基于分段補(bǔ)償原理的電纜架空線混合線路雙端行波故障測(cè)距算法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于分段補(bǔ)償原理的電纜架空線混合線路雙端行波故障測(cè)距算法。該法提出比較故障初始行波浪涌到達(dá)線路兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差與混合線路各個(gè)連接點(diǎn)處行波傳播到線路兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差確定故障區(qū)段，再通過(guò)時(shí)間和距離補(bǔ)償，將故障距離表示為故障區(qū)段端點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離與故障點(diǎn)到該端點(diǎn)的矢量距離之和。相比于現(xiàn)有混合線路行波測(cè)距方法，本文方法適應(yīng)性更強(qiáng)、概念更清晰、實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單，且實(shí)現(xiàn)了和傳統(tǒng)均勻傳輸線雙端測(cè)距算法的形式與物理含義的統(tǒng)一。
【專利說(shuō)明】基于分段補(bǔ)償原理的電纜架空線混合線路雙端行波故障測(cè)距算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配電網(wǎng)的保護(hù)與控制【技術(shù)領(lǐng)域】和線路故障檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及架空線電纜混合線路行波故障測(cè)距方法。
【背景技術(shù)】
[0002]行波故障測(cè)距技術(shù)主要利用了故障時(shí)產(chǎn)生的電壓、電流行波信號(hào)，根據(jù)行波在測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)往返一次的時(shí)間差(單端法)或者初始行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間差(雙端法)測(cè)量故障距離。其不受故障類型、故障點(diǎn)過(guò)渡電阻、電壓互感器(TV)和電流互感器(TA)傳變誤差等因素影響，也能適應(yīng)T接、部分同桿并架、帶串補(bǔ)電容等線路，具有較為明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)近十多年的發(fā)展，行波故障測(cè)距技術(shù)已經(jīng)成熟并被成功應(yīng)用于電力線路故障測(cè)距，特別是在IlOkV及以上電壓等級(jí)的交流和直流架空輸電線路中更是廣泛應(yīng)用。
[0003]行波在不同介質(zhì)中傳播速度不同。在架空線中的波速度接近光速，實(shí)際應(yīng)用中一般取290-292πι/μ S。而不同型號(hào)的電纜之間由于絕緣介質(zhì)不同致使波速度存在較大差異，如在油浸紙絕緣電纜中約為160m/μ S，塑料電纜約為170-200πι/μ S，橡膠電纜約為220m/μ S。傳統(tǒng)行波測(cè)距算法主要針對(duì)波速度恒定的均勻傳輸線，如單一的架空線路或電纜線路。
[0004]由于越來(lái)越多的110kV、220kV輸電線路深入到城市核心區(qū)域，為了節(jié)約城市線路走廊，出現(xiàn)了城市外為架空線路、城市內(nèi)為電纜的二元結(jié)構(gòu)混合輸電線路。而對(duì)于特殊群島地理環(huán)境，如舟山群島 ，島嶼與大陸或島嶼間輸電線路多采用海底電纜，而島嶼上多采用架空線路，因此電網(wǎng)中常出現(xiàn)由多段架空線和電纜(陸纜或海纜)混合而成的輸電線路。由于混合線路各段行波速度不相同，傳統(tǒng)算法不再適用，混合輸電線路的出現(xiàn)給行波故障測(cè)距技術(shù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。
[0005]針對(duì)架空電纜混合線路，已提出的測(cè)距方法有很多，如基于波速度歸一原理的雙端行波測(cè)距算法，以架空線的波速度為基準(zhǔn)將電纜長(zhǎng)度進(jìn)行折算，使線路中行波傳播速度為架空線的波速度，利用傳統(tǒng)行波測(cè)距算法可得到故障點(diǎn)在歸一化后的線路中的位置，再折算到原來(lái)的實(shí)際線路，可消除波速不連續(xù)帶來(lái)的影響；基于雙端行波到達(dá)時(shí)間中點(diǎn)的逐段搜索算法，先確定線路的時(shí)間中點(diǎn)，根據(jù)故障后行波到達(dá)線路兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差A(yù)t的大小確定故障搜索方向，行波從時(shí)間中點(diǎn)沿故障搜索方向運(yùn)動(dòng)△ t/2時(shí)間到達(dá)的點(diǎn)即為故障點(diǎn)；基于行波到達(dá)時(shí)間比較的雙端故障定位方法，針對(duì)兩段混合線路，首先通過(guò)將混合線路故障產(chǎn)生的初始行波浪涌到達(dá)線路兩端的時(shí)間差與整定值進(jìn)行比較來(lái)確定故障區(qū)段；然后根據(jù)不同的故障區(qū)段推導(dǎo)出相應(yīng)的混合線路雙端行波故障測(cè)距算法；還有利用故障附加負(fù)序網(wǎng)絡(luò)下線路兩端工頻電氣量推導(dǎo)線纜接頭處的分布電流來(lái)判斷故障區(qū)段，再根據(jù)電流線模與零模行波模極大值的極性規(guī)律確定故障點(diǎn)反射波來(lái)進(jìn)行故障測(cè)距等。