[发明专利]基于分段补偿原理的电缆架空线混合线路双端行波故障测距算法

说明书

技术领域

本发明涉及配电网的保护与控制技术领域和线路故障检测技术领域，尤其涉及架空线电缆混合线路行波故障测距方法。

背景技术

行波故障测距技术主要利用了故障时产生的电压、电流行波信号，根据行波在测量点与故障点往返一次的时间差(单端法)或者初始行波到达线路两端的时间差(双端法)测量故障距离。其不受故障类型、故障点过渡电阻、电压互感器(TV)和电流互感器(TA)传变误差等因素影响，也能适应T接、部分同杆并架、带串补电容等线路，具有较为明显的技术优势。经过近十多年的发展，行波故障测距技术已经成熟并被成功应用于电力线路故障测距，特别是在110kV及以上电压等级的交流和直流架空输电线路中更是广泛应用。

行波在不同介质中传播速度不同。在架空线中的波速度接近光速，实际应用中一般取290-292m/μs。而不同型号的电缆之间由于绝缘介质不同致使波速度存在较大差异，如在油浸纸绝缘电缆中约为160m/μs,塑料电缆约为170-200m/μs，橡胶电缆约为220m/μs。传统行波测距算法主要针对波速度恒定的均匀传输线，如单一的架空线路或电缆线路。

由于越来越多的110kV、220kV输电线路深入到城市核心区域，为了节约城市线路走廊，出现了城市外为架空线路、城市内为电缆的二元结构混合输电线路。而对于特殊群岛地理环境，如舟山群岛，岛屿与大陆或岛屿间输电线路多采用海底电缆，而岛屿上多采用架空线路，因此电网中常出现由多段架空线和电缆(陆缆或海缆)混合而成的输电线路。由于混合线路各段行波速度不相同，传统算法不再适用，混合输电线路的出现给行波故障测距技术带来了新的挑战。

针对架空电缆混合线路，已提出的测距方法有很多，如基于波速度归一原理的双端行波测距算法，以架空线的波速度为基准将电缆长度进行折算，使线路中行波传播速度为架空线的波速度，利用传统行波测距算法可得到故障点在归一化后的线路中的位置，再折算到原来的实际线路，可消除波速不连续带来的影响；基于双端行波到达时间中点的逐段搜索算法，先确定线路的时间中点，根据故障后行波到达线路两侧测量点的时间差Δt的大小确定故障搜索方向，行波从时间中点沿故障搜索方向运动Δt/2时间到达的点即为故障点；基于行波到达时间比较的双端故障定位方法，针对两段混合线路，首先通过将混合线路故障产生的初始行波浪涌到达线路两端的时间差与整定值进行比较来确定故障区段；然后根据不同的故障区段推导出相应的混合线路双端行波故障测距算法；还有利用故障附加负序网络下线路两端工频电气量推导线缆接头处的分布电流来判断故障区段，再根据电流线模与零模行波模极大值的极性规律确定故障点反射波来进行故障测距等。上述方法理论上可以解决混合线路行波故障测距问题，但有些算法物理意义不明确、不易理解，有些算法过于复杂、不利于现场实用，有些算法对两段以上混合线路没有详解。同时，这些算法的推导和表达均与传统算法不同，没有实现混合线路与均匀传输线中测距算法含义及形式的统一。所以需要提出一种适应性更强、概念更清晰、实现更简单，且适合多段混合线路故障测距的新方法。

发明内容

本发明的目的在于克服多段混合线路行波故障测距算法复杂且误差较大的缺点，提供一种基于分段补偿原理的电缆架空线混合线路双端行波故障测距算法。本发明首先通过比较故障初始行波浪涌到达线路两侧测量点的时间差与混合线路各个连接点处行波传播到线路两侧测量点的时间差确定故障区段，再通过时间和距离补偿，将故障距离表示为故障区段端点到测量点的距离与故障点到该端点的矢量距离之和。本发明是通过以下技术方案实现的：

设一段长为L的均匀传输线路如附图1所示，S、R分别为测量点(一般为线路两侧端点)，F、M和P分别为故障点、线路中间点和线路上任意一点，L_SF为故障点F到S端的距离，L_SP、L_RP分别为任意点P到两测量点S和R的距离。