技术特征：
1.广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：获取电缆首端接地线电流信号，通过比较不同电缆暂态接地线电流的极性判断故障电缆；s2：提取故障后各分支电缆接地线电流第3—4工频周期的工频分量，逐一计算故障电缆接地线电流与健全电缆接地线电流的实测幅值比；s3：利用二分法在故障电缆上设置虚拟故障点，结合配电网拓扑结构和线路参数构建故障定位方程，计算各分支电缆首端接地线电流工频分量；s4：逐一计算发生该虚拟故障时故障电缆接地线电流与健全电缆接地线电流的幅值比，同实测幅值比比较，确定新的故障区间；s5：利用二分法不断缩小故障区间，当两个区间边界的距离小于等于测距允许误差要求时停止迭代，得到故障距离；s6：待所有故障电缆与健全电缆接地线电流幅值比求解定位方程完成后，以多个故障距离的平均值作为最终故障距离。2.根据权利要求1所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于：所述步骤s1中对首端接地线信号做差分运算，差分绝对值大于所设定阈值则判定发生故障；接地线电流差分δi
sg
(k)的计算公式如下式(1)所示：δi
sg
(k)＝i
sg
(k+1)-i
sg
(k) (k＝0,1,...,n)
ꢀꢀ
式(1)式(1)中，i
sg
(k)为各电缆首端测得的接地线电流，k为采样点数；故障发生的依据如式(2)所示：|δi
sg
(k)|＞i
f
式(2)式(2)中，|δi
sg
(k)|为计算的电流差分绝对值，i
f
为设定的阈值。3.根据权利要求2所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于：故障电缆的暂态接地线电流与健全电缆的暂态接地线电流极性相反，通过比较不同电缆的暂态接地线电流的极性进行故障电缆选线。4.根据权利要求3所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于：利用傅里叶变换提取故障发生后第3—4工频周期的接地线电流工频分量，逐一计算故障电缆接地线电流与健全电缆接地线电流的实测幅值比；实测幅值比k
fi
的计算公式如式(3)所示：式(3)中，为故障电缆j接地线电流，为健全电缆i接地线电流，n表示配电网电缆的数量。5.根据权利要求4所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于：根据二分法在故障电缆区间[a,b](a＝0,b＝l)(l为故障电缆长度)内取中点α1，结合配电网拓扑和电阻、电感、电容线路参数构建故障定位方程，求解该点故障时各条电缆的接地线电流。6.根据权利要求5所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于：逐一计算发生该虚拟故障时故障电缆接地线电流与健全电缆接地线电流的幅值比
k
cfi
(α1)；比较k
cfi
(α1)与实测接地线电流幅值比k
fi
的大小关系：若k
cfi
(α1)＝k
fi
，则l
fi
＝α1；若k
cfi
(α1)<k
fi
，则故障点在[a,α1]之间，令b＝α1，则产生新区间[a,b]；若k
cfi
(α1)>k
fi
，则故障点在[α1,b]之间，令a＝α1，则产生新区间[a,b]；发生虚拟故障时电缆接地线电流幅值比计算公式如式(4)所示：式(4)中，为计算得到的故障电缆j接地线电流，为计算得到的健全电缆i接地线电流。7.根据权利要求6所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于：利用二分法不断缩小故障区间，当两个区间边界的距离小于等于测距允许误差ε要求，即b-a≤ε时停止迭代，得到故障距离l
fi
＝(a+b)/2；待所有故障电缆与健全电缆接地线电流幅值比求解定位方程完成后，最终的故障距离如式(5)所示：8.根据权利要求2所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于，所述阈值i
f
的获取方法，包括以下步骤：基于仿真系统，仿真设备投切、最大不平衡运行和系统扰动的情况，获得每种情况下接地线电流的最大差分绝对值，取最大差分绝对值中的最大值记为i
f
。9.根据权利要求7所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，其特征在于：所述允许误差ε根据实际需要选择具体数值。10.根据权利要求1-9任一所述的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法的故障测距系统，其特征在于：包括若干个接地线电流采集装置、信息汇集装置、数据处理装置、通信网络、存储器；所述接地线电流采集装置安装在各条电缆首端，用于采集首端接地线电流；所述信息汇集装置将其覆盖区域内的接地线电流采集装置记录的数据进行汇集处理；所述数据处理装置用于执行权利要求1～9中任一项所述方法的步骤；所述通信网络将所述接地线电流采集装置、所述信息汇集装置与所述数据处理装置通信连接；所述存储器用于存储指令和故障数据。
技术总结
本发明公开了一种广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法，包括：通过比较暂态接地线电流的极性判断故障电缆；计算故障电缆与健全电缆接地线电流的实测幅值比；利用二分法设置虚拟故障点，计算各分支电缆首端接地线电流工频分量；确定新的故障区间后利用二分法缩小，直至得到故障距离；以多个故障距离的平均值作为最终故障距离。本发明属于配电网故障定位技术领域，具体是提供了一种用于配电网电缆线路中，既能实现配电网不平衡故障辨识，又无需信号精准同步，且不受故障过渡电阻、环境噪声影响，能够有效提高配电网的供电可靠性的广域接地线电流幅值比的配电网电缆故障测距方法及系统。距方法及系统。距方法及系统。
技术研发人员：梁睿 张鹏 王琛 王昊 彭楠 张乐
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2022.08.30
技术公布日：2022/11/22