專利名稱：一種架空和電纜混合輸電線路故障定位方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種架空和電纜混合輸電線路故障定位方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力事業(yè)的發(fā)展，輸電線路電壓等級和輸送容量逐步提高，架空和電纜混合輸電線路在高壓輸配電工程中應(yīng)用越來越廣泛。當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時，快速準(zhǔn)確地確定故障地點和排除故障，對于提高供電可靠性，減少停電時間具有重要意義。對于架空和電纜混合輸電線路的故障定位來說，兩段線路不同的特性阻抗和傳播常數(shù)是影響其準(zhǔn)確性的兩個主要因素。目前， 一種常用的故障測距算法為單端法，只利用線路一側(cè)的電壓和電流值進(jìn)行測距。
發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)單端定位法只需一側(cè)信息，投資小，但主要影響因素有過渡電阻、線路分布電容、對側(cè)系統(tǒng)運行阻抗變化等。因此對一般結(jié)構(gòu)的
輸電網(wǎng)絡(luò)來說，單端法存在不可避免的原理性誤差，當(dāng)故障位于50%線路長度
以遠(yuǎn)時，其定位精度無法保證。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種架空和電纜混合輸電線路故障定位方法和裝置，實現(xiàn)對架空和電纜混合輸電線路故障點的準(zhǔn)確定位。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了如下技術(shù)方案一種架空和電纜混合輸電線路故障定位方法，包括分別獲取所述混合輸電線路兩端點的正序電壓和正序電流；計算用來計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連接點的正序電壓和正序電 流;
分別利用所述故障點所在線路區(qū)域的兩端點的正序電壓和正序電流計算所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所述故障點所在區(qū)域的一
端為所述連接點；另 一端為所述故障點所在線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點.令所述第 一正序電壓和所述第二正序電壓相等，計算故障距離。
分別獲耳又所述混合輸電線路兩端點的正序電壓和正序電流包括
線路保護(hù)裝置通過光纖通道測量所述混合輸電線路兩端點m和n的同步 采樣的電壓Um和Un以及電流1 和In;
根據(jù)Um和Un以及Im和In計算線路兩端點m和n的正序電壓Uml和Un以及 正序電流L!, Ini ，其中各個參數(shù)的下標(biāo)l表示該參數(shù)對應(yīng)的正序分量。
所述計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連接點 的正序電壓和正序電流包"^舌
確定故障點所在的線路區(qū)域，并才艮據(jù)無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線 路端點的正序電壓和正序電流計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路中 架空線和電纜連4^點的正序電壓和正序電流，其中，
所述連接點的正序電流Jmkl^mlCh(YnJmk)-^"Sh(Ymlimk);
Ami
所述連接點的正序電壓U欣「U^chdU)-Zc加I^shdU);
其中，端點m為無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點，mk為所述 混合輸電線路中的無故障點線路區(qū)域；sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，Zc為特 性阻抗或波阻抗，Y為傳播常數(shù)，U為端點m到連接點k的距離。
所述計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連接點 的正序電壓和正序電流包括
分別從所述混合輸電線路兩端點計算所述混合輸電線路連接點的第 一正
序電壓和第 一正序電流以及第二正序電壓和第二正序電流；
其中，從所述混合輸電線路第一端計算的k點的第一正序電流和第一正序 廣
U
電壓為
Imkl ImlcWYmllmk卜 s旨ml mk)
Z
'cml
從所述混合輸電線路第二端點計算的k點的第二正序電流和第二正序電壓為
unl
Zcnl
Unkl《nlCh(Yr^nk )-Zcnl^lSh(Yn111^ ); 選取根據(jù)無故障點區(qū)域mk的端點m計算出的連接點的第 一正序電流
和第 一正序電壓作為計算故障距離的所述連接點的正序電壓和正序電
流o
所述故障點的第 一正序電壓Ufl《^ch(h (L -x))-ZwUsh(L (U-x));
