一种基于扰动波形的电缆早期故障定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于扰动波形的电缆早期故障定位方法，属于电缆故障定位技术领域，包括以下步骤：采集配电网的双端扰动波形，并根据对称分量法建立配电网的零序故障等效回路；根据等效回路计算流入线路的零序电流；利用双端扰动波形数据分别计算故障点电压；根据零序电流与故障点电压，计算得到电缆早期故障距离，完成电缆早期故障定位。本发明专利技术解决了电缆早期故障定位模型需考虑电弧模型，同时受负荷水平影响大的问题。荷水平影响大的问题。荷水平影响大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扰动波形的电缆早期故障定位方法


[0001]本专利技术属于电缆故障定位
，具体涉及一种基于扰动波形的电缆早期故障定位方法。

技术介绍

[0002]目前对于电缆早期故障定位的研究主要采用单端测量的波形，并对电缆早期故障的电路特性做出一定假设，如将电缆早期故障等效为恒定电阻模型、二极管模型、直流电压源模型或方波模型，而在实际情况中难以确定采用何种模型更接近实际的工况。同时配电网中的负荷投切具有随机性，负荷水平易变化。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种基于扰动波形的电缆早期故障定位方法，解决了电缆早期故障定位模型需考虑电弧模型，同时受负荷水平影响大的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种基于扰动波形的电缆早期故障定位方法，包括以下步骤：
[0005]S1、采集配电网的双端扰动波形，并根据对称分量法建立配电网的零序故障等效回路；
[0006]S2、根据等效回路计算流入线路的零序电流；
[0007]S3、利用双端扰动波形数据分别计算故障点电压；
[0008]S4、根据零序电流与故障点电压，计算得到电缆早期故障距离，完成电缆早期故障定位。
[0009]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用了双端扰动波形进行早期故障定位，根据对称分量法建立配电网的零序故障等效回路，受变压器的联结方式影响，零序分量无法流入负荷侧，故负荷分支等效于断开，即本方法不受负荷水平变化的影响，提高了定位的准确性。并且现有故障定位方法大多针对永久性故障，本专利技术提出的早期故障定位方法，针对配网线路在发生永久性故障前可能发生的瞬时电弧故障，能够提前对永久故障的发生进行预测，并采取相应措施降低故障带来的危害。
[0010]进一步地，所述步骤S1具体步骤为：
[0011]S11、略去各负荷支路，将变压器的阻抗与电源内阻抗共同构成系统阻抗；
[0012]S12、采集配电网的双端扰动波形，选择变电站为站端测点，选择短路故障处一端为末端测点；
[0013]S13、利用站端测点测量首端零序电压与首端零序电流，利用末端测点测量末端零序电压与末端零序电流，完成配电网的零序故障等效回路的建立。
[0014]上述进一步方案的有益效果为：本专利技术采集配电网的双端扰动波形，选择两个测试点采集相应的电压与电流，建立配电网的零序故障等效回路。因此本专利技术无需构建早期故障模型，避免了传统方法中早期故障模型建立不准确而给定位结果带来较大误差的缺
点，提高了早期故障的定位准确性。
[0015]进一步地，所述步骤S2计算流入线路的零序电流的公式为：
[0016][0017][0018]其中，i
′
s0
(t)和i
′
r0
(t)分别为第t时刻零序回路中由始、末端除去对地电容电流以后的电流，v
s0
(t)表示第t时刻的首端零序电压，i
s0
(t)表示第t时刻的首端零序电流，x表示故障点距变电站的距离，C0表示对地电容，D表示故障电缆的总长度，v
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电压，i
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电流，dv
s0
(t)表示第t时刻的始端零序电压导数，dv
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电压导数，dt表示时间增量。
[0019]上述进一步方案的有益效果为：本专利技术根据基尔霍夫电流定律计算流入线路的零序电流，该方法不受负荷支路影响，避免了传统方法中需要忽略或计算负荷参数而带来的不准确性问题，进一步提高了早期故障定位的准确性。
[0020]进一步地，所述步骤S3中计算故障点电压的公式为：
[0021][0022][0023]其中，v
f0
(t)为根据左边等效回路表示第t时刻的故障点的负序电压，v
f0
'(t)表为根据右边等效回路表示第t时刻的故障点的负序电压，v
s0
(t)表示第t时刻的首端零序电压，x表示故障点距变电站的距离，R0表示单位长度的线路电阻，i
′
s0
(t)和i
′
r0
(t)分别为第t时刻零序回路中由始、末端除去对地电容电流以后的电流，L0表示电阻电感，D表示故障电缆的总长度，v
