一种配网电缆单相接地故障的故障定位方法技术

一种配网电缆单相接地故障的故障定位方法，它包括有如下步骤：采集配网电首、末端在某一采信时间段内的电信号，求取首端、末端的电信号零序分量的函数表达式，使用获得的首端、末端的电信号零序分量的函数表达式计算故障点距配网电缆首端的距离，即故障距离X，从而实现确定配网电缆的单相接地故障的故障位置的准确定位。本发明专利技术可以根据使用者的实际精度要求，准确地确定故障位置，测距绝对误差完全可以控制在10m之内，满足配网电缆实际维修开挖的要求，显著地减少故障修复费用及停电损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种配网电缆的故障定位方法，特别是。
技术介绍
随着国民经济的高速发展和城市电网改造工作的开展，配电线路大量采用电力电缆供电，电缆其安全、可靠、隐蔽性好等优点显而易见。但是由于电缆多埋于地下，一旦发生绝缘故障，需要进行开挖维修，但开挖工程往往需要市政机构来批准，如果测距精度不高， 这会增加开挖工作量和用户停电时间，对配电网络的可靠性和经济性产生相当不利的影响。根据配网电缆实际维修需要，配网电缆测距绝对误差应该控制在IOm之内。目前，单相接地故障是配网电缆中发生概率最高的故障类型，约占所有故障次数的80%，及时准确地对单相接地故障进行故障测距，控制测距绝对误差在IOm之内，对加速排除电缆故障，提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电损失具有重大的意义。目前用在线路单相接地故障定位的方法主要有两种。第一种是行波法，行波法是通过测量电压、电流行波在故障点及母线之间的传播时间来确定故障距离，因为行波的故障测距技术不受系统参数、串补电容、线路不对称及互感器变换误差等因素的影响，在两端接地的输电线路应用十分广泛，但是在配网电缆单相接地故障中，由于配网的两端不接地结构，故障行波十分微弱，使用行波测距法，所获得的位置的绝对误差通常在几十米，，最小绝对误差仅在三十米左右，最大绝对误差甚至达到一百米以上。基于电缆数学模型的故障分析法是另外一种方法。目前最常使用的传输线分布参数数学模型表达式u (t) = um (t) cosh (rx) -im (t) zcsinh (rx)i(t) = _(um(t)+zc)sinh(rx)+im(t)cosh(rx)由上述传输线表达式可以由始端电压和始端电流可以得到电缆线路上任意一点电压和电流。通过使用以上的传输线分布参数数学模型，根据单相接地故障时的边界条件， 就可以得到故障距离。但是该传输线分布参数数学模型表达式忽略了距离的多阶无穷小， 且不能处理故障暂态过程，故使用该传输线分布参数数学模型的故障分析法的配网电缆故障定位精度尚不能达到实用要求。以5km的配网电缆定位为例，定位精度如下表1，表1电缆全长5km，不同过渡电阻时仿真结果比较权利要求1. ，它包括有如下的步骤 (1)、针对发生单相接地故障的配网电缆，在某一采信时间段内实时采集首端的三相电流瞬时信号imA(t)、、imC(t)和三相电压瞬时信号umA(t)、Unfi (t)、umC(t)，同时，采集末端的三相电流瞬时信号iM(t)、丨皿(0、inC(t)和三相电压瞬时信号uM (t)、UnB(t)、unC(t)；获取电fe 号 imA ⑴、imB ⑴、imC (t)、Ui1ia (t)、Ui1ib (t)、umC (t)、Ink (t)、Iiib (t)、inC ⑴、 unA ⑴、 unB ⑴、 Unc (t)的时间间隔均为T，且0. 