[发明专利]基于零模和相模电流行波单相接地故障在线测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单相接地故障在线测距方法，尤其涉及一种基于零模和相模电流行波单相接地故障在线测距方法。

背景技术

当前，为保障供电的可靠性，我国的配电系统通常采用小电流接地系统，小电流接地系统发生单相接地故障后，如不能及时消除，故障点的电弧可能烧毁设备，并引发相间故障，扩大事故。随着经济的发展，电力电缆获得了越来越广泛的应用。在应用中，往往铺设于地下，电缆一旦发生故障，故障点寻找较困难，不仅需耗费人力物力，还将带来难以估量的停电损失。

电缆故障多是单相接地故障，少量是两相短路或三相短路故障。我国电力系统运行规定：小电流接地系统发生单相接地故障允许带电运行两小时，这意味着必须在极短的时间内确定故障位置，但是小电流单相接地不构成明显的短路回路，稳态信号不明显，如何准确、迅速、经济地查找出电力电缆电缆故障点在当前日益受到国内各供电企业和技术人员的关注。

进一步对电力电缆故障分析得到，电力电缆故障主要有开路、低阻接地、高阻接地、短路、三相短路或两相短路故障，其中70％是单相接地故障，因此可作为解决技术问题的重点方向。电力电缆故障的处理有故障类型诊断、故障位置粗略定位(测距)和精测定位。其中具有实用价值的主要是故障测距。

电力电缆故障测距方法在原理上可分为两大类：行波法和阻抗法，应用上分为在线测距和离线测距，其中在线测距又分为单端法和双端法两种测距方法。

阻抗法通过测量和计算故障点到测量端的阻抗，然后根据线路参数，列写求解故障点方程，求得故障距离。该方法多以线路的集中参数建立模型，原理简单，易于实现，多年来是人们关注的热点，主要缺点是误差大。

行波测距法：行波故障测距的研究可追溯到20世纪50年代，人们根据电压和电流行波在线路上有固定的传播速度(电力电缆的波速为150～200m/μs)这一特点，提出了行波故障测距方法。行波测距法利用行波在测量点到故障点之间往返一次的时间，经过简单运算即可得到距离，理论上精度可以达到0.2米以上。在行波信号的获取和识别上国内外学者提出了许多不同的方法，第一类是利用电压行波信号的方法。但是，电压行波信号不易获取，因此，利用双端电压行波信号对电缆故障测距的方法并未得到推广应用。第二类是采用电流行波信号的测距方法，当母线出线较多时，电压信号比较弱，而电流信号却很强，电流行波信号比较容易获取。

关于在线和离线测距的问题。目前大部分电缆故障测距方法主要为离线进行，但在线故障测距方法也已出现，其出发点是将环形线路开路或在线路末端设置开路点，利用故障时产生的浪涌电压或电流在开路点发生正的或负的全反射，通过设于开路点附近的传感器得到脉冲信号，然后测出其脉冲间隔时间实现测距。在线测距在实际应用中并未得到推广，其原因在于电缆线路在检修与维护方面的特殊性，而且在线方法相对于离线方法并无明显优势。在电缆故障测距方法上，离线与在线测距方法将会长期并存，但从长远来看，在线测距才是未来的发展方向。

(1)应用高速光电传感技术的实现在线电缆故障测距。

文献[1]N.inou.T.Tsunkage.S.Sakai.On-line fault location system for 66Kv underground cables with fast O/E and fast A/D technique[J].IEEE Transactions on Power Delivery.1994，9(1)：579-584介绍了一种电缆故障测距系统，并研究开发了实现设备，基本原理如下：当电缆发生故障时，故障点产生浪涌电流向电缆两端传播，当浪涌电流到达测试端时，对应时刻分别为t₁和t₂，则传播时间差就为Δt＝t₁-t₂，故障点到测试端的距离可表达为：

Lf=L-υΔt2]]>

其中L为电缆总长度，υ为浪涌电流在电缆中的传播速度。