所述故障點的第二正序電壓Ufl =Unlch(Ynlx)-ZmlInlsh(Ynlx); 其中，故障點f所在區(qū)域的兩端點分別為連接點k和端點n, sh(.)和ch(.) 表示雙曲線函數(shù)，U為故障點f所在區(qū)域線路的長度，x是故障點f到端點n 的故障距離。
所述故障距離x—。
一種架空和電纜混合輸電線路故障定位裝置，包括
獲取單元，用于分別獲取所述混合輸電線路兩端點的正序電壓和正序電
流;
第 一計算單元，用于計算用來計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線
和電纜連4^點的正序電壓和正序電流；；
第二計算單元，用于分別利用所述故障點所在線路區(qū)域的兩端點的正序電
壓和正序電流計算所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所述故 障點所在區(qū)域的一端為所述連接點；另 一端為所述故障點所在線路區(qū)域中所述 混合輸電線路端點；
第三計算單元，用于通過令所述第一正序電壓和所述第二正序電壓相等， 計算故障距離。所述獲取單元包括
測量子單元，用于通過線路保護(hù)裝置測量所述混合輸電線路兩端點m和n 的同步采樣的電壓Um和Un以及電流Im和In;
計算子單元，用于才艮據(jù)Um和Un以及Im和In計算線路兩端點m和n的正序 電壓U^和l^以及正序電流Iw， Inl ,其中各個參數(shù)的下標(biāo)1表示該參數(shù)對應(yīng) 的正序分量。
所述第一計算單元，包括
確定子單元，用于確定故障點所在的線路區(qū)域；
第一計算子單元，用于根據(jù)無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點的 正序電壓和正序電流計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和 電纜連接點的正序電壓和正序電流，
所述連接點的正序電流Jmkl^mlCh(Ymllmk)-^^Sh(Ymlimk);
Ami
所述連接點的正序電壓U^^U^chdU)-Z^I^shdU);
其中，端點m為無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點，mk為所述 混合輸電線路中的無故障點線路區(qū)域；sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，Zc為特 性阻抗或波阻抗，Y為傳播常數(shù)，U為端點m到連接點k的距離。
所述第一計算單元，包括
第二計算子單元，用于分別從所述混合輸電線路兩端點計算所述混合輸電
線路連接點的第一正序電壓和第一正序電流以及第二正序電壓和第二正序電 流，其中，從所述混合輸電線路第一端計算的k點的第一正序電流和第一正序
Uml Z
電壓為
'cml
u』=U^1 cl<Li U >z』Li sKu 、v )
v mklml 氣丫ml mk廠cml ml氣〖ml mk' 從所述混合輸電線路第二端點計算的k點的第二正序電流和第二正序電 壓為unl
Zcnl
Unk廣UnlCh(Wnk)-Z丄lSh(VW); 選取子單元，用于選取根據(jù)無故障點區(qū)域mk的端點m計算出的連接點的 第 一正序電流和第 一正序電壓U威i作為計算故障距離的所述連接點的正
序電壓和正序電 流。
所述第二計算單元計算得到的所述故障點的第 一 正序電壓 Ufl 二U^ch(L (U -x^ZJ^shd (L -x));
所述第二計算單元計算得到的所述故障點的第二正序電壓 Ufl二Un]ch(ymX)-ZJmSh(ymX);
其中，故障點f所在區(qū)域的兩端點分別為連4^點k和端點n, sh(.)和ch(.) 表示雙曲線函數(shù)，^為故障點f所在區(qū)域線路的長度，x是故障點f到端點n
的故障距離。
e-h
所述故障距離^ ^.u^^,^
可見，在本發(fā)明實施例中，分別獲取所述混合輸電線路兩端點的正序電壓
和正序電流；計算用來計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連接 點的正序電壓和正序電流；分別利用所述故障點所在線路區(qū)域的兩端點的正序 電壓和正序電流計算所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所述 故障點所在區(qū)域的一端為所述連接點；另 一端為所述故障點所在線路區(qū)域中所 述混合輸電線路端點；令所述第一正序電壓和所述第二正序電壓相等，計算故 障距離，本發(fā)明實施例所提供的方法不受負(fù)荷電流、故障類型、故障時的初始 相位角、系統(tǒng)阻抗及過渡電阻的影響，試驗結(jié)果表明該算法具有非常高的精度。


