本發(fā)明涉及一種基于電纜的護(hù)層電流的能夠快速定位高壓電纜—架空線混合輸電線路中的短路故障的方法。

背景技術(shù)：

與單一電纜線路輸電方式或單一架空線路輸電方式不同，高壓電纜—架空線混合輸電線路的機(jī)理更為復(fù)雜，尤其是電纜、架空線波速度不統(tǒng)一、波阻抗不連續(xù)是困擾高壓電纜—架空線混合輸電線路故障定位的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的針對(duì)單一輸電方式的故障定位技術(shù)已很難適用。目前關(guān)于混合輸電線路準(zhǔn)確故障定位的成熟、有效技術(shù)較少，處于相對(duì)空白的狀態(tài)。

行波法被廣泛用于架空線路或電纜線路的故障測(cè)距。該方法通過檢測(cè)故障線路上的暫態(tài)行波在母線與故障點(diǎn)之間的傳播時(shí)間進(jìn)行故障測(cè)距，由于暫態(tài)行波的傳播速度接近光速，基于行波法的故障定位模式存在噪聲消除和波頭時(shí)刻提取的問題，另外，高壓電纜—架空線混合線路的波速度不統(tǒng)一、波阻抗不連續(xù)，這種方法難以應(yīng)用于實(shí)際的混合線路中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于高壓電纜—架空線中，以快速定位短路故障的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種高壓電纜—架空線混合輸電線路的短路故障定位方法，用于定位高壓電纜—架空線混合輸電線路中的短路故障點(diǎn)，所述高壓電纜—架空線混合輸電線路包括若干個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)以及連接任意兩個(gè)所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)的架空線結(jié)構(gòu)；

每個(gè)所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)包括分別為A相線路、B相線路和C相線路的三相線路，每相所述線路均包括依次編號(hào)從1至n的n段單芯電纜，n為大于或等于2的正整數(shù)；每個(gè)所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)連接于第一接地箱和第二接地箱之間，其包括分別為A相線路、B相線路和C相線路的三相線路；每相所述線路均包括依次編號(hào)從1至n的n段單芯電纜，n為大于或等于2的正整數(shù)，每相所述線路中的各段所述單芯電纜的線芯直接依次相連接；三相所述線路中各自的第1段所述單芯電纜的金屬護(hù)層前端與所述第一接地箱相連接，所述A相線路中的第m段所述單芯電纜的金屬護(hù)層后端通過交叉互聯(lián)箱與所述B相線路中第m+1段所述單芯電纜的金屬護(hù)層前端相連接，所述B相線路中的第m段所述單芯電纜的金屬護(hù)層后端通過交叉互聯(lián)箱與所述C相線路中第m+1段所述單芯電纜的金屬護(hù)層前端相連接，所述C相線路中的第m段所述單芯電纜的金屬護(hù)層后端通過交叉互聯(lián)箱與所述A相線路中第m+1段所述單芯電纜的金屬護(hù)層前端相連接，m＝1，2，…，n-1，三相所述線路中各自的第n段所述單芯電纜的金屬護(hù)層后端與所述第二接地箱相連接；

所述架空線結(jié)構(gòu)包括分別為A相架空線、B相架空線、C相架空線的三相架空線，三相所述架空線與其兩端的所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的三相所述線路相連接；

所述高壓電纜—架空線混合輸電線路的短路故障定位方法為：每個(gè)所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，對(duì)于三相所述線路中各自的第1段所述單芯電纜，定義其金屬護(hù)層的前端直接檢測(cè)到的電流信號(hào)的反向信號(hào)為該第1段所述單芯電纜的護(hù)層前端電流；對(duì)于三相所述線路中各自的第m段所述單芯電纜，定義其金屬護(hù)層的后端直接檢測(cè)到的電流為該第m段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流和與其相連接的第m+1段所述單芯電纜的護(hù)層前端電流；對(duì)于三相所述線路中各自的第n段所述單芯電纜，定義其金屬護(hù)層的后端直接檢測(cè)到的電流為該第n段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流；定義每段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流的相位與其護(hù)層前端電流的相位之差為其護(hù)層電流相位差；

