一種架空配電線路單相接地故障定位方法
2023-06-13 18:30:11
專利名稱：一種架空配電線路單相接地故障定位方法
技術領域：
本發明涉及一種架空配電線路單相接地故障定位方法，尤其涉及基於空間磁場波形特性的架空配電線路單相接地故障定位方法，屬於電力系統故障技術領域。
背景技術：
電力系統運行過程中，時常會發生故障，故障造成的計劃外供電中斷使得生產停頓、生活混亂，甚至危及人身和設備安全，形成十分嚴重的後果。電力系統的統計資料顯示，配電網運行過程中的故障大多數是短路故障，而其中90%以上為單相接地故障。產生短路的主要原因是電氣設備載流部分的相間絕緣或相對地絕緣被損壞。因此，在配電網發生單相接地故障後，如果能夠實現快速、準確的定位，不僅可以儘快修複線路，保證供電可靠性，還對整個電力系統的安全穩定和經濟運行有著十分重要的作用。傳統的方法是逐次拉路選出故障線，再由人工巡線目測法找出接地故障點。拉路選線造成非故障線用戶的不必要供電中斷。目測巡線定位耗費大量的人力物力，延誤定位時間。這兩種方法與現代電網的高度自動化極不適應。幾十年以來，無數的電力工作者為解決選線和定位自動化問題進行了大量工作，研究工作從未停止過。通過眾多專家、學者的努力，選線問題取得了重大突破，新型選線裝置的選線正確率不低於95%，可以滿足配電網運行對選線的要求。但配電網的單相接地故障定位問題則沒有多大進展，一直還採用人工目測巡線的老辦法,嚴重影響配電網供電的可靠性。選線問題解決後，國內外廣大專家學者針對配電網的單項接地故障定位問題進行了一系列研究，也得到了許多定位理論和定位方法。例如國內有故障指示器法、S信號注入法、行波法等。故障指示器法的原理是在變電站向故障相母線注入信號電流，該信號電流由變電站發送，經故障路徑通過接地電流入大地返回信號源。故障路徑的指示器檢測到故障電流則發生動作。故障指示器一般由電流、電壓和時間檢測、故障判別、故障指示驅動、故障狀態指示及信號輸出和自動延時復位控制等部分組成。大部分產品採用機械式旋轉翻牌指示故障，線路正常運行為一種顏色指示，線路故障時變為另一種顏色，也有少部分產品採用發光指示故障。故障指示器法優的點是結構和原理簡單，價格便宜，安裝容易，用戶反映短路故障指示器的實用效果還是比較好的。缺點則是無法確定線路具體故障分支，容易受接地阻抗影響，不適用於中性點接地的系統。因此，接地故障指示器的使用效果則不很理想，正確率不高，電網發生單相接地故障時常常沒有反應。可見，接地故障指示器技術不能圓滿解決配電網故障定位問題。S信號注入法是將單相接地選線與接地點的定位結合起來的方法。原理是在故障發生後，通過母線PT向接地線注入特定頻率的電信號(注入信號的頻率處於工頻η次諧波與η+1次諧波之間，常用220Hz)。注入信號會沿著故障線路經接地點注入大地，用故障探測器在分支點進行檢測，有信號流過的分支即為故障分支。在故障分支上手持故障檢測器沿線連續檢測，根據線路上信號特點確定故障點。該方法的優點是使用簡單，不受消弧線圈影響，中性點不接地系統和中性點經消弧線圈接地系統均適用。缺點是注入信號能量有限，容易受到接地過渡電阻和線路分布電容影響，故不適用於接地過度電阻大或比較長的線路。但該方法定位效果受到接地過渡電阻和線路分布電容的影響，在接地過渡電阻大、線路較長的情況下會定位失敗。S注入法沒有徹底解決小電流接地系統的單相接地故障定位問題行波法的原理是利用線路上行波傳輸的特點來進行故障定位。行波法進行故障定位可分為單端行波測距和雙端行波測距。單端行波測距的原理是在母線處檢測行波信號，在識別出來自故障點的反射波後，根據波在母線處和故障點之間往返一次所用的時間和波的傳播速度，計算得到故障距離，其中的行波信號可能是故障瞬間產生的暫態行波，也可能是人工在故障線路中注入的脈衝信號引起的行波。雙端行波測距的原理是在線路的兩端同時檢測故障產生的行波信號，根據故障波到達線路兩端的時間差來確定故障位置。行波法的優點是直接定位故障距離和故障分支，不需要巡線，定位速度快。缺點則是當接地過渡電阻較大、線路分支交多時，行波信號就會極大減弱，因此，行波法只適用於接地過渡電阻小、分支不多的情況。另外也有利用到達時差法測量空間電磁波傳播進行故障定位的方法。到達時差法定位是通過測定故障電流產生的電磁信號到達各監測站的時刻，並根據故障信號到達各監測站的時間差計算確定故障位置的一種定位方法。如
圖1所示，E1、E2、E3為線路中的3個監測點，其上設置高精度同步時鐘。當這些監測點的坐標已知，設故障信號到達各監測站的時刻分別為Tl、T2、T3，可以計算得出故障信號到達各監測站的時間差分別為T12、T23、T13。其中:T12=T1-T2, T22=T2-T3, T13=T1-T3三個時差可以得出三對雙曲線，雙曲線的交點即為線路的故障點，標準雙曲線的方程為:
權利要求
1.一種架空配電線路單相接地故障定位方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟: 步驟1:擺放故障指示器； 步驟2:當線路中發生大電流(3 7A)故障時，故障指示器動作，正確定位故障； 步驟3:當線路中發生小電流(< 7A)故障時，故障指示器不動作，從分支點斷開故障支路，在變電站注入單峰脈衝信號； 步驟4:攜帶移動測量裝置使用到達時差法定位故障。
2.根據權利要求1所述的一種架空配電線路單相接地故障定位方法，其特徵在於，所述故障指示器是一種基於變化的空間磁場產生的感應電動勢來動作的故障指示器。
3.根據權利要求1所述的一種架空配電線路單相接地故障定位方法，其特徵在於，所述到達時差法定位故障的方法是通過探測故障後空間磁場的變換量到達不同監測點的時差來實現故障定位的。
4.根據權利要求1所述的一種架空配電線路單相接地故障定位方法，其特徵在於，所述到達時差法的監測裝置不放置在架空線配電線路的正下方，而放置在距離輸電線路至少有杆塔高度20倍遠的近地面位置。
5.根據權利要求1所述的一種架空配電線路單相接地故障定位方法，其特徵在於，所述到達時差法各監測站上的時鐘高精度同步，時間靈敏度達到100ns。
全文摘要
本發明涉及一種架空配電線路單相接地故障定位方法，屬於電力系統故障技術領域。是一種基於空間磁場波形特性的架空配電線路單相接地故障定位方法。擺放故障指示器；當線路中發生大電流(≧7A)故障時，故障指示器動作，正確定位故障；當線路中發生小電流(﹤7A)故障時，故障指示器不動作，從分支點斷開故障支路，在變電站注入單峰脈衝信號；攜帶移動測量裝置使用到達時差法定位故障。本發明提供一種具有較高準確性，可用於指導解決架空配電線路單相接地故障定位問題的方法。在電力系統故障檢測技術領域具有重要應用。
文檔編號G01R31/08GK103176103SQ20131008462
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月15日 優先權日2013年3月15日
發明者趙志斌, 姜晨, 王芳 申請人:華北電力大學