05ms彡T彡5ms ；O)、计算出配网电缆首端的电压零序分量umCI(t)和电流零序分量imCI(t)的函数表达式①、使用步骤⑴获取的配网电缆首端的三相电压瞬时信号1^(0、1^(0、1^(0序列值计算出配网电缆首端的电压零序分量的函数表达式Umtl (t)；②、使用步骤⑴获取的配网电缆首端的三相电流瞬时信号uthuah^t)序列值计算出配网电缆首端的电流零序分量的函数表达式im(l(t)；(3)、计算出配网电缆末端的电压零序分量unCI(t)和电流零序分量inCI(t)的函数表达式①、使用步骤⑴获取的配网电缆末端的三相电压瞬时信号1^(0、1^(0、1^(0序列值计算出配网电缆首端的电压零序分量的函数表达式Untl (t)；②、使用步骤⑴获取的配网电缆末端的三相电流瞬时信号idahuahima)序列值计算出配网电缆首端的电流零序分量的函数表达式in(la)；G)、使用步骤O)、⑶获得的配网电缆首末端的电压零序分量的函数表达式umCI(t)、 Un0 (t)以及电流零序分量的函数表达式imCI(t)、inCI(t)计算故障点距配网电缆首端的距离， 即故障距离χ ①、对故障距离χ设定一个初始值；②、将故障距离X的值和步骤O)、(3)获得的配网电缆首末端的电压零序分量的函数表达式Umtl(t)、UnCI(t)以及电流零序分量的函数表达式imCI(t)、inCI(t)均代入如下的公式中， 获得距离配电网首端X处的电压零序分量函数表达式U_(t)和距离配电网末端D-X处的电压零序分量函数表达式(t)，D是配网电缆长度；其公式如下全文摘要，它包括有如下步骤采集配网电首、末端在某一采信时间段内的电信号，求取首端、末端的电信号零序分量的函数表达式，使用获得的首端、末端的电信号零序分量的函数表达式计算故障点距配网电缆首端的距离，即故障距离X，从而实现确定配网电缆的单相接地故障的故障位置的准确定位。本专利技术可以根据使用者的实际精度要求，准确地确定故障位置，测距绝对误差完全可以控制在10m之内，满足配网电缆实际维修开挖的要求，显著地减少故障修复费用及停电损失。文档编号G01R31/08GK102331548SQ20111014498公开日2012年1月25日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日专利技术者何建军, 周皋, 唐昆明, 姜杰, 孙小江, 张太勤, 王鹏, 罗建, 赵国富, 黄炼 申请人:重庆大学, 重庆新世杰电气股份有限公司, 重庆电力科学试验研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种配网电缆单相接地故障的故障定位方法，它包括有如下的步骤：（１）、针对发生单相接地故障的配网电缆，在某一采信时间段内实时采集首端的三相电流瞬时信号ｉｍＡ（ｔ）、ｉｍＢ（ｔ）、ｉｍＣ（ｔ）和三相电压瞬时信号ｕｍＡ（ｔ）、ｕｍＢ（ｔ）、ｕｍＣ（ｔ），同时，采集末端的三相电流瞬时信号ｉｎＡ（ｔ）、ｉｎＢ（ｔ）、ｉｎＣ（ｔ）和三相电压瞬时信号ｕｎＡ（ｔ）、ｕｎＢ（ｔ）、ｕｎＣ（ｔ）；获取电信号ｉｍＡ（ｔ）、ｉｍＢ（ｔ）、ｉｍＣ（ｔ）、ｕｍＡ（ｔ）、ｕｍＢ（ｔ）、ｕｍＣ（ｔ）、ｉｎＡ（ｔ）、ｉｎＢ（ｔ）、ｉｎＣ（ｔ）、ｕｎＡ（ｔ）、ｕｎＢ（ｔ）、ｕｎＣ（ｔ）的时间间隔均为Ｔ，且０．