圖1為本發(fā)明一實施例所才是供的場景圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中均勻傳輸線的電蹤4莫型圖； 圖3為本發(fā)明一實施例所4是供的均勻介質(zhì)中故障定位的場景圖； 圖4為本發(fā)明一實施例所提供的方法的流程圖； 圖5為本發(fā)明另一實施例所提供的方法的流程圖； 圖6為本發(fā)明另一實施例所提供的場景圖； 圖7為本發(fā)明一實施例所提供的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明一實施例所提供的一單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為本發(fā)明另一實施例所提供的一單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例公開了一種架空和電纜混合輸電線路故障定位方法和裝置， 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例， 對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
對于架空和電纜混合輸電線路而言，所述混合輸電線路由兩部分組成，一 部分是架空線， 一部分是電纜。如圖l所示，所述混合輸電線的兩個端點分別 為m和n,而架空線和電纜的連4妄點為k，那么mk和kn兩部分與架空線和電 纜相對應(yīng)，為了描述方便，現(xiàn)假設(shè)mk段為架空線，kn為電纜部分。
本發(fā)明實施例所提供的方法基于均勻介質(zhì)中輸電線路分布參數(shù)模型，利用 同 一輸電線同步采樣的兩端電氣量進(jìn)行故障定位。
圖2為均勻傳輸線的電路模型，其中，Ro表示單位長度的電阻(Q/km)， L0表示單位長度的電感(H / km), GQ表示單位長度導(dǎo)線之間的電導(dǎo)(S / km), Q)表示單位長度導(dǎo)線之間的電容(F/km)。則均勻傳輸線的電壓電流方程如 下所示
-tiV +丄， (1)
-！, + C， (2) 將上述方程改寫為與頻率相關(guān)的形式，則均勻傳輸線的電壓電流方程為《—ch(Ylnm)-ZcshWnm)
—sh(Ylnm)/ZcIn
(3)
即在均勻傳輸線路中，根據(jù)該線路中任意一點n的電壓電流，計算該線路中4壬意一點m的電壓電流的/>式為
Um=UnCh(YlJ-InZcSh(Ylnm); I,U乂eShWJ-InCh(化J 。
這里的sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，Ze為特性阻抗或波阻抗，y為傳播常數(shù)，Zc和Y都是與頻率相關(guān)的量，lnm為n端到m端的距離。
為了使本發(fā)明實施例更加清楚明白，以下首先結(jié)合均勻輸電線路介紹一下本發(fā)明實施例所使用的故障定位原理。
參加圖3，在均勻傳輸介質(zhì)中，線路保護(hù)裝置通過光纖通道得到線路兩側(cè)m， n同步采樣的電壓電流值，并計算線;洛兩側(cè)m， n的正序電壓Ural和Unl,以及正序電流U和、。
基于輸電線路分布參數(shù)才莫型，當(dāng)在線路故障點f發(fā)生各種類型的故障時，根據(jù)均勻傳輸線路模型的均勻傳輸線的電壓電流方程，從所述線路兩側(cè)m， n中的第一端m計算故障點f的正序電壓Uf,,以及^v所述線5^兩側(cè)m， n中的第二端n計算故障點f的正序電壓U'f，，貝'J:
U『Um斷l(xiāng)J-ImZc斷W;
其中，sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，Ze為特性阻抗或波阻抗，Y為傳播常數(shù)，Zc和Y都是與頻率相關(guān)的量，U為線路第一端m到故障點f的距離，U為線路第二端n到故障點f的距離。
根據(jù)從線路兩側(cè)所計算的故障點f的正序電壓相等，即Ufl = Un ,
從而得到以下基于正序分量的故障距離，即從線i 各第一端m到故障點f的距離方程為例所提供的一種架空和電纜混合輸電
線路故障定位方法，包括
分別獲耳又所述混合輸電線^各兩端點的正序電壓和正序電流；
計算用來計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連接點的正
序電壓和正序電 流;
分別利用所述故障點所在線^各區(qū)域的兩端點的正序電壓和正序電流計算 所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所述故障點所在區(qū)域的一
端為所述連接點；另 一端為所述故障點所在線路區(qū)域中所述混合輸電線路端
點；
令所述第一正序電壓和所述第二正序電壓相等，計算故障距離。 其中，可以通過多種方式計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路連接 點的正序電壓和正序電流，下面結(jié)合具體的方式對本發(fā)明實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
參見圖4，本發(fā)明一實施例所提供的方法包括 S401:分別獲取所述混合輸電線i 各兩端點的正序電壓和正序電流； 結(jié)合圖l進(jìn)行分析，所述混合輸電線路的兩個端點分別為點m和點n,實 際應(yīng)用中，線路保護(hù)裝置可以通過光纖通道測量所述混合輸電線路mn兩端點 m和n的同步采樣的電壓Um和Un以及電流Im和ln;然后才艮據(jù)Um和Un以及l(fā)m和 In計算線路兩端點m和n的正序電壓U^和l^以及正序電流I^， Inl ,其中各 個參數(shù)的下標(biāo)1表示該參數(shù)對應(yīng)的正序分量。
