一種考慮接頭電阻的架空-電纜混合線路故障測(cè)距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電纜系統(tǒng)故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種架空-電纜混合線路故 障測(cè)距方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代化城鎮(zhèn)的快速發(fā)展，城區(qū)可用空間日益緊張，而架空線路占用了大量空 間資源，是阻礙城鎮(zhèn)建設(shè)的主要因素之一。若用埋地電纜代替架空線路，則能夠減輕線路通 道壓力，改善城鎮(zhèn)可用空間緊張的局面，便于美化市容、優(yōu)化城市布局。另外，采用電纜傳輸 電能不僅可提高線路的輸送容量，還可降低變壓器的出線規(guī)模，具有較高的安全性及可靠 性。因此，城區(qū)內(nèi)采用架空線路，而市區(qū)內(nèi)采用電纜線路的架空-電纜混合線路在電力系統(tǒng) 中已占據(jù)了十分重要的地位。
[0003] 在電力系統(tǒng)中，高壓輸電線路起著輸送電能的橋梁作用，一旦輸電線路發(fā)生故障， 將直接威脅到電能的正常傳輸，造成大范圍停電，甚至威脅整個(gè)電力系統(tǒng)的安全。因此，對(duì) 架空-電纜混合線路故障點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的定位，不僅能加快故障線路的檢修進(jìn)度，盡快恢 復(fù)供電，且能減少停電損失，加強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及可靠性。
[0004] 目前，對(duì)架空-電纜混合線路的故障定位方法主要可分為兩種，一是行波法，通過 分析故障行波包含的故障點(diǎn)信息，利用故障行波的傳輸時(shí)間對(duì)故障距離進(jìn)行計(jì)算;二是故 障分析法，通過利用線路兩端的同步電氣量構(gòu)造冗余的測(cè)距方程，從而對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位。 但現(xiàn)有方法均未考慮架空線-電纜連接處的接頭電阻對(duì)故障測(cè)距結(jié)果的影響，而在實(shí)際中， 接頭電阻對(duì)混合線路的電壓及電流分布情況存在較為明顯的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題提供一種高效、準(zhǔn)確的考慮接頭電阻的架空-電纜 混合線路故障測(cè)距方法，有效提高故障點(diǎn)位置判斷精確度。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述目的，本發(fā)明提供一種考慮接頭電阻的架空-電纜混合線路故 障測(cè)距方法，該方法通過建立故障測(cè)距方程并檢測(cè)線路連接處的電流來求得接頭電阻并消 除其產(chǎn)生的測(cè)距誤差，所述測(cè)距方法包括以下步驟：
[0007] (1)通過差分傅氏算法分別提取架空線故障后電纜端的三相電壓工頻分量 、三相電流工頻分量,λκ，架空線端的三相電壓工頻分量 ，心λτ·、三相電流工頻分量w，λ。，以及線路連接處三相電流的工頻分量 ? ·_ · /./I, IJB,IJC ；
[0008] (2)對(duì)上述工頻分量進(jìn)行對(duì)稱分量變換，得到對(duì)應(yīng)的零序、正序和負(fù)序量；
[0009] (3)根據(jù)步驟(2)中得到的架空-電纜混合線路兩端的電壓電流正序量，計(jì)算線路 連接處的電流正序量；
[0010] (4)比較計(jì)算與實(shí)測(cè)的線路連接處電流，對(duì)故障區(qū)間進(jìn)行判斷；
