架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其包括步驟：設(shè)置檢測點(diǎn)；判斷故障是否發(fā)生于架空線-電纜混合線路上；確定發(fā)生故障的支路；故障點(diǎn)初步定位；以及故障點(diǎn)精確定位。本發(fā)明所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法能夠?qū)收衔恢眠M(jìn)行精確定位，且該方法不受故障類型過渡電阻以及故障位置的影響，誤差非常小，一般在一百米以內(nèi)。
【專利說明】架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種故障定位方法，尤其涉及一種架空線-電纜混合線路的故障定位 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代化城鎮(zhèn)的高速發(fā)展使得城市空間日益緊張，而架空線走廊不僅需要占用大量 空間資源，空中縱橫交叉也不美觀。為了解決該個(gè)問題，大多數(shù)城區(qū)已經(jīng)采用埋地電纜代替 架空線。電纜的大量敷設(shè)不僅美化市容，優(yōu)化城市布局，此外由于電纜的電容比架空線大得 多，其還能改善功率因數(shù)，提高線路輸送容量，但由于敷設(shè)電纜成本較高，在遠(yuǎn)離城區(qū)的地 域一般仍使用架空線，該就形成了架空線-電纜混合線路。
[0003] 由于電纜和架空線在物理結(jié)構(gòu)、電氣特性等方面的差異，傳統(tǒng)的故障分析和行波 測距方法無法適用于混合線路故障測距。
[0004] 例如，故障分析法通過雙端電壓、電流來推算連接點(diǎn)的電壓、電流，再根據(jù)幅值比 較來確定故障點(diǎn)所在的支路，然后依據(jù)故障支路的相關(guān)參數(shù)迭代求解故障點(diǎn)位置。然而該 方法只適用于結(jié)構(gòu)簡單的混合線路，對于電力電纜、架空線交替出現(xiàn)的混合線路，該方法使 用復(fù)雜，且誤差會隨著電纜、架空線連接點(diǎn)的增多而增大，從而降低測距精度。
[0005] 又例如，行波法由于測距復(fù)雜性不高，且不受過渡電阻、故障類型的影響，近年來 得到大量應(yīng)用?；旌暇€路行波測距主要有波速歸一法和行波時(shí)間差法。其中，波速歸一法通 過對電纜或者架空線的波速度W及長度進(jìn)行歸算，從而將混合線路簡化為單一線路進(jìn)行測 距，計(jì)算出故障距離后，再轉(zhuǎn)換為實(shí)際線路的長度。然而該方法需要反復(fù)折算，且行波速度 受線路參數(shù)W及周圍的環(huán)境的影響有一定的波動，誤差較大。行波時(shí)間差法通過故障行波 到達(dá)兩端的時(shí)間差先確定故障線路區(qū)段，然后根據(jù)單端或者雙端行波法進(jìn)行精確定位。雖 然該方法相對波速歸一法更加精確，但由于電纜中行波衰減比較快，混合線路兩端波頭難 W檢測，且混合線路行波過程復(fù)雜，該使得該方法難W判斷行波波頭來源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一是提供一種架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，該方 法W首個(gè)故障行波到達(dá)時(shí)間作為初步故障定位依據(jù)，然后根據(jù)離故障點(diǎn)最近的檢測點(diǎn)所檢 測到的第二個(gè)行波來對定位結(jié)果進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)了架空線-電纜混合線路中故障的精 確定位。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種架空線-電纜混合線路分布式故障測距方 法，其包括步驟：
[0008] 設(shè)置檢測點(diǎn)；將架空線-電纜混合線路的兩端端部（也即母線處）W及架空線和 電纜的各連接點(diǎn)設(shè)為檢測點(diǎn)；
[0009] 判斷故障是否發(fā)生于架空線-電纜混合線路上；判斷所有檢測點(diǎn)檢測到的電流方 向是否均相同，若為是，則故障發(fā)生于架空線-電纜混合線路的外側(cè)，不再進(jìn)行下一步；若 為否，則判斷故障發(fā)生于架空線-電纜混合線路上，并進(jìn)行下一步；