S402:確定故障點所在的線路區(qū)域，并根據(jù)無故障點線路區(qū)域中所述混合 輸電線路端點的正序電壓和正序電流計算所述混合輸電線路中架空線和電纜 連4妻點的正序電壓和正序電流。
因為所述混合輸電線路由架空線和電纜兩段組成，兩段的結(jié)合點為k，那么故障點f就可能出現(xiàn)在架空線線路區(qū)域mk,也可能出現(xiàn)電纜線路區(qū)kn,下 面以故障點出現(xiàn)在kn部分對本發(fā)明實施例所提供的方法進(jìn)行描述，當(dāng)故障點 出現(xiàn)在mk部分時對應(yīng)處理即可。
在確定故障點f在kn區(qū)域后，就利用無故障點的區(qū)域mk中端點m的正 序電壓Uml和正序電流I^計算連4妄點k的正序電壓和正序電流。
如圖l所示，故障點f處于電纜側(cè)，架空線和電纜的連接點為k,架空線
特性阻抗為，Zcm為架空線特性阻抗或波阻抗，Ym為架空線傳播常數(shù)，Zen為電
纜特性阻抗或波阻抗，l為電纜傳播常數(shù)，U^為k點正序電壓，I,為k點 正序電流，Ufl為故障點正序電壓。
k點的正序電壓和正序電流分別為
厶cml
其中，其中，sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，U為架空線的長度。 S403:分別利用所述故障點所在線路區(qū)域的兩端點的正序電壓和正序電流 計算所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所述故障點所在區(qū)域 的一端為所述連接點；另 一端為所述故障點所在線路區(qū)域中所述混合輸電線路 端點。
在計算了連接點k的正序電壓Urakl和正序電流I^后，故障點f對于其所在 的區(qū)域kn來說，求故障點f到端點n的故障距離就相當(dāng)于求均勻介質(zhì)中任意 一點到線路端點的距離。
根據(jù)前述故障定位原理，從k點計算出故障點f的正序電壓為
Ufl 二U^ch(ym (l欣-x))-ZwI當(dāng)sh(Ym-x));
sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，lnk為電纜線路的長度，x是故障點到n端 的故障距離。
同樣地，從n端計算出故障點f的電壓為 Ufl=Unich(Ynlx)-ZmlInlsh(Ynlx)。 S404:令所述第一正序電壓和所述第二正序電壓相等，計算故障距離。基于分布參數(shù)^^莫型，當(dāng)在故障點f (如圖1)發(fā)生各種類型的故障時，f點
所在線路兩側(cè)各自計算的正序電壓應(yīng)相等，即Uf「Un,從而， 基于正序分量的故障距離x為
本發(fā)明實施例所纟是供的方法不受負(fù)荷電流、故障類型、故障時的初始相位 角、系統(tǒng)阻抗及過渡電阻的影響，試驗結(jié)果表明該算法具有非常高的精度。同 時，由于電流差動保護(hù)被廣泛的運用于高壓輸電線路當(dāng)中，所以使得本發(fā)明實 施例所提供的方法中需要的原始數(shù)據(jù)-被保護(hù)線路兩端的同步數(shù)據(jù)很容易被獲 得，并利用光纖通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，因此該法能夠極為方便地應(yīng)用于在線定 位。
與上述實施例相對應(yīng)，本發(fā)明實施例還提供另一種故障定位方法，參見圖
5，該方法包括
S501:分別獲取所述混合輸電線路兩端點的正序電壓和正序電流； S502:分別從所述混合輸電線路兩端點計算所述混合輸電線路連接點的正 序電壓和正序電 流;
參見圖1,即分別從m端和n端計算連接點k的正序電壓和電流。
其中，乂人m端計算的k點的正序電流和正序電壓為
Uml
從n點計算的k點的正序電流和正序電壓為Zcnl
、Unkl :UnlCh(Yi^nk )-Zcnl工nlsUnk ) S503:選取根據(jù)無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點計算的所述 連接點的正序電流和正序電壓與所述故障點所在的區(qū)域中所包含的所述混合
輸電線路的端點的正序電壓和正序電流從兩端計算所述故障點的第一正序電
壓和第二正序電壓；
S504:令所述第一正序電壓和所述第二正序電壓相等，計算故障距離。 當(dāng)在故障點f在電纜側(cè)時(如圖1 ), 乂人k點和n端分別自計算故障點f的
第一正序電壓和第二正序電壓，且所述第一正序電壓與所述第二正序電壓相
等，
即U^U^chH-x))畫Z^UshH-x)) (4);
需要注意是，當(dāng)故障點f在電纜側(cè)，即在kn側(cè)時，連接點k點的正序電 壓和正序電流要選擇根據(jù)無故障點區(qū)域的端點m計算獲得的UmkI和I^ 。 Ufl 二UmCh(YmX)-Z^ImSh(YmX) ( 5 )
U,U;
(6) 由以上(4) (5) (6)式可以得到