[0011] (5)計(jì)算線路連接處正常線路側(cè)的電壓電流；
[0012] (6)根據(jù)步驟(5)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算線路連接處故障線路側(cè)的電壓電流；
[0013] (7)針對(duì)故障所在線路段建立故障點(diǎn)電壓方程；
[0014] (8)將線路電壓電流的正序和負(fù)序量代入步驟(7)中建立的電壓方程，獲得簡(jiǎn)化的 正序及負(fù)序電壓方程；
[0015] (9)根據(jù)步驟(8)中所述的正序及負(fù)序電壓方程，計(jì)算接頭電阻；
[0016] (10)根據(jù)步驟(9)中的接頭電阻以及步驟(8)中的正序電壓方程，獲得故障距離。
[0017]所述步驟(2)中的對(duì)稱分量變換為：
[0019]
; ?>Λ/?，?λη,?λ/2為電纜端三相電壓 的零序、正序和負(fù)序分量；
[0020] 同理，獲得故障后電纜端三相電流零序、正序和負(fù)序分量）:w()、hwl、，架空 線端三相電壓序分量&M)、Λν丨、?〇ν 2，架空線端三相電流序分量以及線路 連接處三相電流序分量。
[0021] 所述步驟(3)中，計(jì)算線路連接處的電流正序量為：
[0024] 式中義石分別為電纜和架空線波阻抗；γ?，γ2分別為電纜和架空線傳播常數(shù)； Li，L 2分別為電纜和架空線長(zhǎng)度；，/、分別為根據(jù)電纜端和架空線端計(jì)算得到的線路 連接處的電流正序量;分別為電纜端和架空線端三相電壓的正序量;，]^ 分別為電纜端和架空線端三相電流的正序量。
[0025] 所述步驟(4)中，對(duì)故障區(qū)間進(jìn)行判斷的具體過程為：
[0026]若L 且=L，則故障點(diǎn)位于電纜線上；若且，則故 障點(diǎn)位于架空線上;若f = = /、，則故障點(diǎn)位于線路連接處；
[0027] 其中，. 分別為根據(jù)電纜端和架空線端計(jì)算得到的線路連接處的電流正序 量，）^為實(shí)測(cè)得到的線路連接處電流正序量。
[0028] 所述步驟(5)中，設(shè)故障點(diǎn)位于電纜線，則計(jì)算線路連接處正常線路側(cè)的電壓電流 的公式為
[0031 ]式中：Z2為架空線波阻抗；γ 2為架空線傳播常數(shù);。為架空線長(zhǎng)度；為架空線 端三相電壓的正序量；為架空線端三相電流的正序量；分別為線路連接處正 常線路側(cè)的電流和電壓；
[0032]故障點(diǎn)位于架空線時(shí)的正常線路側(cè)的電壓電流的計(jì)算與上式同理。
[0033] 所述步驟(6)中，設(shè)故障點(diǎn)位于電纜線，則計(jì)算線路連接處故障線路側(cè)的電壓電流 公式為
[0034] ihm=HnR
[0035] jml - jm
[0036] 式中：R為接頭電阻；]和&W1分別為線路連接處正常線路側(cè)的電流和電壓; 和汐爾，另丨臓麟雛章繼各偵_、流軸Μ;
[0037] 故障點(diǎn)位于架空線時(shí)的故障線路側(cè)的電壓電流的計(jì)算與上式同理。
[0038] 所述步驟(7)中，設(shè)故障點(diǎn)位于電纜線，故障點(diǎn)電壓方程為：
[0039] JJ cosh;/rv -7ι/ι Z, s\nhyrx = Uu；· cosh;/, (L, -x)- iu.n Z. sinh r, (L, - .r)
[0040] 式中：x為待求的故障點(diǎn)到電纜線首端距離，即故障距離;Zi為電纜線波阻抗；丫:為 電纜線傳播常數(shù);"為電纜線長(zhǎng)度;& M1為電纜線端三相電壓的正序量;為電纜線端三相 電流的正序量;分別為線路連接處故障線路側(cè)的電流和電壓；
[0041] 故障點(diǎn)位于架空線時(shí)的故障點(diǎn)電壓方程與上式同理。