[0010] 確定發(fā)生故障的支路：若相鄰檢測點(diǎn)檢測到的電流方向相反，則該相鄰檢測點(diǎn)之 間的支路即為發(fā)生故障的支路；
[0011] 故障點(diǎn)初步定位；根據(jù)發(fā)生故障的支路兩端的檢測點(diǎn)檢測到的首個(gè)故障行波波頭 的到達(dá)時(shí)間初步確定故障點(diǎn)的位置；
[0012] 故障點(diǎn)精確定位；設(shè)發(fā)生故障的支路的首端為P端，尾端為Q端，將P、Q兩端中距 離故障點(diǎn)較近的檢測點(diǎn)所檢測到的第二個(gè)行波作為修正波；采用修正波修正故障點(diǎn)的位置 W獲得精確的故障點(diǎn)位置。
[0013] 可選地，在本發(fā)明所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法中的故障點(diǎn) 初步定位步驟中，采用下述模型公式對故障點(diǎn)進(jìn)行初步定位：

【權(quán)利要求】
1. 一種架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于，包括步驟： 設(shè)置檢測點(diǎn)：將架空線-電纜混合線路的兩端端部以及架空線和電纜的各連接點(diǎn)設(shè)為 檢測點(diǎn)； 判斷故障是否發(fā)生于架空線-電纜混合線路上：判斷所有檢測點(diǎn)檢測到的電流方向是 否均相同，若為是，則故障發(fā)生于架空線-電纜混合線路的外側(cè)；若為否，則判斷故障發(fā)生 于架空線-電纜混合線路上，并進(jìn)行下一步； 確定發(fā)生故障的支路：若相鄰檢測點(diǎn)檢測到的電流方向相反，則該相鄰檢測點(diǎn)之間的 支路即為發(fā)生故障的支路； 故障點(diǎn)初步定位：根據(jù)發(fā)生故障的支路兩端的檢測點(diǎn)檢測到的首個(gè)故障行波波頭的到 達(dá)時(shí)間初步確定故障點(diǎn)的位置； 故障點(diǎn)精確定位：設(shè)發(fā)生故障的支路的首端為P端，尾端為Q端，將P、Q兩端中距離故 障點(diǎn)較近的檢測點(diǎn)所檢測到的第二個(gè)行波作為修正波；采用修正波修正故障點(diǎn)的位置以獲 得精確的故障點(diǎn)位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于，在故 障點(diǎn)初步宙份步驟中，采用下沭模型公式對故障點(diǎn)進(jìn)行初步定位：
其中，設(shè)故障發(fā)生的支路的長度為L，故障發(fā)生的支路的首端為P端，尾端為Q端，檢測 到故障發(fā)生的初始時(shí)刻為h，檢測到首個(gè)故障行波波頭到達(dá)P端和Q端的的時(shí)刻分別為tp 和t,，根據(jù)上述公式可以算得故障點(diǎn)距離首端P和尾端Q的距離Lp和L,。
3. 如權(quán)利要求1所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于，在故 障點(diǎn)初步定位步驟中，采用下述模型公式對故障點(diǎn)進(jìn)行初步定位：
其中，設(shè)故障發(fā)生的支路的長度為L，該支路上的行波速度為v，故障發(fā)生的支路的首 端為P端，尾端為Q端，檢測到首個(gè)故障行波波頭到達(dá)P端和Q端的的時(shí)刻分別為tp和t,， 根據(jù)上述公式可以算得故障點(diǎn)距離首端P和尾端Q的距離Lp和L,。
4. 如權(quán)利要求1所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于，在故 障點(diǎn)精確定位步驟中，采用修正波修正故障點(diǎn)的位置以獲得精確的故障點(diǎn)位置包括：計(jì)算 故障點(diǎn)修正位置與初步確定的故障點(diǎn)位置的平均值，該平均值為精確的故障點(diǎn)位置。
5. 如權(quán)利要求1所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于，所述 故障點(diǎn)精確定位步驟包括：判斷修正波是故障點(diǎn)的反射波還是與故障發(fā)生支路相鄰的支路 的對端連接點(diǎn)反射波，然后根據(jù)確定結(jié)果計(jì)算故障點(diǎn)的修正位置。