U^ch(Ym(U-X))"ZanUsh(Ym(U-X)HJmdl(YmX)"Z^I^h(YmX) (7)
根據(jù)式(7)解出x為
同理，當(dāng)在故障點f在架空線側(cè)時(如圖6),從K點和m端分別自計算 故障點f的第一正序電壓和第二正序電壓，其所述正序電壓應(yīng)相等。
此時，需要注意是，當(dāng)故障點f在架空線側(cè)，即在mk側(cè)時，連接點k點的正序電壓和正序電流要選擇根據(jù)無故障點區(qū)域的端點n計算獲得的U必和 Ink,。最終，解出故障距離x為
本發(fā)明實施例所提供的方法利用的混合輸電線路兩端的故障相正序電壓 電流分量很容易就能獲得，架空線和電纜連接點的電流電壓也可以計算出來， 使得本發(fā)明實施例所提供的方法能夠應(yīng)用于各種拓樸結(jié)構(gòu)的架空線和電纜混 合輸電線路的精確定位，并且該故障點定位方法與地網(wǎng)無關(guān)，定位結(jié)果不受才妻 地電阻影響，不受負(fù)荷電流、系統(tǒng)阻抗、故障時的初始相位角的影響。
與方法實施例相對應(yīng)，本發(fā)明實施例還提供一種架空和電纜混合輸電線路 故障定位裝置，參見圖7,包括
獲取單元701,用于分別獲取所述混合輸電線路兩端點的正序電壓和正序 電流；
第一計算單元702，用于計算用來計算故障距離的所述混合輸電線^^中架 空線和電纜連"t妄點的正序電壓和正序電流；；
第二計算單元703,用于分別利用所述故障點所在線路區(qū)域的兩端點的正 序電壓和正序電流計算所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所 述故障點所在區(qū)域的 一端為所述連接點；另 一端為所述故障點所在線路區(qū)域中 所述混合輸電線路端點；
第三計算單元704,用于通過令所述第 一正序電壓和所述第二正序電壓相 等，計算故障距離。
其中，所述獲取單元701包括
測量子單元7011 ，用于通過線路保護(hù)裝置測量所述混合輸電線5^兩端點m 和n的同步采樣的電壓l^和Un以及電流L和I。；
計算子單元7012，用于^^艮據(jù)l^和Un以及L和In計算線5^兩端點m和n 的正序電壓U^和Um以及正序電流I^， Inl ,其中各個參數(shù)的下標(biāo)1表示該參數(shù)對應(yīng)的正序分量。
參見圖8，所述第一計算單元702，包括
確定子單元7021 ，用于確定故障點所在的線路區(qū)域；
第一計算子單元7022，用于根據(jù)無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路 端點的正序電壓和正序電流計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路中架 空線和電纜連"l矣點的正序電壓和正序電流，
所述連4妄點的正序電虧危Imkl =ImlCh(ymllmk )_Sh(Ymllmk );
Ami
所述連接點的正序電壓U^^U^ch(;D-Z^I^hdU);
其中，端點m為無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點，mk為所述 混合輸電線路中的無故障點線路區(qū)域；sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，Zc為特 性阻抗或波阻抗，Y為傳播常數(shù)，U為端點m到連接點k的距離。
在本發(fā)明的另一實施例中，參見圖9,所述第一計算單元702,包括
第二計算子單元7023,用于分別從所述混合輸電線路兩端點計算所述混 合輸電線路連接點的第 一正序電壓和第 一正序電流以及第二正序電壓和第二 正序電流，其中，從所述混合輸電線路第一端計算的k點的第一正序電流和第
U ， ml
< Imkl ImlcMYmllmk> s旨mllmk)
一正序電壓為
、UnM Umi浙Ymiljj^)"Z咖iImiSh(、11^^)
從所述混合輸電線路第二端點計算的k點的第二正序電流和第二正序電 壓為
unl
Zcnl
LUnk廣UnlCh(Yr^nk)陽ZcrAlSh(Y』nk); 選取子單元7024,用于選取根據(jù)無故障點區(qū)域mk的端點m計算出的連接點的第 一正序電流Imki和第 一正序電壓作為計算故障距離的所述連接
點的正序電壓和正序電 流o
所述第二計算單元計算得到的所述故障點的第 一 正序電壓
Ufl 二U虛ch(Ym-x))-ZJ^sh(Ym (l流-x));
所述第二計算單元計算得到的所述故障點的第二正序電壓 Ufl=Unlch(Ynlx)-ZmlInlsh(Ynlx);
其中，故障點f所在區(qū)域的兩端點分別為連接點k和端點n， sh(.)和ch(.) 表示雙曲線函數(shù)，^為故障點f所在區(qū)域線路的長度，x是故障點f到端點n
的故障距離。
根據(jù)式(6)，所述第三計算單元計算得到所述故障距離x,
