一种基于双端非同步测量的三芯电缆故障测距方法技术

一种基于双端非同步测量的三芯电缆故障测距方法，首先利用故障发生前线路首端、末端测量得到的电缆线芯电流、电压和接地线电流相量，计算同步测量误差相角；其次利用故障发生后线路首端测量、末端测量相位修正后的相量，分别计算虚拟故障点处的导芯

【技术实现步骤摘要】
一种基于双端非同步测量的三芯电缆故障测距方法


[0001]本专利技术涉及电网设备领域，具体涉及一种基于双端非同步测量的三芯电缆故障测距方法。

技术介绍

[0002]城市10kV配网多采用三芯电缆线路，其具有占用土地面积少、不易受恶劣天气影响、对人身较安全且不影响环境美观等优点。三芯电缆线路大多敷设于地下，故障排查很难进行。因此，三芯电缆线路的故障定位对于提升配网电缆故障感知水平、提高运检人员的工作效率、保证配网安全稳定运行具有重要意义。
[0003]目前，针对电缆线路的故障定位方法主要可以分为两类：行波法和阻抗法。行波法主要利用波头到达时刻信息与故障距离的关系实现定位；阻抗法则利用线路一端或者两端稳态电压、电流相量，通过求解包含故障距离、线路参数的方程(组)实现定位。文献《Online fault location on AC cables in underground transmission systems using sheath currents》(C.F.Jensen、O.M.K.K.Nanayakkara、A.D.Rajap本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双端非同步测量的三芯电缆故障测距方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1，在三芯电缆正常运行时，采集线路首末端A相、B相和C相导芯电流、A相对地电压以及线路首端接地线电流，采用全周期FFT获取相对应的稳态相量；步骤2，获取线路阻抗、导纳和接地线电阻参数，计算线路正常运行时流过A相、B相、C相导芯和金属屏蔽层等效阻抗的电流相量I
AA
‑
bf
、I
BB
‑
bf
、I
CC
‑
bf
和I
SS
‑
bf
；步骤3，基于步骤2计算得到的电流相量参数，计算同步测量误差相角θ；步骤4，当检测到三芯电缆发生故障后，采集线路首末端三相导芯电流、三相对地电压以及接地线电流，采用全周期FFT获取相对应的稳态相量；步骤5，令虚拟故障点与线路首端的距离d的初始值为0；步骤6，基于线路首端测量相量计算虚拟故障点上游流过A相、B相、C相导芯和金属屏蔽层等效阻抗的电流相量I
LAA
‑
af
、I
LBB
‑
af
、I
LCC
‑
af
和I
LSS
‑
af
；步骤7，基于步骤6计算得到的电流相量参数，计算虚拟故障点处三相对地电压、三相导芯和屏蔽层之间的电压；步骤8，基于步骤6和步骤7的结果计算虚拟故障点前的A相、B相和C相导芯电流相量I
LFA
‑
af
、I
LFB
‑
af
、I
LFC
‑
af
；步骤9，基于步骤3的结果和线路末端测量相量计算虚拟故障点下游流过A相、B相、C相导芯和金属屏蔽层等效阻抗的电流相量I
RAA
‑
af
、I
RBB
‑
af
、I
RCC
‑
af
和I
RSS
‑
af
；步骤10，基于步骤3和步骤9的结果计算虚拟故障点处三相对地电压、三相导芯和屏蔽层之间的电压；步骤11，基于步骤9和步骤10的结果计算虚拟故障点后的A相、B相和C相导芯电流相量I
RFA
‑
af
、I
RFB
‑
af
、I
RFC
‑
af
；步骤12，基于步骤7、步骤8、步骤10和步骤11的结果计算虚拟故障点处A相导芯、B相导芯、C相导芯和金属屏蔽层之间的故障电阻R
AS
、R
BS
、R
CS
；步骤13，将步骤7和步骤10的结果带入下式，计算分别利用首末端相量计算得到的虚拟故障点处A相、B相、C相导芯对地电压相量的绝对差值D
A
(d)、D
B
(d)、D
C
(d)：其中，U
LFAG
、U
LFBG
、U
LFCG
分别为步骤7中计算得到的虚拟故障点处A相、B相、C相对地电压相量，U
RFAG
、U
RFBG
、U
RFCG
分别为步骤10中计算得到的虚拟故障点处A相、B相、C相对地电压相量；步骤14，比较虚拟故障距离d和线路总长l的大小：如果d≤l，令d＝d+1，跳转至步骤6；否则，执行步骤15；步骤15，将步骤12的最终计算结果带入如下判据，确定故障相：
其中，函数max()用于确定一个一维向量所有元素的最大值；步骤16，将步骤13的最终计算结果带入如下判据，确定故障精确距离x
f
：(P为故障相)其中，函数min()用于确定一个一维向量最小值元素对应的索引值，P为故障相，为A相、B相、C相其中的一相。2.根据权利要求1所述的一种基于双端非同步测量的三芯电缆故障测距方法，其特征在于：步骤2中，利用下式计算线路正常运行时流过A相、B相、C相导芯和金属屏蔽层等效阻抗的电流相量I
AA
‑
bf
、I
BB
‑
bf
、I
CC
‑
bf
和I
SS
‑
bf
：其中，I
LA
‑
bf
、I
LB
‑
bf
、I
LC
‑
bf
和I
LS
‑
bf
分别为故障发生前线路首端A相、B相、C相和接地线电流相量，U
LA
‑
bf
、U
LB
‑
bf
、U
LC
‑
bf
分别为故障发生前线路首端A相、B相和C相对地电压相量，l为线路总长，R
SL
为线路首端接地线电阻，Y
AB
、Y
AC
、Y
AS
分别为A相和B相导芯、A相和C相导芯、A相导芯和金属屏蔽层之间的互导纳，Y
BC
、Y
BS
分别为B相和C相导芯、B相导芯和金属屏蔽层之间的互导纳，Y
CS
为C相导芯和金属屏蔽层之间的互导纳，Y
SG
为金属屏蔽层和大地之间的导纳。3.根据权利要求1所述的一种基于双端非同步测量的三芯电缆故障测距方法，其特征在于：步骤3中，将步骤2的结果带入下式，计算同步测量误差相角θ：θ＝angle(U
LA
‑
bf
‑
l(Z
AA
I
AA
‑
bf
+Z
AB
I
BB
‑
bf
+Z
AC
I
CC
‑
bf
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭楠，梁睿，蒋成瑞，张政一，李英恺，陈玉静，王子龙，孔令昌，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：