shè)故障信號(hào)到達(dá)各監(jiān)測(cè)站的時(shí)刻分別為T(mén)l、T2、T3，可以計(jì)算得出故障信號(hào)到達(dá)各監(jiān)測(cè)站的時(shí)間差分別為T(mén)12、T23、T13。其中:T12=T1-T2, T22=T2-T3, T13=T1-T3三個(gè)時(shí)差可以得出三對(duì)雙曲線(xiàn)，雙曲線(xiàn)的交點(diǎn)即為線(xiàn)路的故障點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)雙曲線(xiàn)的方程為:
權(quán)利要求
1.一種架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟1:擺放故障指示器； 步驟2:當(dāng)線(xiàn)路中發(fā)生大電流(3 7A)故障時(shí)，故障指示器動(dòng)作，正確定位故障； 步驟3:當(dāng)線(xiàn)路中發(fā)生小電流(< 7A)故障時(shí)，故障指示器不動(dòng)作，從分支點(diǎn)斷開(kāi)故障支路，在變電站注入單峰脈沖信號(hào)； 步驟4:攜帶移動(dòng)測(cè)量裝置使用到達(dá)時(shí)差法定位故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法，其特征在于，所述故障指示器是一種基于變化的空間磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)動(dòng)作的故障指示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法，其特征在于，所述到達(dá)時(shí)差法定位故障的方法是通過(guò)探測(cè)故障后空間磁場(chǎng)的變換量到達(dá)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)差來(lái)實(shí)現(xiàn)故障定位的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法，其特征在于，所述到達(dá)時(shí)差法的監(jiān)測(cè)裝置不放置在架空線(xiàn)配電線(xiàn)路的正下方，而放置在距離輸電線(xiàn)路至少有桿塔高度20倍遠(yuǎn)的近地面位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法，其特征在于，所述到達(dá)時(shí)差法各監(jiān)測(cè)站上的時(shí)鐘高精度同步，時(shí)間靈敏度達(dá)到100ns。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法，屬于電力系統(tǒng)故障技術(shù)領(lǐng)域。是一種基于空間磁場(chǎng)波形特性的架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位方法。擺放故障指示器；當(dāng)線(xiàn)路中發(fā)生大電流(≧7A)故障時(shí)，故障指示器動(dòng)作，正確定位故障；當(dāng)線(xiàn)路中發(fā)生小電流(﹤7A)故障時(shí)，故障指示器不動(dòng)作，從分支點(diǎn)斷開(kāi)故障支路，在變電站注入單峰脈沖信號(hào)；攜帶移動(dòng)測(cè)量裝置使用到達(dá)時(shí)差法定位故障。本發(fā)明提供一種具有較高準(zhǔn)確性，可用于指導(dǎo)解決架空配電線(xiàn)路單相接地故障定位問(wèn)題的方法。在電力系統(tǒng)故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01R31/08GK103176103SQ20131008462
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者趙志斌, 姜晨, 王芳 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)