一种线路瞬时故障定位方法与流程

本发明属于配电网线路保护技术领域，尤其涉及一种线路瞬时故障定位方法。

背景技术：

当电路上发生配电故障的时候，线路上会产生高频的瞬时信号，瞬时信号随输电网沿线路传播，并在各线路之间进行传递，一般情况下，当瞬时信号传递至母线上时，会通过母线端部的电容组件后会被屏蔽削减，导致瞬时信号的强度快速减弱，因此从两侧母线的检测值沿输电线向故障节点靠近时，瞬时信号的强度变化明显，基于此种现象，人们开发了一种基于瞬时信号母线竖直检测比较的故障定位和判断的方法。

上述方法虽然原理简单，便于实现，但其精度较低，不能准确地获取故障点的位置信息，特别是当线路中含有其他电力设备或用电设备时，由于负荷信号对于瞬时故障信号的干扰，导致该方法可能出现误判，因此对于复杂配电网的故障判断和定位效果不佳。

技术实现要素：

本发明创造的目的在于，提出一种通过将不同类别故障产生的瞬时高频信号进行差值处理，使得各故障类别具有统一比较域比较因素，以便于更简单高效的进行故障判断以及故障定位的线路瞬时故障定位方法。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

本发明的线路瞬时故障定位方法具体步骤包括：

1、对于连接在母线之间且与同一母线相连的两条支线l1、l2，分别检测支线与母线的连接点处的瞬时电流i1、i2及其对应的高频分量i1h、i2h；

2、计算高频分量i1h、i2h对应的能量p1h、p2h；其中

3、对支线能量p1h、p2h，计算其能量比较因子其中γ为比较因素，rf为故障发生时的过渡电阻，θf为故障发生时的相位角；

4、当p1h＞p2h且|p1h-p2h|＞100max{|p1h|、|p2h|}，则故障点位于支线线路l1上，当p1h＜p2h且|p1h-p2h|很大，则故障点位于支线线路l2上；

当p1h＞p2h且|p1h-p2h|＜0.1max{|p1h|、|p2h|}，则故障点位于母线上支线l1所在一侧，且不在支线l1上；

当p1h、p2h大小交替变化且|p1h-p2h|＜0.1max{|p1h|、|p2h|}，则故障点位于母线或者与该母线相连的其他直线上。

基于上述方法，本发明利用高频瞬时信号发生时的能量参数，对故障点的方位进行有效判断，在监测过程中不需要进行多点测量，且测量参数少，实现方法简单，利用现有的各类检测设备即可有效判断故障发生的方位信息，结合各类定位分析方法，能够实现简洁高效的自动化故障定位和判断，具有成本低，可靠性高的特点。

对于上述线路瞬时故障定位方法中，确定故障发生时的相位角θf的步骤包括：

1、基于模分量原理将相电压以及相电流分割为以光速v0传播的模分量a、模分量b以及以低于光速的速度v1＝v0·x，(0＜x＜1)传播的模分量c；

2、测定模分量a、模分量c第一次到达检测点的时刻ta、tc，故障发生时刻to；在故障发生周期内电压由负到正零时刻对应的时刻tk；

3、计算故障发生时的相位角其中，fu为线路电流相变频率。

基于上述步骤，能够简化参数的获取和分析流程，同时与现有检测方案相结合，提高分析处理的效率，为自动化的高效，便捷的实现提供技术基础。

对于上述线路瞬时故障定位方法的进一步补充还包括，在任意一侧，故障点至检测点的距离l＝(tc-to)·v1。基于前述内容，可以进一步确定故障点的具体位置，提高故障定位的效果。

对于上述线路瞬时故障定位方法，比较因素其中a、b、c、d为常数系数通过试验归算获得，对于50～500kv的电路，a＝0.035，b＝-0.022，c＝0.826，d＝-0.005。基于实际测试，采用上述参数进行检测时的距离误差小于100m，结合现场巡检等方式即可有效确定故障点，能够满足故障定位的实际需求，不需要进行多余的参数计算和分析。

