一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法及系统，该方法采集电缆各区段每个回路的首端护层环流和末端护层环流；计算各区段每个回路的首端护层环流幅值突变量、末端护层环流幅值突变量，首末端护层环流差值；再对是否存在故障区段及故障回路进行判断，输出故障区段k及故障回路j，最后根据故障后故障回路j首末端电流变化率以及故障前故障回路j首端电流，获取故障区段k上发生故障的具体位置。本发明专利技术通过对电缆线路进行区段划分，仅在区段首末端进行环流在线监测，并以环流突变量为护层故障判断依据，能在护层故障发生瞬时识别故障，故障测距公式中规避过渡电阻影响，无需计算实时感应电压，最大限度精简测距公式，可操作性高。可操作性高。可操作性高。

【技术实现步骤摘要】
一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及高压输电电缆故障检测
，尤其涉及一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法及系统。

技术介绍

[0002]电缆具有运行维护工作量小、不占空间走廊等优点，但也有故障查找、故障速度恢复慢，检修周期长等不足。电缆在运行时，电缆护层绝缘发生故障，造成多点接地，护层环流增大，影响电缆的载流能力严重时使电缆严重发热而烧毁。
[0003]目前，电力电缆的护层故障定位与测距方法可分为在线定位与离线定位方法，传统的离线定位方法根据线路模型、应用原理和测量设备的不同，综合应用电流分析法、低压脉冲法、跨步电压法等，以上故障定位方法基本上都是在电力电缆停电后，通过专用设备对电缆进行离线故障定位，增加了线路的计划停电时间且故障查找费时费力，效率有待提高。
[0004]在线定位通过对电缆线路护层相关参数进行在线监测如对护层超限电流的瞬变、突变监测，通过捕捉护层电流的突变信号，分析故障原因、定位故障段，为线路抢修和前期预警提供技术条件，申请号为202111443092.7的中国申请专利中提出一种护层接地故障定位方法，该方法的理论基础在于护层单相接地故障前后等效电路中感应电压基本不变，非故障相环流基本不变。实际情况下，故障后等效电路中参数将发生一定的变化，变化程度与故障位置、过渡电阻等相关，会对故障测距的精准度造成一定影响。
[0005]在线定位方法存在需外加信号发生设备、只能实现区段定位而不能精确定位、计算方法繁琐、成本高不利于推广等问题。/>
技术实现思路

