[发明专利]一种基于行波图像特征的架空线-电缆混合线路故障定位方法

说明书

本发明公开了一种基于行波图像特征的架空线‑电缆混合线路故障定位方法，首先，在线路首末端安装行波测量装置测量三相故障行波；之后，对故障行波相模变换解耦得到线模分量，对其进行图像变换，利用格拉姆角场进行卷积处理，增强特征识别效果，确定故障行波的到达时刻；然后，根据故障初始行波的到达时刻，对初始行波能量进行计算，得到到达两端测量点的行波能量之比，与理论值对比可以确定故障区段；最后，利用故障行波传播时间差计算反射距离，结合定位的故障区段进行路径匹配，根据故障行波的折反射特征和幅值极性确定故障点，实现故障定位。本发明适用于架空线‑电缆混合线路，可以实现简单混合线路和复杂混合线路的故障定位，需要的采样频率较低，能够满足工程上的实用要求。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体为一种基于行波图像特征的架空线- 电缆混合线路故障定位方法。

背景技术

城市规模不断扩大发展，用电负荷随之增多，增加了电力系统配电网络的 复杂性。为了满足经济性和节约占地面积，很多城市范围内配电网逐渐由单 一的架空线或电缆发展为采用架空线-电缆混合线路的架构。在城市外部采用 架空线能够节约建造成本，便于维护检修；在城市内部电缆的使用可以节约 建造用地，优化城市布局。架空线-电缆混合线路能够满足电力系统发展的要 求，最大程度的降低成本，促进电力系统的合理优化布局，在电力系统的应 用范围越来越广。由于混合线路结构复杂、分支众多，受环境和运行条件的 影响较大，电网的运行情况更加复杂，故障发生后的定位难度增大。一方面， 架空线长度相对较长，跨越区间大，故障发生的概率大，线路运行过程中容 易受到外部环境和人为活动的影响。相比架空线，虽然电缆故障发生的概率 较小，但故障后造成的影响更大，性质通常比较恶劣，且故障点难以准确定 位，短时间恢复供电相对困难。对于混合线路，传统故障定位方法采用阻抗 原理，线路参数和故障类型的变化对故障定位的影响大，计算故障距离的误 差很大，故障区段无法进行准确判断，定位故障点的速度和精度都不能满足 要求。另一方面，为了保证快速恢复供电，混合线路具有重合闸装置，对于 故障发生在不同线路时，重合闸有不同的要求：架空线上故障发生概率较大， 且多为瞬时性的故障，故障后重合闸动作，能有效减小瞬时故障造成的影响， 保证供电可靠性；电缆上发生的故障较少，但大多是永久性，对重合闸的要 求是故障后不动作，避免线路继续运行导致故障扩大，减小故障造成的影响， 确保混合线路的安全。

当混合线路上有故障发生后，利用故障定位方法实现故障定位，根据定位 结果决定重合闸是否动作，制定重合闸的配合策略，保证可以快速的恢复供 电。迅速定位故障点并对故障进行清除，可以减少停电损失，保证在架空线- 电缆混合线路中可靠供电，确保电力系统能够安全经济的运行。所以，有必 要研究一种故障定位方法，在混合线路故障时，准确可靠的实现故障定位， 这具有重要意义，有利于减少停电损失、节约占地面积、保证电力系统的安 全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于行波图像特征的架空线-电缆混合线路故 障定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于行波图像特征的 架空线-电缆混合线路故障定位方法，包括能够实现架空线-电缆混合线路中的 单相接地、两相接地、两相短路和三相短路的故障定位，适用于含单一电缆 的混合线路、含多电缆多分支的混合线路等多种线路类型；其具体步骤如下：

步骤1：当线路发生故障时，线路为故障运行状态，从故障点产生故障行 波向线路首末端传播，在线路首末端安装行波测量装置测量三相故障行波；

步骤2：对故障行波相模变换解耦得到线模分量，u_a、u_b、u_c为三相电压， u₁、u₂为经过变换后的线模电压，u₀为经过变换后的零模电压，相模变换公式 为：