[0042] 所述步驟(8)中，簡(jiǎn)化的正序及負(fù)序電壓方程為：
[0045] 式中：γ 11，γ 12分別為電纜線傳播常數(shù)的正序量及負(fù)序量，并有：
[0046] γ 11= γ u= γ ι；
[0050]其中，k=l，2,分別代表正序及負(fù)序分量;R為接頭電阻；γι為電纜線傳播常數(shù);U 為電纜線長(zhǎng)度;^^和^#分別為線路連接處正常線路側(cè)的電流和電壓的正序及負(fù)序分量； Zik為電纜線波阻抗正序及負(fù)序分量;為電纜線端三相電壓的正序及負(fù)序分量；h#為電 纜線端三相電流的正序及負(fù)序分量。
[0052]所述步驟(10)中，故障距離的計(jì)算公式為：
[0054] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能對(duì)架空-電纜混合線路的故障點(diǎn)進(jìn)行定位，有效地、準(zhǔn) 確地計(jì)算出故障距離，從而可及時(shí)對(duì)故障線路采取有效措施，縮短故障修復(fù)時(shí)間，具有以下 有益效果：
[0055] (1)本發(fā)明在架空-電纜混合線路的連接處增設(shè)一電流檢測(cè)點(diǎn)能增加線路電氣量 的已知量，從而能夠?qū)宇^電阻進(jìn)行求解；
[0056] (2)本發(fā)明通過比較計(jì)算及實(shí)測(cè)得到的混合線路連接處的電流能準(zhǔn)確判斷故障區(qū) 間，將問題轉(zhuǎn)化為單一線路類型的故障測(cè)距；
[0057] (3)本發(fā)明將線路連接處的接頭電阻對(duì)線路電壓的影響進(jìn)行了考慮，消除接頭電 阻對(duì)定位結(jié)果的影響，能提高故障測(cè)距的準(zhǔn)確性；
[0058] (4)本發(fā)明應(yīng)用線路電氣量的正序及負(fù)序分量分別建立電壓方程能對(duì)接頭電阻進(jìn) 行準(zhǔn)確簡(jiǎn)便求解，從而得到更為準(zhǔn)確的故障點(diǎn)位置。
【附圖說明】
[0059]圖1為本發(fā)明架空-電纜混合線路故障測(cè)距的流程圖；
[0060] 圖2為本實(shí)施例中線路故障示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下述的實(shí)施例。
[0062] 參照?qǐng)D1及圖2,以一單相接地短路架空-電纜混合線路為研究對(duì)象進(jìn)行故障測(cè)距， 按照下列步驟定位故障點(diǎn)：
[0063] 步驟1:根據(jù)實(shí)測(cè)到的架空-電纜混合線路兩端電壓電流數(shù)據(jù)，及通過在架空電纜 線路連接處的電流數(shù)據(jù)分別應(yīng)用差分傅氏算法，計(jì)算架空-電纜混合線路短路故障時(shí)，電纜 端三相電壓的工頻分量&說，，三相電流的工頻分量，架空線端三相 電壓的工頻分量&叫6_，￡^，三相電流的工頻分量]^，)^，]^，線路連接處三相電流的 工頻分量}，本步驟中所述的差分傅氏算法是本領(lǐng)域內(nèi)常用的數(shù)學(xué)方法，因此發(fā) 明人在此不再進(jìn)行詳細(xì)的描述；
[0064]步驟2:分別對(duì)架空-電纜混合線路兩端三相電壓電流的工頻分量及線路連接處電 流的工頻分量進(jìn)行對(duì)稱分量變換，得到線路不對(duì)稱短路故障時(shí)線路兩端三相電壓電流工頻 分量及連接處電流工頻分量的零序、正序及負(fù)序分量，并記為L(zhǎng) ,其中，i =0，1，2,分別代表零序、正序及負(fù)序分量。以電纜端三相電壓為例進(jìn)行說明，所述的變換公 式為：
[0067]步驟3:分別應(yīng)用混合線路兩端的電壓電流正序量計(jì)算線路連接處的電流正序量， 所述的電流計(jì)算公式為：
[0070] 式中義石分別為電纜和架空線波阻抗；γ?，γ2分