上述方法理論上可以解決混合線路行波故障測(cè)距問(wèn)題，但有些算法物理意義不明確、不易理解，有些算法過(guò)于復(fù)雜、不利于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用，有些算法對(duì)兩段以上混合線路沒(méi)有詳解。同時(shí)，這些算法的推導(dǎo)和表達(dá)均與傳統(tǒng)算法不同，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)混合線路與均勻傳輸線中測(cè)距算法含義及形式的統(tǒng)一。所以需要提出一種適應(yīng)性更強(qiáng)、概念更清晰、實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單，且適合多段混合線路故障測(cè)距的新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服多段混合線路行波故障測(cè)距算法復(fù)雜且誤差較大的缺點(diǎn)，提供一種基于分段補(bǔ)償原理的電纜架空線混合線路雙端行波故障測(cè)距算法。本發(fā)明首先通過(guò)比較故障初始行波浪涌到達(dá)線路兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差與混合線路各個(gè)連接點(diǎn)處行波傳播到線路兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差確定故障區(qū)段，再通過(guò)時(shí)間和距離補(bǔ)償，將故障距離表示為故障區(qū)段端點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離與故障點(diǎn)到該端點(diǎn)的矢量距離之和。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]設(shè)一段長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻傳輸線路如附圖1所示，S、R分別為測(cè)量點(diǎn)(一般為線路兩側(cè)端點(diǎn))，F(xiàn)、M和P分別為故障點(diǎn)、線路中間點(diǎn)和線路上任意一點(diǎn)，Lsf為故障點(diǎn)F到S端的距離，LSP、Lkp分別為任意點(diǎn)P到兩測(cè)量點(diǎn)S和R的距離。
[0008]根據(jù)雙端行波故障測(cè)距原理，Lsf可以表示為
【權(quán)利要求】
1.基于分段補(bǔ)償原理的電纜架空線混合線路雙端行波故障測(cè)距算法，其特征是，比較故障初始行波浪涌到達(dá)線路兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差與混合線路各個(gè)連接點(diǎn)處行波傳播到線路兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差確定故障區(qū)段，再通過(guò)時(shí)間和距離補(bǔ)償，將故障距離表示為故障區(qū)段端點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離與故障點(diǎn)到該端點(diǎn)的矢量距離之和。對(duì)于結(jié)構(gòu)較為普遍的包含η(η>1)段電纜和架空線的混合線路，具體步驟如下: ①故障前，根據(jù)線路的具體參數(shù)，計(jì)算行波穿越混合線路中各段線路時(shí)的傳播時(shí)間和行波從混合線路第i和i+l(i = 1,2,……，n-l)段線路的連接點(diǎn)或線路端點(diǎn)(第一段線路的端點(diǎn)編號(hào)為O，第η段線路的端點(diǎn)編號(hào)為η)處傳播到線路兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差Msm (?=0,1,2,......,?)； ②當(dāng)線路發(fā)生故障后，記錄兩側(cè)測(cè)量點(diǎn)接收到故障初始行波的絕對(duì)時(shí)刻ts和tK，計(jì)算時(shí)間差A(yù)tSK,并與
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103969553SQ201410222008
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】薛永端, 李樂(lè), 徐丙垠 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)