[发明专利]多端故障定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力传输线中的故障识别和定位。

背景技术

能够准确确定电力系统线上的故障位置并且估测大致的故障阻抗是重要的技术，因为这些技术便于快速派遣现场工作人员、更快速进行查验和仅需更短修理时间，所有这些都导致受到影响的传输线更快速地得到恢复。同时，准确故障定位是一个技术难题，主要是因为故障位置估测是基于仅仅在线终端上收集的数量非常有限的信息。必须克服的问题包括：传输线的有限模型化准确度、设备测量误差、线和系统模型中的参数估测误差、和相邻电力系统传输线的耦合、未知的且通常为非线性的故障电阻、产生有用数据的短时窗的故障有限持续时间。

故障定位通常用作基于距离的电力系统保护继电器的附属功能。最常用的方法是采用自单个线终端进行的电压和电流测量来通过多种假设和近似来估测故障位置。这些方法被称为单端方法，并且不是非常准确。不能得到绝对准确度主要是因为比那些从线基于线的一端进行测量的系统模型而获得的等式有更多的未知量。因此进行假设。多种假设导致产生多种单端故障定位方法。当在给定故障条件下满足假设时，则故障定位结果是准确的。如果没有满足假设，则会产生该方法固有的有时候非常大的误差。

采用来自不只一个线终端的信息的故障定位系统被称为多端故障定位器。多端故障定位器消除了单端方法的关键弱点，但是需要通信通道以依靠从地理分散的线终端到单个位置的数据，其中在该单个位置执行实际故障定位计算。一些多端故障定位方法还需要同步线终端之间的数据。这两个需求使得多端故障定位方法难以实施。例如，美国专利6,256,592公开了一种用于定位电力线上的故障的多端系统，它采用发生故障时负序电流的幅值以及负序阻抗的幅值和角度值。该幅度和角度信息在多端系统的两个终端之间传输，以使得可以根据该信息确定该故障位置点。美国专利6,256,592采用负序电流信息通过减小必须在终端之间传输的数据量从而几乎实时地产生结果。美国专利6,879,917采用正或负序电流和电压来定位故障。大多数故障类型被该专利的负序方法所覆盖。三相平衡故障不会产生任何负序信号，因此美国专利6,879,917的负序方法不能派上用场。因此，所述的专利方法添加基于正序的等式来消除该弱点。因此，必须并行运行两套计算，或者必须执行粗略的故障类型识别。需要进行故障类型识别是具有受限通信带宽的实时系统的弱点。定位器的远程部分需要发送基于负序以及正序的信号，或者定位器的两个部分必须在故障类型识别方面丝毫不差地工作。如果一个部分发送基于负序的信息，同时另一个部分将它结合到基于正序的信息，则将在故障距离估测上带来明显的误差。

典型的单端或多端故障定位器需要获知故障类型，也就是，在故障中到底包含哪些以及多少导体，还需要获知与相同塔上的或者附近的相邻线的相互耦合，以及一些其它辅助信息。这些额外因素通过单独的步骤来发现，并且如果带有误差地传送到主故障定位步骤，则它们将会影响到总体故障定位准确度。仍然需要其它方法来准确确定电力传输线上的故障位置，以便能够进一步减小误差以及在出现故障之后快速获得结果。对于实时或者几乎实时工作的多端系统而言，例如集成有保护继电器的定位器，重要的是限制通信所需的带宽，尤其是需要在传输线的不同终端之间发送的信息量。

发明内容

根据本发明的实施例的故障位置检测系统采用来自电力传输线的所有端的专门设计的合成电流和电压的同步相量测量以及基本网络等式。该系统适用于具有两个或更多个终端的传输线。该方法仅仅利用专门设立的合成信号，而不需要获知故障类型、故障电阻、和相邻线的相互耦合量、或者给定线的零序阻抗。忽视最后值的能力使得该方法非常适用于零序阻抗变化并且难以处理的电缆线的应用场合。

在本发明的另一个实施例中，一旦故障被定位，则估测该故障阻抗。在该定位的另一个实施例中，该系统得以补偿线充电电流的效应。

本发明特征所在的新颖性的多个特征尤其在权利要求中指出，权利要求附在说明书之后，形成本公开的一部分。为了更好理解本发明、本发明的运行优点和使用本发明带来的好处，参照附图和阐述材料。附图用于示出本发明的多种形式的实例。附图并未限制性示出本发明实现和应用的所有方式。当然，可以对本发明的多个部件进行变化和替代。本发明还在于所述元件的子组合和子系统，以及在于采用它们的方法。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的两端故障检测系统的示意性电路图；

图2是根据另一个实施例的三端故障检测系统的示意性电路图；