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以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾， 這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種架空和電纜混合輸電線路故障定位方法，其特征在于，包括分別獲取所述混合輸電線路兩端點的正序電壓和正序電流；計算用來計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連接點的正序電壓和正序電流；分別利用所述故障點所在線路區(qū)域的兩端點的正序電壓和正序電流計算所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所述故障點所在區(qū)域的一端為所述連接點；另一端為所述故障點所在線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點；令所述第一正序電壓和所述第二正序電壓相等，計算故障距離。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分別獲取所述混合輸電線^各兩端點的正序電壓和正序電流包括線路保護(hù)裝置通過光纖通道測量所述混合輸電線路兩端點m和n的同步 采樣的電壓Ura和Un以及電流Im和In;才艮據(jù)Um和Un以及L和L計算線路兩端點m和n的正序電壓Uml和Unl以及 正序電流L,， Inl ,其中各個參數(shù)的下標(biāo)l表示該參數(shù)對應(yīng)的正序分量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算用于計算故障距 離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連接點的正序電壓和正序電流包括確定故障點所在的線路區(qū)域，并根據(jù)無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線 路端點的正序電壓和正序電流計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路中 架空線和電纜連接點的正序電壓和正序電流，其中，所述連接點的正序電流Jmkl二JmlCh(Yn^mk)-^" Sh(;JnJ ;Ami所述連接點的正序電壓U她，l^chUJ-Z^I^hdU);其中，端點m為無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點，mk為所述 混合輸電線路中的無故障點線路區(qū)域；sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，Zc為特 性阻抗或波阻抗，Y為傳播常數(shù)，U為端點m到連接點k的距離。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連接點的正序電壓和正序電流包括 分別從所述混合輸電線路兩端點計算所述混合輸電線路連接點的第 一正序電壓和第一正序電流以及第二正序電壓和第二正序電流；其中，從所述混合輸電線路第一端計算的k點的第一正序電流和第一正序<formula>formula see original document page 3</formula>、Umk廣UmlC旨mlW^cmlJml斷mlW ，從所述混合輸電線路第二端點計算的k點的第二正序電流和第二正序電<formula>formula see original document page 3</formula>Unkl :UnlC旨r^nk Wcnl^lSh^r^nk)' 選取根據(jù)無故障點區(qū)域mk的端點m計算出的連接點的第 一正序電流和第 一正序電壓作為計算故障距離的所述連接點的正序電壓和正序電流。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于， 所述故障點的第一正序電壓U^U福chH-x))-ZJ^shH-x)); 所述故障點的第二正序電壓Ufl^ch(LX)-ZJmSh(^x);其中，故障點f所在區(qū)域的兩端點分別為連接點k和端點n, sh(.)和ch(.) 表示雙曲線函數(shù)，U為故障點f所在區(qū)域線路的長度，x是故障點f到端點n 的故障距離。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述故障距離<formula>formula see original document page 4</formula>