０５ｍｓ≤Ｔ≤５ｍｓ；（２）、计算出配网电缆首端的电压零序分量ｕｍ０（ｔ）和电流零序分量ｉｍ０（ｔ）的函数表达式：①、使用步骤（１）获取的配网电缆首端的三相电压瞬时信号ｕｍＡ（ｔ）、ｕｍＢ（ｔ）、ｕｍＣ（ｔ）序列值计算出配网电缆首端的电压零序分量的函数表达式ｕｍ０（ｔ）；②、使用步骤（１）获取的配网电缆首端的三相电流瞬时信号ｉｍＡ（ｔ）、ｉｍＢ（ｔ）、ｉｍＣ（ｔ）序列值计算出配网电缆首端的电流零序分量的函数表达式ｉｍ０（ｔ）；（３）、计算出配网电缆末端的电压零序分量ｕｎ０（ｔ）和电流零序分量ｉｎ０（ｔ）的函数表达式：①、使用步骤（１）获取的配网电缆末端的三相电压瞬时信号ｕｎＡ（ｔ）、ｕｎＢ（ｔ）、ｕｎＣ（ｔ）序列值计算出配网电缆首端的电压零序分量的函数表达式ｕｎ０（ｔ）；②、使用步骤（１）获取的配网电缆末端的三相电流瞬时信号ｉｎＡ（ｔ）、ｉｎＢ（ｔ）、ｉｎＣ（ｔ）序列值计算出配网电缆首端的电流零序分量的函数表达式ｉｎ０（ｔ）；（４）、使用步骤（２）、（３）获得的配网电缆首末端的电压零序分量的函数表达式ｕｍ０（ｔ）、ｕｎ０（ｔ）以及电流零序分量的函数表达式ｉｍ０（ｔ）、ｉｎ０（ｔ）计算故障点距配网电缆首端的距离，即故障距离Ｘ：①、对故障距离Ｘ设定一个初始值；②、将故障距离Ｘ的值和步骤（２）、（３）获得的配网电缆首末端的电压零序分量的函数表达式ｕｍ０（ｔ）、ｕｎ０（ｔ）以及电流零序分量的函数表达式ｉｍ０（ｔ）、ｉｎ０（ｔ）均代入如下的公式中，获得距离配电网首端Ｘ处的电压零序分量函数表达式ｕｍ００（ｔ）和距离配电网末端Ｄ－Ｘ处的电压零序分量函数表达式ｕｎ００（ｔ），Ｄ是配网电缆长度；其公式如下：其中：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ａ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）！（／ｍｏ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ）！（／ｍｏ）?Ｘ，从而实现确定配网电缆的单相接地故障的故障位置的准确定位。ε＞ε０时，说明目前计算的故障距离Ｘ不是故障位置，此时，将再先计算的故障距离Ｘ值基础上增加一个增量Δｘ来作为一个新赋予的故障距离Ｘ值，即Ｘ＝Ｘ＋Δｘ，然后，重新执行步骤②；当ε＜ε０时，说明目前计算的故障距离Ｘ就是一个满足误差精度的故障距离计算出在采信时间段内某一时刻ｔ１的电压零序分量瞬时值ｕｎ００（ｔ１）；④、计算步骤③获得的电压零序分量瞬时值ｕｍ００（ｔ１）与ｕｎ００（ｔ１）之差的绝对值，即ε＝｜ｕｍ００（ｔ）－ｕｎ００（ｔ）｜，并与所设定的绝对误差精度值ε０的相比较，当）的２ｊ－ｉ－１阶求导值；ｉ１（２ｊ－ｉ）（ｔ－ｔｏ）是ｉ１（ｔ－ｔｏ）的２ｊ－ｉ阶求导值；③、利用上述步骤②获得的函数表达式ｕｍ００（ｔ）计算出在采信时间段内某一时刻ｔ１的电压零序分量瞬时值ｕｍ００（ｔ１）；利用该函数表达式ｕｎ００（ｔ））ｉ１‘（ｔ－ｔｏ）是ｉ１（ｔ－ｔｏ）的一阶求导值；ｕ１（２ｊ－ｉ）（ｔ－ｔｏ）是ｕ１（ｔ－ｔｏ）的２ｊ－ｉ阶求导值；ｉ１（２ｊ－ｉ＋１）（ｔ－ｔｏ）是ｉ１（ｔ－ｔｏ）的２ｊ－ｉ＋１阶求导值；ｕ１（２ｊ－ｉ－１）（ｔ－ｔｏ）是ｕ１（ｔ－ｔｏ－ｔｏ）；针对末端到所求节点处的计算，它对应的取值是ｕｎ０（ｔ－ｔｏ）．ｉ１（ｔ－ｔｏ）表示的是两端的电流零序分量，针对首端到所求节点处的计算，它对应的取值是就是ｉｍ０（ｔ－ｔｏ）；针对末端到所求节点处的计算，它对应的取值是ｉｎ０（ｔ－ｔｏ求点的电压零序分量，针对首端到所求节点处的计算，它对应的取值是就是ｕｍ００（ｔ）；针对末端到所求节点...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建，唐昆明，何建军，王鹏，姜杰，孙小江，赵国富，黄炼，张太勤，周皋，
申请(专利权)人：重庆大学，重庆电力科学试验研究院，重庆新世杰电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：85