[发明专利]多端子抽头线路中的故障定位

说明书

本发明提供了一种用于电力传输系统中的故障定位的装置。电力传输系统至少连接第一端子、第二端子和第三端子，并且至少包括第一区段、第二区段和第三区段，其中这三个区段在接头处连接。该装置包括输入接口、相量计算模块、存储器和故障定位器。输入接口接收一个或多个端子处的电压和电流的测量结果。接口还可以接收从这些测量结果获得的相量。相量计算模块从电压和电流测量结果来计算正序电压和电流相量。该存储器具有每个区段的正序线路阻抗参数。故障定位器基于故障区段、针对每个端子获得的正序相量以及每个区段的线路阻抗参数来获取故障位置。

技术领域

本发明一般地涉及电力传输系统中的故障定位。更具体地，本发明涉及多端子抽头线路中的故障定位。

背景技术

为了转移可再生电力或向大型工业负载供电，多端子或抽头线路提供了一种具有吸引力的解决方案，以最小的成本提供电力。使用多端子/抽头线路节省了与在分接点/连接点处安装测量互感器和搭建变电站相关的成本。多端子/抽头线路的数量已经有了极大的增长，这主要是由于增加了可再生能源并网的能力。在太阳能发电厂和风力发电厂的情况中确实如此，其中通过短线将电力转移到主网。在主线路中引入抽头会使保护和故障定位变得复杂。

断电的快速恢复对于保持传输线路的热负荷和电力系统的稳定性的公共设施而言至关重要。因此，多端子线路中准确的故障定位对于维护人员迅速到达故障点并进行维修非常重要。快速识别故障位置提高了可靠性、可用性并有助于减少收入损失。

传输线路有许多可用技术，但是由于每个区段具有不同的X/R比，因此多端子线路(不同配置)和多端子混合线路的准确故障定位仍然是一个挑战。

已知用于多端子线路的故障定位方法，该故障定位方法仅在所有端子处使用选定的负序量。尽管在这种方法中减少了继电器之间的通信需求，但是该解决方案并非对所有故障情况都有效。对称故障不会产生任何负序信号，使得该方法不适用于这些故障情况。该方法还要求了解所有端子处的源阻抗大小和相角，而这些信息可能并不总是可用的。这种方法没有考虑电容性电流补偿，并且如果电缆区段出现故障，则可能会引入更多误差。

还已知一种用于在所有端子处使用电压和电流量的多端子线路的故障定位方法。在该方法中，制定了用于双端子线路的解决方案。此外，对于多端子线路，识别故障区段；并且通过将故障区段视为双端子线路并使用针对双端子线路制定的解决方案来计算故障位置。

在现有解决方案中，使用电流分布因子对故障线路上的结电流进行计算。这些电流分布因子取决于例如源阻抗等各种因素，并且不会补偿可能引入相当大的误差的线路电容效应。从故障线路的端子处测得的电流来计算结电流是有挑战性的。这是因为在计算时必须考虑到均为未知的故障电阻和流过故障电阻的电流。

因此，需要用于在多端子抽头线路的情况下获得故障定位的替代手段。

发明内容

本发明的各个方面涉及用于电力传输系统中的故障定位的装置和方法。电力传输系统可以是多端子抽头线路。例如，电力传输系统可以是三端子系统，该系统具有在接头或抽头处连接的三个线路区段(例如，架空线路区段)。

根据各种实施例，电力传输系统连接三个或更多个端子。相应地，该系统至少具有第一端子、第二端子和第三端子。在这种情况下，电力传输系统包括三个或更多个区段，至少具有第一区段、第二区段和第三区段。在此，第一区段、第二区段和第三区段在一个或多个接头处连接，其中，第一区段从第一端子至接头，第二区段从第二端子至接头，并且第三区段从第三端子至接头。

在电力传输系统中的特定位置处可能存在电气故障(或扰动)。故障可能发生在架空线路中或发生在架空线路之间的接头处。故障可能位于电力传输系统的接头处或电力传输系统的特定区段中。例如，故障可能位于第一区段、第二区段和第三区段中的一个中。