專利名稱：基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單相接地故障在線測距方法，尤其涉及一種基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法。
背景技術(shù)：
當前，為保障供電的可靠性，我國的配電系統(tǒng)通常采用小電流接地系統(tǒng)，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，如不能及時消除，故障點的電弧可能燒毀設(shè)備，并引發(fā)相間故障，擴大事故。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電力電纜獲得了越來越廣泛的應用。在應用中，往往鋪設(shè)于地下，電纜一旦發(fā)生故障，故障點尋找較困難，不僅需耗費人力物力，還將帶來難以估量的停電損失。電纜故障多是單相接地故障，少量是兩相短路或三相短路故障。我國電力系統(tǒng)運行規(guī)定小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障允許帶電運行兩小時，這意味著必須在極短的時間內(nèi)確定故障位置，但是小電流單相接地不構(gòu)成明顯的短路回路，穩(wěn)態(tài)信號不明顯，如何準確、迅速、經(jīng)濟地查找出電力電纜電纜故障點在當前日益受到國內(nèi)各供電企業(yè)和技術(shù)人員的關(guān)注。進一步對電力電纜故障分析得到，電力電纜故障主要有開路、低阻接地、高阻接地、短路、三相短路或兩相短路故障，其中70%是單相接地故障，因此可作為解決技術(shù)問題的重點方向。電力電纜故障的處理有故障類型診斷、故障位置粗略定位(測距)和精測定位。其中具有實用價值的主要是故障測距。電力電纜故障測距方法在原理上可分為兩大類行波法和阻抗法，應用上分為在線測距和離線測距，其中在線測距又分為單端法和雙端法兩種測距方法。阻抗法通過測量和計算故障點到測量端的阻抗，然后根據(jù)線路參數(shù)，列寫求解故障點方程，求得故障距離。該方法多以線路的集中參數(shù)建立模型，原理簡單，易于實現(xiàn)，多年來是人們關(guān)注的熱點，主要缺點是誤差大。行波測距法行波故障測距的研究可追溯到20世紀50年代，人們根據(jù)電壓和電流行波在線路上有固定的傳播速度(電力電纜的波速為150 200m/μ s)這一特點，提出了行波故障測距方法。行波測距法利用行波在測量點到故障點之間往返一次的時間，經(jīng)過簡單運算即可得到距離，理論上精度可以達到0. 2米以上。在行波信號的獲取和識別上國內(nèi)外學者提出了許多不同的方法，第一類是利用電壓行波信號的方法。但是，電壓行波信號不易獲取，因此，利用雙端電壓行波信號對電纜故障測距的方法并未得到推廣應用。第二類是采用電流行波信號的測距方法，當母線出線較多時，電壓信號比較弱，而電流信號卻很強， 電流行波信號比較容易獲取。關(guān)于在線和離線測距的問題。目前大部分電纜故障測距方法主要為離線進行，但在線故障測距方法也已出現(xiàn)，其出發(fā)點是將環(huán)形線路開路或在線路末端設(shè)置開路點，利用故障時產(chǎn)生的浪涌電壓或電流在開路點發(fā)生正的或負的全反射，通過設(shè)于開路點附近的傳感器得到脈沖信號，然后測出其脈沖間隔時間實現(xiàn)測距。在線測距在實際應用中并未得到說 推廣，其原因在于電纜線路在檢修與維護方面的特殊性，而且在線方法相對于離線方法并無明顯優(yōu)勢。在電纜故障測距方法上，離線與在線測距方法將會長期并存，但從長遠來看， 在線測距才是未來的發(fā)展方向。(1)應用高速光電傳感技術(shù)的實現(xiàn)在線電纜故障測距。JC [1]N. inou. T. Tsunkage. S. Sakai. On—line fault location system for 66Kv underground cables with fast 0/E and fast A/D technique [J]. IEEE Transactions on Power Delivery. 1994,9(1) :579-584介紹了一種電纜故障測距系統(tǒng)，并研究開發(fā)了實現(xiàn)設(shè)備，基本原理如下當電纜發(fā)生故障時，故障點產(chǎn)生浪涌電流向電纜兩端傳播，當浪涌電流到達測試端時，對應時刻分別為、和t2，則傳播時間差就為At = trt2,
故障點到測試端的距離可表達為
權(quán)利要求
