[发明专利]确定供电网的导线上故障的故障位置的方法、装置和系统

说明书

本发明涉及一种确定供电网的导线上故障的故障位置的方法、装置和系统。在确定故障位置(F)的方法中，在导线的导线端部(11a、11b)上测量第一和第二电流和/或电压值且为其提供时间戳，并使用带有时间戳的第一和第二电流和/或电压值，在导线上出现故障后确定故障的故障位置。为了能够以更高的精确性利用两个导线端部的测量值执行故障定位，提出了使用两个导线端部上的带有时间戳的第一和第二电流和/或电压值，确定在出现故障时沿着导线向导线端部的方向传播的行波的波形；并且通过确定行波到达两个导线端部的时间差，根据针对导线端部确定的行波的波形确定故障位置，其中，时间差根据对针对导线端部确定的行波的波形的模式比较来确定。

技术领域

本发明涉及用于确定供电网的导线上的故障的故障位置的方法，其中在导线的第一导线端部上测量第一电流和/或电压值且提供以时间戳，在导线的第二导线端部上测量第二电流和/或电压值且提供以时间戳，且在导线上出现故障之后使用带有时间戳的第一和第二电流和/或电压值确定所述故障的故障位置。

本发明还涉及用于确定供电网的导线上的故障的故障位置的相应的装置以及系统。

背景技术

供电网的安全运行要求快速且可靠地识别和切断可能的故障，例如短路或接地故障。导致切断的故障原因例如可能是闪电电击、断裂或另外损坏的导线、在电缆导线的情况中的绝缘故障或架空线与动物或植物部分的意外接触。为缩短故障导致的停机时间，必须尽可能精确地定位此故障，以使得维护团队能够消除故障原因和由于故障可能导致的间接损失。

在最简单、但也最昂贵的情况中，通过巡查来确定故障位置。在此，维护团队巡视发生故障的导线且检查导线的可见的故障位置。此方式缓慢且容易出错。

因此，很大程度上改变为通过对于在故障出现期间采集的例如电流和电压的测量参量进行分析来界定故障在导线上所处的故障位置。为此，目前已知多种不同的方法，所述方法的精确性显著影响供电网的维护开销。因此，改进用于故障定位的算法的精确性具有重要意义，以便于进行维护且特别是缩短供电网的由于故障导致的停机时间。

故障位置的大致结果可例如通过确定故障方向来实现。此方法主要在熄灭的、隔离的以及高阻接地的具有径向结构以及低网格化程度的供电网中使用。在此，例如可使用瓦特计方法(wattmetrische Methode)，如从欧洲专利EP 2476002 B1中已知。用于识别故障方向的另外的方法是所谓的“雨刷继电器原理(Wischerrelais-Prinzip)”，其在可能的实施方式中例如从国际专利申请WO 2012126526 A1中得到。然而，为进行更精确的故障定位，在这些方法中需要进行附加的评估。

用于进行更精确的故障定位的方法例如使用测量的基波的电流或电压信号(50Hz或60Hz信号)来进行故障定位。在此，已知使用仅来自导线端部中的一个的测量值(单侧故障定位)或使用来自两个导线端部的测量值(双侧故障定位)的方法。作为结果，故障位置通常作为距各测量位置的距离(以导线的百分比或以公里或英里)给出。

在使用仅一个导线端部的测量值的情况中，执行故障定位的开销低。在此故障定位方法中主要涉及基于阻抗的方法，其中从电流和电压测量值计算出直至故障位置的阻抗。通过与在无故障情况中整个导线的导线阻抗进行比较，可推断故障位置。此故障定位方法的示例性实施例如可从美国专利文献US 4996624 A中得到。

此方法的精确性尤其在很大程度上取决于所使用的电流和电压变换器的测量精确性、用于故障定位的导线参数(例如每单位长度的阻抗)的精确性以及给定的故障情况(例如故障电阻、负载)和网络状况。电流和电压信号中的干扰和暂态过程可能对于此方法的精确性具有负面影响。由此形成的测量误差可能达到多个百分点。