若一段所述架空線結(jié)構(gòu)兩端的兩個(gè)所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)內(nèi)各段所述單芯電纜的護(hù)層電流相位差均正負(fù)符號(hào)相同，且兩個(gè)所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中各段所述單芯電纜的護(hù)層電流相位差正負(fù)符號(hào)相反，則該段所述架空線結(jié)構(gòu)中發(fā)生短路故障。

優(yōu)選的，當(dāng)一段所述架空線結(jié)構(gòu)前端的所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)內(nèi)各段所述單芯電纜的護(hù)層電流相位差均小于0且該段所述架空線結(jié)構(gòu)后端的所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)內(nèi)各段所述單芯電纜的護(hù)層電流相位差均大于0時(shí)，則該段所述架空線結(jié)構(gòu)中發(fā)生短路故障。

優(yōu)選的，每個(gè)所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，根據(jù)各段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流是否方向相反而判斷各段所述單芯電纜中是否發(fā)生短路故障；若任一段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流方向相反，則該段所述單芯電纜中發(fā)生短路故障。

優(yōu)選的，直接檢測(cè)三相所述線路中各自的第1段所述單芯電纜的金屬護(hù)層前端的電流信號(hào)，并將直接檢測(cè)到的所述電流信號(hào)的工頻相位反相而得到該第1段所述單芯電纜的護(hù)層前端電流的工頻相位；直接檢測(cè)三相所述線路中各自的第m段所述單芯電纜的金屬護(hù)層后端的電流信號(hào)，并將直接檢測(cè)到的所述電流信號(hào)的工頻相位作為該第m段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位和與其相連接的第m+1段所述單芯電纜的護(hù)層前端電流的工頻相位；直接檢測(cè)三相所述線路中各自的第n段所述單芯電纜的金屬護(hù)層后端的電流信號(hào)，并將直接檢測(cè)到的所述電流信號(hào)的工頻相位作為該第n段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位；則根據(jù)各段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位與其護(hù)層前端電流的工頻相位之差判斷各段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流是否方向相反。

優(yōu)選的，對(duì)各直接檢測(cè)到的電流信號(hào)做快速傅里葉變換而的到其工頻相位。

優(yōu)選的，任一段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位與其護(hù)層前端電流的工頻相位之差在以±180°為中心的相位允許范圍之內(nèi)時(shí)，則判斷該段所述單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流方向相反。

優(yōu)選的，所述相位允許范圍為(120°，240°)∪(-240°，-120°)。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的短路故障定位方法易于實(shí)施，成本較低，能夠?qū)Ω邏弘娎|—架空線混合輸電線路進(jìn)行在線檢測(cè)，從而能夠快速識(shí)別短路故障發(fā)生位置。

附圖說明

附圖1為高壓電纜—架空線混合輸電線路的架構(gòu)示意圖。

附圖2為單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)的架構(gòu)示意圖。

附圖3為單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中故障電流流向示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例一：高壓電纜—架空線混合輸電線路包括若干個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)以及連接任意兩個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)的架空線結(jié)構(gòu)，附圖1中給出兩個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其之間的一段架空線機(jī)構(gòu)作為示例。上述高壓電纜—架空線混合輸電線路所構(gòu)成的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附圖1所示，該電力系統(tǒng)中共包括電源——傳輸線——負(fù)載，高壓電纜—架空線混合輸電線路用作傳輸線。

