[发明专利]一种配电网混合线路中故障点的定位方法

说明书

技术领域

本发明属于电力领域，尤其涉及一种配电网混合线路中故障点的定位方法。

背景技术

随着电力系统的发展，架空-电缆混合线路在电网中尤其是配电网中获得越来越广泛的应用。配电网结构复杂，分支较多，故障电流小，利用电气量实现故障定位困难较大，同时混合线路对故障点定位要求较高，尤其对于地下电缆区段的高精度定位对于减小检修工作量具有重要意义。目前行波故障测距技术在输电网中已获得成功应用，研究在配电网中实现行波故障测距技术将是一个重要的研究方向。

目前国内外已有部分学者针对混合线路故障行波测距技术展开了研究。传统的方法包括单一化方法、基于时间中点或时间差进行搜索确定故障点的方法、利用小波分解理论对波速度进行提取分析以及利用脉冲电流的改进方法。

但是以上方法均利用固定的架空线路及电缆线路的波速度或利用信号处理方式提取波速度，但研究表明，架空线中波速相对稳定，随着电压等级的不同，故障行波的传播速度约在光速的97％-99％范围内变化，而故障行波在电缆线路中的波速为106m/us-220m/us，稳定性相对较差。电缆线路中故障行波波速度波动较大，波速度取值的准确度对测距结果具有重要影响，混合线路故障行波测距中电缆线路波速不稳定性是引入测距误差的主要因素之一。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种配电网混合线路中故障点的定位方法，该方法利用区外故障实现电缆线路波速在线测量，根据实测波速度与各及节点时间差的对应关系可准确判定线路故障区间，进一步根据实测时间差的变化量与波速的正比关系，可精确实现故障点定位。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种配电网混合线路中故障点的定位方法，所述混合线路包括架空线路和电缆线路这两种类型，按照线路类型将混合线路划分为若干个线路区间，两个相邻的同一类型线路为同一线路区间；测量每一线路区间的长度及故障行波在架空线路中传播的速度；混合线路两端均设有测量端；包括：

步骤(1)：采用监测区外故障的方法，在线测量故障行波在电缆线路中的传播速度；

步骤(2)：设任一线路区间的一个端点处发生故障，根据每一线路区间的长度及故障行波在线路区间的传播速度，计算初始故障行波到达混合线路两测量端的时间差；该时间差设为节点时间差，建立线路区间端点与节点时间差的一一对应关系，存储至数据库；

步骤(3)：在混合线路实际发生故障时，测量初始故障行波到达混合线路两测量端的实测时间差；该实测时间差依次与数据库中的节点时间差相比较，获取与实测时间差最接近的两个相邻的节点时间差，确定这两个相邻的节点时间差对应的线路区间为故障线路区间；

步骤(4)：根据实际故障点到故障线路区间一端点的距离等于实测时间差与故障线路区间的该端点所对应的节点时间差的差值乘以故障行波在故障线路区间中传播速度数值的一半，计算实际故障点的位置。

所述步骤(1)的具体过程为：

步骤(1.1)：设发生区外故障，分别测量故障行波达到混合线路两测量端的时刻；

步骤(1.2)：根据每一线路区间的长度、故障行波在架空线路中传播的速度及故障行波达到混合线路两测量端的时刻，求取故障行波在电缆线路中的传播速度。

所述步骤(1.2)中，故障行波在电缆线路中的传播速度v_缆为：

式中，l_缆表示电缆线路的总长度；l_空表示架空线路的总长度；v_空为故障行波在架空线路中传播速度；t′_M、t′_N表示发生区外故障时，初始故障行波分别到达混合线路的M测量端和N测量端的时刻。

所述步骤(3)中，在混合线路两测量端分别安装行波故障测距装置，利用行波故障测距装置分别测量初始故障行波分别到达混合线路两测量端的时刻，进而测量出初始故障行波分别到达混合线路两测量端的实测时间差。

所述步骤(1.1)中，在混合线路两测量端分别安装行波故障测距装置，利用行波故障测距装置分别到达混合线路两测量端的时刻。

所述步骤(4)中，实际故障点到靠近M测量端的故障线路区间的端点的距离l′_m为：