6. 如權(quán)利要求5所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于，若修 正波是故障點(diǎn)反射波，且故障點(diǎn)距離故障發(fā)生的支路的尾端Q端較近，則根據(jù)下述公式計(jì) 算故障點(diǎn)修正位置：
式中，L為故障發(fā)生的支路的長度，故障發(fā)生的支路的首端為P端，尾端為Q端，檢測到 首個(gè)故障行波波頭到達(dá)P端和Q端的的時(shí)刻分別為tpl和tql，IV為故障點(diǎn)距離Q端的距離 的修正值，Lp'為故障點(diǎn)距離P端的距離的修正值，tq4為作為修正波的故障點(diǎn)反射波的波頭 到達(dá)Q端的時(shí)間。
7. 如權(quán)利要求5所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于，若修 正波是故障點(diǎn)反射波，且故障點(diǎn)距離故障發(fā)生的支路的首端P端較近，則根據(jù)下述公式計(jì) 算故障點(diǎn)修正位置：
式中，L為故障發(fā)生的支路的長度，故障發(fā)生的支路的首端為P端，尾端為Q端，檢測到 首個(gè)故障行波波頭到達(dá)P端和Q端的的時(shí)刻分別為tpl和tql，IV為故障點(diǎn)距離Q端的距離 的修正值，Lp'為故障點(diǎn)距離P端的距離的修正值，tp4為作為修正波的故障點(diǎn)反射波的波頭 到達(dá)P端的時(shí)間。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于， 所述故障點(diǎn)精確定位步驟包括：對故障發(fā)生的初始時(shí)刻進(jìn)行修正，修正公式為： 當(dāng)故障點(diǎn)距離故障發(fā)生的支路的尾端Q端較近時(shí)G 其中，tql為首個(gè)故障 行波波頭到達(dá)Q端的時(shí)間，tq4為故障點(diǎn)反射波的波頭到達(dá)Q端的時(shí)間； 當(dāng)故障點(diǎn)距離故障發(fā)生的支路的首端p端較近時(shí)A= 其中，tpl為首個(gè)故障 行波波頭到達(dá)P端的時(shí)間，tp4為故障點(diǎn)反射波的波頭到達(dá)P端的時(shí)間。
9. 如權(quán)利要求6或7所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于， 所述故障點(diǎn)精確定位步驟還包括：對電纜行波速度進(jìn)行修正，修正公式為：
式中，ν'b為電纜行波速度的修正值，tpl為首個(gè)故障行波波頭到達(dá)P端的時(shí)間，tql為首 個(gè)故障行波波頭到達(dá)Q端的時(shí)間，Vci為故障發(fā)生的初始時(shí)刻的修正值，L為故障發(fā)生的支 路的長度。
10.如權(quán)利要求5所述的架空線-電纜混合線路分布式故障測距方法，其特征在于，若 修正波是與故障發(fā)生支路相鄰的支路的對端連接點(diǎn)反射波，則根據(jù)下述公式計(jì)算故障點(diǎn)修 正位置： 當(dāng)故障點(diǎn)距離故障發(fā)生的支路的尾端Q端較近時(shí)^'=Z/2-|(心-G1)，IV=L-LP'， 式中，L為故障發(fā)生的支路的長度，故障發(fā)生的支路的首端為P端，尾端為Q端，檢測到首個(gè) 故障行波波頭到達(dá)P端和Q端的的時(shí)刻分別為tpl和tql，Lp'為故障點(diǎn)距離P端的距離的修 正值，IV為故障點(diǎn)距離Q端的距離的修正值，Vb為電纜行波速度； 當(dāng)故障點(diǎn)距離故障發(fā)生的支路的首端P端較近時(shí)/2-f(iPi_iqi)，=L-Lp'， 式中，L為故障發(fā)生的支路的長度，故障發(fā)生的支路的首端為P端，尾端為Q端，檢測到首個(gè) 故障行波波頭到達(dá)P端和Q端的的時(shí)刻分別為tpl和tql，Lp'為故障點(diǎn)距離P端的距離的修 正值，IV為故障點(diǎn)距離Q端的距離的修正值，Vb為電纜行波速度。
【文檔編號】G01R31/08GK104237740SQ201410491786
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】劉宗杰, 劉亞東, 代杰杰, 胡赟, 謝瀟磊, 盛戈皞, 江秀臣 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)寧供電公司, 上海交通大學(xué)