每個(gè)高壓?jiǎn)涡倦娎|交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)連接于第一接地箱G1和第二接地箱G2之間，其包括三相線路，分別為A相線路、B相線路和C相線路。每相線路均包括依次編號(hào)從1至n的n段單芯電纜，n為大于或等于2的正整數(shù)。每相線路中所包含的各段單芯電纜的線芯直接依次相連接。每段單芯電纜均具有兩端，分別為前端和后端。三相線路中各自的第1段單芯電纜的金屬護(hù)層前端與第一接地箱G1相連接，A相線路中的第m段單芯電纜的金屬護(hù)層后端通過交叉互聯(lián)箱與B相線路中第m+1段單芯電纜的金屬護(hù)層前端相連接，B相線路中的第m段單芯電纜的金屬護(hù)層后端通過交叉互聯(lián)箱與C相線路中第m+1段單芯電纜的金屬護(hù)層前端相連接，C相線路中的第m段單芯電纜的金屬護(hù)層后端通過交叉互聯(lián)箱與A相線路中第m+1段單芯電纜的金屬護(hù)層前端相連接，m＝1，2，…，n-1。三相線路中各自的第n段單芯電纜的金屬護(hù)層后端與第二接地箱G2相連接。這里所說的“前端”指各段單芯電纜中靠近第一接地箱G1的一端，即靠近電源的一端，而靠近第二接地箱G2的一端，即靠近負(fù)載的一端稱之為“后端”。

如附圖2所示，以9段單芯電纜構(gòu)成的一個(gè)完成的交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)為例，這9段單芯電纜分別為A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3，它們由于交叉互聯(lián)而被分來(lái)，其中A1、A2、A3構(gòu)成A相線路，它們分別對(duì)應(yīng)為A相線路的第1段單芯電纜、A相線路的第2段單芯電纜、A相線路的第3段單芯電纜。相類似的，B1、B2、B3構(gòu)成B相線路，它們分別對(duì)應(yīng)為B相線路的第1段單芯電纜、B相線路的第2段單芯電纜、B相線路的第3段單芯電纜，C1、C2、C3構(gòu)成C相線路，它們分別對(duì)應(yīng)為C相線路的第1段單芯電纜、C相線路的第2段單芯電纜、C相線路的第3段單芯電纜。在A相線路中，A1、A2、A3的線芯直接相連接，B相線路中，B1、B2、B3的線芯直接相連接，C相線路中，C1、C2、C3的線芯直接相連接。上述各段單芯電纜的金屬護(hù)層交叉互聯(lián)，即A1、B1、C1這三段單芯電纜的金屬護(hù)層的前端分別與第一接地箱G1相連接，A1的金屬護(hù)層的后端通過導(dǎo)線和交叉互聯(lián)箱J1與B2的金屬護(hù)層的前端相連接。B2的金屬護(hù)層的后端通過導(dǎo)線和交叉互聯(lián)箱J2與C3的金屬護(hù)層的前端相連接。與上述連接關(guān)系相類似的，B1、C2、A3的金屬護(hù)層依次相連接，C1、A2、B3的金屬護(hù)層依次相連接。而A3、B3、C3的金屬護(hù)層的后端則分別與第二接地箱G2相連接。

對(duì)于圖1中所示的高壓電纜—架空線混合輸電線路，其架空線結(jié)構(gòu)的前端的一個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)由A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3共計(jì)9段單芯電纜構(gòu)成，而其后端的一個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)則由A4、A5、A6、B4、B5、B6、C4、C5、C6共計(jì)9段單芯電纜構(gòu)成。該架空線結(jié)構(gòu)后端的單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中的連接關(guān)系與其前端的單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中的連接關(guān)系相同。

以架空線結(jié)構(gòu)的前端的單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)為例，在A1、B1、C1的金屬護(hù)層的前端分別設(shè)置電流互感器I_1a、I_1b、I_1c，再在各段單芯電纜的金屬護(hù)層的后端分別設(shè)置電流互感器，分別為I_2a、I_2b、I_2c、I_3a、I_3b、I_3c、I_4a、I_4b、I_4c。

圖2所示的9段單芯電纜構(gòu)成的交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，無(wú)故障發(fā)生時(shí)，受交叉互聯(lián)影響，各段單芯電纜的金屬護(hù)層由線芯感應(yīng)的電流有線。當(dāng)任何一段單芯電纜出現(xiàn)電纜線路擊穿故障時(shí)，其線芯對(duì)金屬護(hù)層形成短路，線芯電流直接通過金屬護(hù)層并從其兩端的接地點(diǎn)流入大地，引起故障段單芯電纜以及交叉互聯(lián)段單芯電纜的金屬護(hù)層電流升高，護(hù)層電流大小接近故障電流。同時(shí)，由于電磁耦合效應(yīng)，故障線路臨近的線路也會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)較大的電流。