[0006]本专利技术的专利技术目的是针对上述
技术介绍
的不足，提供了一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法及系统，实现对护层单相接地故障的实时发现与精准定位。
[0007]本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：
[0008]第一方面，本申请提供一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：采集高压输电电缆各区段每个回路的首端护层环流和末端护层环流，所述首端位于回路中来电侧方向，所述末端位于回路中受电侧方向，所述区段以直接接地点与保护接地点为界限划分，每个所述区段包含三个回路；
[0010]步骤2：计算各所述区段每个回路的首端护层环流幅值突变量末端护层环流幅值突变量首末端护层环流差值所述首末端护层环流差值为所述首端护层环流与所述末端护层环流的差值；
[0011]其中：k代表第k区段(1≤k≤n)，j代表第j个回路(j＝1、2、3)，1代表区段首端，2代表区段末端；
[0012]步骤3：对故障区段及故障回路进行判断；根据各所述区段每个回路的所述首端护层环流幅值突变量所述末端护层环流幅值突变量与突变阈值的关系，以及所述首末端护层环流差值的大小，对是否存在故障区段及故障回路进行判断，若存在所述故障区段及所述故障回路，则输出故障区段k以及故障回路j，若不存在所述故障区段或所述故障回路，则返回步骤1；
[0013]步骤4：所述故障回路j的二次计算及判断：对所述故障回路j的所述首端护层环流幅值突变量所述末端护层环流幅值突变量所述首末端护层环流差值的二次计算，若所述二次计算的结果与所述步骤2的结果一致，则进行下一步，若所述二次计算的结果与所述步骤2的结果不一致，则返回步骤1；
[0014]步骤5：采用小波算法计算所述故障区段k发生故障的故障时刻t；
[0015]步骤6：采集所述故障回路j在t、t+2Δt时刻的故障后回路首端瞬时电流、故障后回路末端瞬时电流；采集所述故障回路j在t
‑
T、t+2Δt
‑
T时刻的故障前回路首端瞬时电流，其中，Δt为单位采样间隔，T为护层电流周期；
[0016]步骤7：计算故障后回路j首端电流变化率、故障后回路j末端电流变化率、故障前回路j首端电流变化率：
[0017]所述故障后回路j首端电流变化率根据所述故障后回路首端瞬时电流计算获得；
[0018]所述故障后回路j末端电流变化率根据所述故障后回路末端瞬时电流计算获得；
[0019]所述故障前回路j首端电流变化率根据所述故障前回路首端瞬时电流计算获得；
[0020]步骤8：计算所述故障区段k上发生故障的具体位置；根据所述故障后回路j首端电流变化率、所述故障后回路j末端电流变化率、所述故障前回路j首端电流变化率，计算故障距离与所述故障区段k总长度的比值α，所述故障距离为故障位置与所述故障区段k的首端之间的距离。
[0021]进一步地，应用傅立叶算法计算各所述区段每个回路的所述首端护层环流幅值突变量所述末端护层环流幅值突变量所述首末端护层环流差值
[0022]进一步地，所述突变阈值为根据所述高压输电电缆正常运行条件下环流值设定的整定值。
[0023]进一步地，对是否存在所述故障区段及所述故障回路进行判断步骤包括：
[0024]当所述所述且所述则第k区段为所述故障区段，第j回路为所述故障回路，判断为存在所述故障区段及所述故障回路；
[0025]当所述当所述判断为不存在所述故障区段或所述故障回路。
[0026]进一步地，所述单位采样间隔Δt≤0.05ms；所述护层电流周期T＝0.02s。
[0027]进一步地，所述故障后回路j首端电流变化率的计算公式为：
[0028]所述故障后回路j末端电流变化率的计算公式为：
[0029]所述故障前回路j首端电流变化率的计算公式为：
[0030]式中，i
1(t)
、i
1(t+2Δt)
为所述故障后回路首端瞬时电流；i
2(t)
、i
2(t+2Δt)
为所述故障后回路末端瞬时电流；i
1(t
‑
T)
、i
1(t+2Δt
‑
T)
为所述故障前回路首端瞬时电流。
[0031]进一步地，所述比值α的计算公式为：
[0032][0033]其中：R1、R2分别为首端、末端接地电阻，可通过零序电流测试法或接地电阻测试法获取；Re为大地漏电阻；R为所述故障回路j护层总电阻；L为所述故障回路j护层总电感；i
sj
为故障前所述故障回路j的首端电流。
[0034]进一步地，所述比值α的计算公式适用于所述故障区段k为交叉互联区段或双端接地区段。
[0035]另一方面，本申请提供一种高压输电电缆护层接地故障在线精确定位系统包括前台录波分析系统与后台故障识别系统；
[0036]所述前台录波分析系统包括：区段管理模块、区段环流计算模块、故障区段及故障回路判断模块；
[0037]所述后台故障识别系统包括：故障回路二次计算及判断模块、故障时刻t计算模块、故障前后故障回路环流信息采集模块、电流变化率计算模块、故障回路故障位置定位模块；
[0038]所述区段管理模块，用于采集高压输电电缆各区段每个回路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集高压输电电缆各区段每个回路的首端护层环流和末端护层环流；步骤2：计算各所述区段每个回路的首端护层环流幅值突变量末端护层环流幅值突变量首末端护层环流差值所述首末端护层环流差值为所述首端护层环流与所述末端护层环流的差值，其中：k代表第k区段(1≤k≤n)，j代表第j个回路(j＝1、2、3)，1代表区段首端，2代表区段末端；步骤3：对故障区段及故障回路进行判断；根据各所述区段每个回路的所述首端护层环流幅值突变量所述末端护层环流幅值突变量与突变阈值的关系，以及所述首末端护层环流差值的大小，对是否存在所述故障区段及所述故障回路进行判断，若存在所述故障区段及所述故障回路，则输出故障区段k以及故障回路j，若不存在所述故障区段或所述故障回路，则返回步骤1；步骤4：所述故障回路j的二次计算及判断；对所述故障回路j的所述首端护层环流幅值突变量所述末端护层环流幅值突变量所述首末端护层环流差值的二次计算，若所述二次计算的结果与所述步骤2的结果一致，则进行下一步，若所述二次计算的结果与所述步骤2的结果不一致，则返回步骤1；步骤5：采用小波算法计算所述故障区段k发生故障的故障时刻t；步骤6：采集所述故障回路j在t、t+2
△
t时刻的故障后回路首端瞬时电流、故障后回路末端瞬时电流；采集所述故障回路j在t
‑
T、t+2
△
t
‑
T时刻的故障前回路首端瞬时电流，其中，
△
t为单位采样间隔，T为护层电流周期；步骤7：计算故障后回路j首端电流变化率、故障后回路j末端电流变化率、故障前回路j首端电流变化率：所述故障后回路j首端电流变化率根据所述故障后回路首端瞬时电流计算获得；所述故障后回路j末端电流变化率根据所述故障后回路末端瞬时电流计算获得；所述故障前回路j首端电流变化率根据所述故障前回路首端瞬时电流计算获得；步骤8：计算所述故障区段k上发生故障的具体位置；根据所述故障后回路j首端电流变化率、所述故障后回路j末端电流变化率、所述故障前回路j首端电流变化率，计算故障距离与所述故障区段k总长度的比值α，所述故障距离为故障位置与所述故障区段k的首端之间的距离。2.根据权利要求1所述的一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法，其特征在于，所述首端位于回路中来电侧方向，所述末端位于回路中受电侧方向，所述区段以直接接地点与保护接地点为界限划分，每个所述区段包含三个回路。3.根据权利要求1所述的一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法，其特征在于，所述突变阈值为根据所述高压输电电缆正常运行条件下环流值设定的整定值。4.根据权利要求1所述的一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法，其特征在于，所述对是否存在故障区段及故障回路进行判断的步骤包括：当所述首端护层环流幅值突变量所述末端护层环流幅值突变量
且所述首末端护层环流差值则第k区段为所述故障区段，第j回路为所述故障回路，判断为存在所述故障区段及所述故障回路；当所述首端护层环流幅值突变量或末端护层环流幅值突变量或末端护层环流幅值突变量或首末端护层环流差值判断为不存在所述故障区段或所述故障回路。5.根据权利要求1所述的一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法，其特征在于，所述单位采样间隔
△
t≤0.05ms；所述护层电流周期T＝0.02s。6.根据权利要求1所述的一种高压输电电缆护层接地故障在线定位方法，其特征在于，所述故障后回路j首端电流变化率的计算公式为：所述故障后回路j末端电流变化率的计算公式为：所述故障前回路j首端电流变化率的计算公式为：式中，i
1(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐忠林，徐梓程，丁玉琴，
申请(专利权)人：徐梓程丁玉琴，
类型：发明
国别省市：