7、 一種架空和電纜混合輸電線路故障定位裝置，其特征在于，包括 獲取單元，用于分別獲取所述混合輸電線路兩端點的正序電壓和正序電流;第 一計算單元，用于計算用來計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和電纜連4妻點的正序電壓和正序電流；；第二計算單元，用于分別利用所述故障點所在線3各區(qū)域的兩端點的正序電壓和正序電流計算所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所述故 障點所在區(qū)域的一端為所述連^^點；另 一端為所述故障點所在線路區(qū)域中所述混合輸電線^各端點；第三計算單元，用于通過令所述第一正序電壓和所述第二正序電壓相等， 計算故障距離。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述獲取單元包括 測量子單元，用于通過線絲 隊護(hù)裝置測量所述混合輸電線^各兩端點m和n的同步采樣的電壓Um和Un以及電流Im和ln;計算子單元，用于根據(jù)Um和U。以及L和I。計算線路兩端點HI和II的正序 電壓U^和l^以及正序電流I^， Inl ,其中各個參數(shù)的下標(biāo)1表示該參數(shù)對應(yīng) 的正序分量。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第一計算單元，包括: 確定子單元，用于確定故障點所在的線路區(qū)域；第一計算子單元，用于根據(jù)無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點的 正序電壓和正序電流計算用于計算故障距離的所述混合輸電線路中架空線和 電纜連^l妄點的正序電壓和正序電流，所述連4妄點的正序電流<formula>formula see original document page 4</formula>所述連接點的正序電壓<formula>formula see original document page 5</formula>其中，端點m為無故障點線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點，mk為所述 混合輸電線路中的無故障點線路區(qū)域；sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，Zc為特 性阻抗或波阻抗，Y為傳播常數(shù)，U為端點m到連接點k的距離。
10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第一計算單元，包括 第二計算子單元，用于分別從所述混合輸電線路兩端點計算所述混合輸電線路連接點的第一正序電壓和第 一正序電流以及第二正序電壓和第二正序電 流，其中，從所述混合輸電線路第一端計算的k點的第一正序電流和第一正序 電壓為:<formula>formula see original document page 5</formula>從所述混合輸電線路第二端點計算的k點的第二正序電流和第二正序電壓為<formula>formula see original document page 5</formula> 選取子單元，用于選取根據(jù)無故障點區(qū)域mk的端點m計算出的連接點的 第一正序電流I^i和第一正序電壓U^^乍為計算故障距離的所述連接點的正 序電壓和正序電流o
11、根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的裝置，其特征在于， 所述第二計算單元計算得到的所述故障點的第 一 正序電壓 <formula>formula see original document page 5</formula>所述第二計算單元計算得到的所述故障點的第二正序電壓 <formula>formula see original document page 5</formula>其中，故障點f所在區(qū)域的兩端點分別為連接點k和端點n， sh(.)和ch(.)表示雙曲線函數(shù)，^為故障點f所在區(qū)域線路的長度，x是故障點f到端點n的故障距離。
12、根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，<formula>formula see original document page 6</formula>所述故p早距離^ &Zm—^w^^w^^<formula>formula see original document page 6</formula>
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種架空和電纜混合輸電線路故障定位方法和裝置，其中，所述方法包括分別獲取所述混合輸電線路兩端點的正序電壓和正序電流；計算用來計算故障距離的所述混合輸電線路連接點的正序電壓和正序電流；分別利用所述故障點所在線路區(qū)域的兩端點的正序電壓和正序電流計算所述故障點的第一正序電壓和第二正序電壓，其中，所述故障點所在區(qū)域的一端為所述連接點；另一端為所述故障點所在線路區(qū)域中所述混合輸電線路端點；令所述第一正序電壓和所述第二正序電壓相等，計算故障距離，本發(fā)明實施例所提供的方法不受負(fù)荷電流、故障類型、故障時的初始相位角、系統(tǒng)阻抗及過渡電阻的影響，試驗結(jié)果表明該算法具有非常高的精度。
文檔編號G01R31/08GK101672883SQ20091016825
公開日2010年3月17日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者巖 孟, 徐振宇, 田文輝, 蔣蘇靜 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司;國家電網(wǎng)公司