以A1-B2-C3互聯(lián)段為例，如附圖3所示，假設(shè)故障發(fā)生在單芯電纜B2段中，則故障電流由故障點(diǎn)沿金屬護(hù)層向B2兩端流出，在B2前端，電流經(jīng)交叉互聯(lián)箱J1、電流互感器I_2a流入A1的金屬護(hù)層后入地，在B2后端，電流經(jīng)電流互感器I_3b、交叉互聯(lián)箱J2流入C3的金屬護(hù)層后入地。則流經(jīng)單芯電纜B2段兩端的兩個(gè)電流互感器I_2a和I_3b中的電流方向相反。而對(duì)于非故障段，如C3，其兩端的兩個(gè)電流互感器I_3b和I_4c中的電流方向相同。但是對(duì)于第一段的單芯電纜A1，由于其前端的電流互感器I_1a的設(shè)置位置導(dǎo)致了其電流參考方向與其他電流互感器中的電流參考方向相反，因此單芯電纜A1段兩端的兩個(gè)電流互感器I_1a和I_2b中的電流方向相同。

基于以上特征，針對(duì)一個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，對(duì)于三相線路中各自的第1段單芯電纜，定義其金屬護(hù)層的前端直接檢測(cè)到的電流信號(hào)的反向信號(hào)為該第1段單芯電纜的護(hù)層前端電流；對(duì)于三相線路中各自的第m段單芯電纜，定義其金屬護(hù)層的后端直接檢測(cè)到的電流為該第m段單芯電纜的護(hù)層后端電流和與其相連接的第m+1段單芯電纜的護(hù)層前端電流；對(duì)于三相線路中各自的第n段單芯電纜，定義其金屬護(hù)層的后端直接檢測(cè)到的電流為該第n段單芯電纜的護(hù)層后端電流。具體到圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)中，A1的金屬護(hù)層前端直接檢測(cè)到的電流信號(hào)I_1a的反向信號(hào)為A1的護(hù)層前端電流，B1的金屬護(hù)層前端直接檢測(cè)到的電流信號(hào)I_1b的反向信號(hào)為B1的護(hù)層前端電流，C1的金屬護(hù)層前端直接檢測(cè)到的電流信號(hào)I_1c的反向信號(hào)為C1的護(hù)層前端電流；I_2a同時(shí)為A1的護(hù)層后端電流和B2的護(hù)層前端電流，I_3b同時(shí)為B2的護(hù)層后端電流和C3的護(hù)層前端電流，I_2b同時(shí)為B1的護(hù)層后端電流和C2的護(hù)層前端電流，I_3c同時(shí)為C2的護(hù)層后端電流和A3的護(hù)層前端電流，I_2c同時(shí)為C1的護(hù)層后端電流和A2的護(hù)層前端電流，I_3a同時(shí)為A2的護(hù)層后端電流和B3的護(hù)層前端電流；I_4a為A3的護(hù)層后端電流，I_4b為B3的護(hù)層后端電流，I_4c為C3的護(hù)層后端電流。

基于此，則根據(jù)各段單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流是否方向相反而判斷各段單芯電纜中是否發(fā)生短路故障；若任一段單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流方向相反，則該段單芯電纜中發(fā)生短路故障。

具體的，直接檢測(cè)三相線路中各自的第1段單芯電纜的金屬護(hù)層前端的電流信號(hào)，并將直接檢測(cè)到的電流信號(hào)的工頻相位反相而得到該第1段單芯電纜的護(hù)層前端電流的工頻相位；直接檢測(cè)三相線路中各自的第m段單芯電纜的金屬護(hù)層后端的電流信號(hào)，并將直接檢測(cè)到的電流信號(hào)的工頻相位作為該第m段單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位和與其相連接的第m+1段單芯電纜的護(hù)層前端電流的工頻相位；直接檢測(cè)三相線路中各自的第n段單芯電纜的金屬護(hù)層后端的電流信號(hào)，并將直接檢測(cè)到的電流信號(hào)的工頻相位作為該第n段單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位。以上過程中，對(duì)各直接檢測(cè)到的電流信號(hào)做快速傅里葉變換而的到其工頻相位。