1.一種基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法，其特征是，它包括的步驟是步驟一，在母線上設(shè)有一個測試點，在測試點處設(shè)有電流采集裝置；步驟二，對零模和相模電流值設(shè)定采樣速率進行同步采樣；通過電流采集裝置采集相應電流數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接嬎銠C數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；步驟三，實時記錄所采樣的相模電流和零模電流，判斷有無突變電流量，即判斷是否有接地短路電流發(fā)生；步驟四，分析電流波形，確定首次初始行波、電流反射行波、電流透射行波發(fā)生時刻以及到達測試點的次序，從而推斷出單相接地故障點發(fā)生在所測線路的前半程或后半程；步驟五，針對所測線路的前半程或后半程分別運用對應公式計算出接地故障點位置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法，其特征是，所述的步驟一和步驟二中所述的電流采集裝置包括在每根相線上分別設(shè)有的相模電流傳感器，和在三根相線路上套裝的零模電流傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法，其特征是，所述的步驟三中具體為，以所測線路未出現(xiàn)接地故障時，隨時間增長同步采樣得到的零模和相摸電流值作為參考基準零軸，當發(fā)生接地故障時，電流采集裝置實時采集到突變的電流信號，所述突變的電流信號包括零模電流量和相模電流量，提取突變的電流信號前后各1秒行波電流信號，當測出所述突變的電流信號相對參考基準零軸上下偏移量值大于所測系統(tǒng)規(guī)模設(shè)定的單相接地電流閾值時，認定單相接地故障發(fā)生；所述接地電流閾值設(shè)定區(qū)間為所測系統(tǒng)單相接地故障電流最大值的50% 75%。
4.如權(quán)利要求1所述的基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法，其特征是，所述的步驟四中，所測出的零模電流量和相模電流量相對前述的參考基準零軸發(fā)生的第一次突變時，且零模電流量和相模電流量波形圍繞參考基準零軸均出現(xiàn)正向的突變電流波峰緊接出現(xiàn)負向突變電流波谷，即出現(xiàn)完整的先正后負電流波形時，認定為初始行波；所測零模和相模電流的初始行波第一個突變電流波起始點位置時刻定義為^時刻；結(jié)合所測得的初始行波，對緊接初始行波之后的電流波形分辨，若零模電流量和相模電流量波形圍繞參考基準零軸均出現(xiàn)正向突變電流波峰緊接出現(xiàn)負向突變電流波谷，即完整的先正后負電流波形時，認定為電流反射行波，若所得到的零模電流量和相模電流量波形圍繞參考基準零軸均出現(xiàn)完整的先負后正電流波形時，認定為電流透射行波；所測得緊接初始行波之后的突變電流波的起始點位置時刻定義為t2時刻；結(jié)合所測得的初始行波，再對、時刻判斷出的先正后負的電流反射行波波形，或者是先負后正的電流透射行波波形緊隨其后的電流波形進行分辨，若零模電流量和相模電流量波形圍繞參考基準零軸均出現(xiàn)同初始行波所述的完整的先正后負電流波形時，認定為電流反射行波，若所得的零模電流量和相模電流量波形圍繞參考基準零軸均出現(xiàn)負向突變電流波谷緊接正向突變電流波峰，即完整的先負后電流波形時，認定為電流透射行波，所測得緊隨、時刻起始完整電流波形之后的突變電流波的起始點位置時刻定義為t3時刻。
5.如權(quán)利要求1所述的基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法，其特征是，所述步驟五中，若分別與、、t2、t3時刻之后對應得到的電流波形依次為初始行波、 電流反射行波、電流透射行波則說明單相接地故障點發(fā)生在所測線路的前半程；運用公式
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法，其特征是，所述的采樣速率設(shè)定為IOMHz。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法，其特征是，所提取突變的電流信號在IOKHz IOOKHz頻率段內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于零模和相模電流行波單相接地故障在線測距方法。對測試點測試到的零模電流量和相模電流量的特定頻率行波電流信號，采用波形對比，分辨故障初始行波、故障點反射波、故障點透射波波形，對應t1、t2、t3時刻之后得到的電流波形依次為初始行波、電流反射行波、電流透射行波則說明單相接地故障點發(fā)生在所測線路的前半程；運用公式L計算故障點到測試點的距離；若所對應得到的電流波形依次為初始行波、電流透射行波、電流反射行波則說明單相接地故障點發(fā)生在所測線路的后半程；運用公式計算故障點到測試點的距離；本發(fā)明方法精度較高，容易實現(xiàn)，可以應用于實際現(xiàn)場。
文檔編號G01R31/08GK102435908SQ20111026439
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者亓學廣, 任丙忠, 李文宏, 王信, 王公華, 董天文, 閆吉領(lǐng), 黃衍法 申請人:兗州煤業(yè)股份有限公司, 山東科技大學