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电压，di
′
s0
(t)表示第t时刻零序回路中由始端除去对地电容电流以后的电流导数，di'
r0
(t)表示第t时刻零序回路中由末端除去对地电容电流以后的电流导数，dt表示时间增量。
[0024]上述进一步方案的有益效果为：本专利技术根据故障回路建立微分方程计算故障点电压，计算故障点电压时简单方便，无需对早期故障进行准确建模。
[0025]进一步地，所述步骤S4中电缆早期故障距离的表达式为：
[0026][0027][0028][0029][0030]其中，v
s0
(t)表示第t时刻的首端零序电压，i
s0
(t)表示第t时刻的首端零序电流，
v
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电压，i
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电流，x表示故障点距变电站的距离，R0表示单位长度的线路电阻，i
′
s0
(t)和i
′
r0
(t)分别为第t时刻零序回路中由始、末端除去对地电容电流以后的电流，L0表示电阻电感，D表示故障电缆的总长度，表示电缆早期故障距离，A、B和b表示中间变量，A
i
，B
i
和b
i
分别表示A、B以及b中的第i个元素，dv
s0
(t)表示第t时刻的始端零序电压导数，dv
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电压导数，di
s0
(t)表示第t时刻零序回路中由始端流出的电流导数，di
r0
(t)表示第t时刻零序回路中流入末端的电流导数，dt表示时间增量。
[0031]上述进一步方案的有益效果为：本专利技术根据最小二乘法对电缆早期故障估计的距离进行求解，简化了计算过程，便于得到最后的电缆早期故障估计的距离。
附图说明
[0032]图1为本专利技术基于扰动波形的电缆早期故障定位方法的流程图。
[0033]图2为本专利技术10kV配电网拓扑图。
[0034]图3为本专利技术根据对称分量法建立配电网的零序故障等效回路。
具体实施方式
[0035]本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本专利技术的原理，应被理解为本专利技术的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本专利技术公开的这些技术启示做出各种不脱离本专利技术实质的其它各种具体变形和组合，这些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扰动波形的电缆早期故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集配电网的双端扰动波形，并根据对称分量法建立配电网的零序故障等效回路；S2、根据等效回路计算流入线路的零序电流；S3、利用双端扰动波形数据分别计算故障点电压；S4、根据零序电流与故障点电压，计算得到电缆早期故障距离，完成电缆早期故障定位。2.根据权利要求1所述的基于扰动波形的电缆早期故障定位方法，其特征在于，所述步骤S1具体步骤为：S11、略去各负荷支路，将变压器的阻抗与电源内阻抗共同构成系统阻抗；S12、采集配电网的双端扰动波形，选择变电站为站端测点，选择短路故障处一端为末端测点；S13、利用站端测点测量首端零序电压与首端零序电流，利用末端测点测量末端零序电压与末端零序电流，完成配电网的零序故障等效回路的建立。3.根据权利要求1所述的基于扰动波形的电缆早期故障定位方法，其特征在于，所述步骤S2中计算流入线路的零序电流的公式为：骤S2中计算流入线路的零序电流的公式为：其中，i
s
'0(t)和i
r
'0(t)分别为第t时刻零序回路中由始、末端除去对地电容电流以后的电流，v
s0
(t)表示第t时刻的首端零序电压，i
s0
(t)表示第t时刻的首端零序电流，x表示故障点距变电站的距离，C0表示对地电容，D表示故障电缆的总长度，v
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电压，i
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电流，dv
s0
(t)表示第t时刻的始端零序电压导数，dv
r0
(t)表示第t时刻的末端零序电压导数，dt表示时间增量。4.根据权利要求1所述的基于扰动波形的电缆早期故障定位方法，其特征在于，所述步骤S3中计算故障点电压的公式为：骤S3中计算故障点电压的公式为：其中，v
f0
(t)为根据左边等效回路表示第t时刻的故障点的负序电压，v
f0
'(t)表为根据右边等效回路表...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文海，吕玟玉，瞿科，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：