電流方向相反通過相位來(lái)體現(xiàn)，因此，根據(jù)各段單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位與其護(hù)層前端電流的工頻相位之差即可判斷各段單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流是否方向相反。當(dāng)電流方向相反時(shí)，電流信號(hào)的相位差為180°左右。

定義每段單芯電纜的護(hù)層后端電流的相位與其護(hù)層前端電流的相位之差為其護(hù)層電流相位差，以下用B(I)表示電流信號(hào)I的工頻相位(單位為角度)，P(section)表示對(duì)應(yīng)段單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位與其護(hù)層前端電流的工頻相位之差(section∈[“A1”、“B1”、“C1”、“A2”、“B2”、“C2”、“A3”、“B3”、“C3”])，即護(hù)層電流相位差，則：

P(A1)＝B(I_2a)-[B(I_1a)+180]

P(B1)＝B(I_2b)-[B(I_1b)+180]

P(C1)＝B(I_2c)-[B(I_1c)+180]

P(A2)＝B(I_3a)-B(I_2c)

P(B2)＝B(I_3b)-B(I_2a)

P(C2)＝B(I_3c)-B(I_2b)

P(A3)＝B(I_4a)-B(I_3c)

P(B3)＝B(I_4b)-B(I_3a)

P(C3)＝B(I_4c)-B(I_3b) (1)

若任一段單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位與其護(hù)層前端電流的工頻相位之差P(section)在以±180°為中心的相位允許范圍之內(nèi)時(shí)，則判斷該段單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流方向相反。由于一個(gè)交叉互聯(lián)段內(nèi)的電纜線路一般不超過500m，故障時(shí)兩端的護(hù)層電流信號(hào)的相位差不會(huì)因故障點(diǎn)距離兩端長(zhǎng)度不相等而有顯著差別，而故障段和非故障段的相位區(qū)別則較大，因此在制定故障區(qū)段判據(jù)是可以留有較大的裕度，如相位允許范圍為(120°，240°)∪(-240°，-120°)，當(dāng)相位差處于上述范圍時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生了短路故障。而非故障段一般護(hù)層電流相位差很小，在±10°以內(nèi)。

對(duì)于圖1中所示的高壓電纜—架空線混合輸電線路中架空線結(jié)構(gòu)后端的那個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)，則：

P(A4)＝B(I_6a)-[B(I_5a)+180]

P(B4)＝B(I_6b)-[B(I_5b)+180]

P(C4)＝B(I_6c)-[B(I_5c)+180]

P(A5)＝B(I_7a)-B(I_6c)

P(B5)＝B(I_7b)-B(I_6a)

P(C5)＝B(I_7c)-B(I_6b)

P(A6)＝B(I_8a)-B(I_7c)

P(B6)＝B(I_8b)-B(I_7a)

P(C6)＝B(I_8c)-B(I_7b) (1)

同樣的，當(dāng)若任一段單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位與其護(hù)層前端電流的工頻相位之差P(section)在以±180°為中心的相位允許范圍(120°，240°)∪(-240°，-120°)之內(nèi)時(shí)，則判斷該段單芯電纜的護(hù)層后端電流和護(hù)層前端電流方向相反，即發(fā)生短路故障。

也就是：當(dāng)P(section)∈(120°，240°)∪(-240°，-120°)時(shí)，認(rèn)為短路故障發(fā)生在該區(qū)段section。其中，section∈[“A1”“B1”“C1”“A2”“B2”“C2”“A3”“B3”“C3”“A4”“B4”“C4”“A5”“B5”“C5”“A6”“B6”“C6”]。進(jìn)而確定故障發(fā)生在電纜線路段。

圖1所示的高壓電纜—架空線混合輸電線路中，所述架空線結(jié)構(gòu)包括分別為A相架空線、B相架空線、C相架空線的三相架空線，三相所述架空線與其兩端的所述單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的三相所述線路相連接。