附图说明

图1为常见输电线路的故障分析原理示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

配电网故障发生时，会随之产生瞬时高频信号，此类瞬时高频故障信号在不同的相位点和电网数据下，会产生特征完全不同的瞬时信号，对于不同种类的故障，其瞬时高频信号也不相同，因此本发明提出了一种通过将不同类别故障产生的瞬时高频信号进行差值处理，使得各故障类别具有统一比较域比较因素，以便于更简单高效的进行故障判断以及故障定位的方法。

本发明中用于作为比较因子的是瞬时高频故障信号的能量因素，基于对能量因素的判断，消除故障产生时相位以及电网数据对瞬时信号的影响；

本发明的线路瞬时故障定位方法具体步骤包括：

1、对于连接在母线之间且与同一母线相连的两条支线l1、l2，分别检测支线与母线的连接点处的瞬时电流i1、i2、i1、i2对应的高频分量i1h、i2h；

2、计算高频分量i1h、i2h对应的能量p1h、p2h；其中

如图1所示，以常规输电线路为参考进行分析，线路发生故障瞬时的故障相位角会影响支线能量p1h、p2h，因此先对能量参数进行归算，并根据硅酸后的能量比较因子进行判据分析。其具体是：

3、对支线能量p1h、p2h，计算其能量比较因子其中γ为比较因素，rf为故障发生时的过渡电阻，θf为故障发生时的相位角；

对于上述线路瞬时故障定位方法中，确定故障发生时的相位角θf的步骤包括：

基于模分量原理将相电压以及相电流分割为以光速v0传播的模分量a、模分量b以及以低于光速的速度v1＝v0·x，(0＜x＜1)传播的模分量c；测定模分量a、模分量c第一次到达检测点的时刻ta、tc，故障发生时刻to；在故障发生周期内电压由负到正零时刻对应的时刻tk；计算故障发生时的相位角

4、基于模分量原理将相电压以及相电流分割为以光速v0传播的模分量a、模分量b以及以低于光速的速度v1＝v0·x，(0＜x＜1)传播的模分量c；其中tc、ta为相电压/电流的三种模分量中c、a分量第一次到达检测点的时刻，fu为电压频率，tf为故障发生时刻，tk为电压值由负到正的过零时刻，xo为小于1的正实数；

对于已知结构以及输电参数的现有的输电线路，比较因素γ是一个统计参数，比较因素的数值精度与实际定位精度相对应，且

其中a、b、c、d为常数系数通过试验归算获得，对于50～500kv的电路，在满足定位精度的前提下，考虑实际计算要求，可以取a＝0.035，b＝-0.022，c＝0.826，d＝-0.005。

分析上述线路，当支线l1上发生故障时，由于母线对地分布等效电容的旁路作用，靠近故障一侧的高频分量总能量值远大于远离故障一侧的，即p1h＞p2h并且其差值的绝对值数值很大，当故障发生在支线l1一侧但不在支线l1上，则p1h＞p2h并且其差值的绝对值数值较小；对上述输电线路中不同节点位置故障发生时的能量数值进行统计可知：

当输电线支线l1内发生故障，得到如表1所示的能量数据表：

表1支线l1故障时能量|p1h-p2h|检测数据值

由表1可知，在支线l1上发生故障时，故障特征量远大于6×10⁴；

当输电线母线发生故障，得到如表2所示的能量数据表：

表2母线故障时能量|p1h-p2h|检测数据值

由上表可知，故障特征量满足1×10⁴＜|p1h-p2h|＜3×10⁴，以上述原理，同理可以得到其他节点故障时故障特征量的数据结果。

5、当p1h＞p2h且|p1h-p2h|＞100max{|p1h|、|p2h|}，则故障点位于支线线路l1上，当p1h＜p2h且|p1h-p2h|很大，则故障点位于支线线路l2上；

当p1h＞p2h且|p1h-p2h|＜0.1max{|p1h|、|p2h|}，则故障点位于母线上支线l1所在一侧，且不在支线l1上；

当p1h、p2h大小交替变化且|p1h-p2h|＜0.1max{|p1h|、|p2h|}，则故障点位于母线或者与该母线相连的其他直线上。

其中，fu为线路电流相变频率，对于上述线路瞬时故障定位方法的进一步补充还包括，在任意一侧，故障点至检测点的距离l＝(tc-to)·v1。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。