對(duì)于架空線結(jié)構(gòu)，若一段架空線結(jié)構(gòu)兩端的兩個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)內(nèi)各段單芯電纜的護(hù)層電流相位差均正負(fù)符號(hào)相同，且兩個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)中各段單芯電纜的護(hù)層電流相位差正負(fù)符號(hào)相反，則該段架空線結(jié)構(gòu)中發(fā)生短路故障。具體為：當(dāng)一段架空線結(jié)構(gòu)前端的單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)內(nèi)各段單芯電纜的護(hù)層電流相位差均小于0且該段架空線結(jié)構(gòu)后端的單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)內(nèi)各段單芯電纜的護(hù)層電流相位差均大于0時(shí)，則該段架空線結(jié)構(gòu)中發(fā)生短路故障。也就是：當(dāng)P(s1)<0，(s1∈[“A1”“B1”“C1”“A2”“B2”“C2”“A3”“B3”“C3”])，且P(s2)>0，(s2∈[“A4”“B4”“C4”“A5”“B5”“C5”“A6”“B6”“C6”])時(shí)，認(rèn)為故障發(fā)生在架空線路區(qū)段。

采用上述高壓電纜—架空線混合輸電線路的短路故障定位方法的短路故障定位裝置，包括直接檢測(cè)每個(gè)單芯電纜交叉互聯(lián)結(jié)構(gòu)的三相線路中各自的第1段單芯電纜的金屬護(hù)層前端的電流信號(hào)和各段單芯電纜的金屬護(hù)層后端的電流信號(hào)的若干個(gè)電流互感器、與各電流互感器相連接并判斷各段單芯電纜中是否發(fā)生短路故障的主機(jī)、實(shí)現(xiàn)主機(jī)與監(jiān)控中心通信的通信模塊。電流互感器與主機(jī)之間可以通過有線或無(wú)線方式通訊，而主機(jī)與監(jiān)控中心之間可以借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊。

按以下步驟實(shí)時(shí)上述方案：

(1)安裝電流互感器：在高壓電纜—架空線混合輸電線路內(nèi)，在接地箱和交叉互聯(lián)箱處分別安裝各個(gè)電流互感器。

(2)信號(hào)采集與傳輸：電流互感器實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)傳輸給附近的主機(jī)，主機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理以得出是否發(fā)生短路故障的結(jié)論，處理后通過通信模塊(包括采用GPRS/3G/4G通信模式的天線等)進(jìn)行通訊，將故障定位的判斷結(jié)果上傳到監(jiān)控中心。

主機(jī)在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)，由于故障時(shí)單芯電纜的金屬護(hù)層中的電流存在暫態(tài)過程，故故障電流主要為工頻電流，需要通過對(duì)各直接檢測(cè)到的電流信號(hào)做快速傅里葉變換而的到其工頻相位，再進(jìn)行相位差運(yùn)算。

①FFT運(yùn)算：

其中，為旋轉(zhuǎn)因子；x(n)為一個(gè)長(zhǎng)度為N的有限長(zhǎng)序列，即電流互感器采集到的原始信號(hào)；X(k)為頻域N點(diǎn)的有限長(zhǎng)序列。

②計(jì)算相位差：按式(1)和式(4)形式計(jì)算各段單芯電纜的護(hù)層后端電流的工頻相位與其護(hù)層前端電流的工頻相位之差。

③故障區(qū)段判定：基于設(shè)定的相位允許范圍來(lái)判斷各段單芯電纜是否發(fā)生短路故障以及架空線是否發(fā)生短路故障。

本發(fā)明提出的一種基于高壓?jiǎn)涡倦娎|護(hù)層電流的故障區(qū)段判斷方法，主要應(yīng)用于對(duì)110kV及以上高壓電纜—架空線混合線路的短路故障區(qū)段判斷，一旦電纜或架空線路發(fā)生短路故障，可快速判斷出故障區(qū)段。

與現(xiàn)有的故障定位方法相比本技術(shù)方案有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

1)可實(shí)現(xiàn)電纜——架空線混合線路的故障區(qū)段判斷；

2)該方法可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，故障發(fā)生后能及時(shí)找出故障區(qū)段。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。