分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法
【专利摘要】本发明提供一种分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法，所述混合线路为架空线-电缆混合线路；包括以下步骤：对故障发生后混合线路两端的电压和电流进行相模变换；采用分布参数识别法计算连接点处电压，初步确定故障区段D1；利用行波法确定故障区段D2，并实现故障点具体位置的确定。本发明提供的配网混合线路测距方法，将基于工频量的分布参数识别法和单端暂态行波法有效融合，判断故障在混合线路中的发生区段并有效确定故障发生的具体位置，适应于增强配电网架空线-电缆混合线路故障区段划分和故障准确和精确定位。
【专利说明】分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统继电保护【技术领域】，具体涉及一种分布参数识别法与行波法 结合的配网混合线路测距方法。
【背景技术】
[0002] 随着城镇现代化发展，单一架空线路占地资源大，阻碍城镇建设。电缆线路深埋地 下占地少，成为电力系统中重要的输电设备。然而电缆成本较高，城市周边线路仍以架空线 为主，出现了许多架空线-电缆混合线路。
[0003] 但由于制造上的瑕疵或一段时间的使用，电缆的绝缘水平会下降，从而会引起电 缆发生接地故障，同样架空线也会发生类似故障。线路发生故障时，准确的故障定位一方面 能减轻巡线负担，另一方面又能加快线路恢复供电，减少因停电造成的经济损失。另外，由 于现场架空线故障时可以重合闸强送电，电缆故障时禁止重合闸强送电，因此根据混合线 路故障测距结果，可确定保护跳闸后重合闸动作策略，提高供电可靠性。随着架空线-电 缆的广泛应用，其故障测距具有越来越重要的意义。
[0004] 国内外对于单独的电缆和架空线故障定位方法研究很多，已提出了多种故障定位 原理和算法，主要分为工频电气量法和暂态行波法两大类。工频电气量法原理简单，具有较 强的可靠性和工程实用价值，但受线路分布电容、线路参数、互感器误差等诸多因素影响， 测距精度不高。暂态行波法通过测量暂态行波在故障线路上的传播时间计算故障点到线路 一端的距离，这种方法在有效识别故障行波波头的情况下有较高的测距精度。配网混合线 路的模式对工频电气量法来说不再是均匀传输线；对行波法来说，行波波头受分支线路和 混合线路连接点影响折反射复杂，存在行波波头识别难等问题。在实际配电网中，线路两端 的工频量基本都能提取到，而一般只在线路一端装设高频行波测量装置，因此目前普遍采 用的基于双端行波原理的混合线路故障定位方法难以适用。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种分布参数识别法与行波法结合的 配网混合线路测距方法，将基于工频量的分布参数识别法和单端暂态行波法有效融合，判 断故障在混合线路中的发生区段并有效确定故障发生的具体位置，适应于增强配电网架空 线-电缆混合线路故障区段划分和故障准确和精确定位。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0007] 本发明提供一种分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法，所述混 合线路为架空线-电缆混合线路；所述方法包括以下步骤：
[0008] 步骤1 :对故障发生后混合线路两端的电压和电流进行相模变换；
[0009] 步骤2 :采用分布参数识别法计算连接点处电压，初步确定故障区段D1 ;
[0010] 步骤3 :利用行波法确定故障区段D2,并实现故障点F具体位置的确定。
[0011] 所述步骤1中，设混合线路中架空线首端为Μ端，电缆末端为N端，架空线和电缆 的连接点为0点；Μ端A、B、C相的电压为UM、UM和UK，电流为Ig、I M和IMC ;N端A、B、C相 的电压为UNA、Um和UNC，电流为INA、I NB和INC ;
[0012] 利用凯伦贝尔变换作为相模变换矩阵，获得Μ端和N端的电压电流线模分量，并从 中提取出Μ端电压电流故障分量UM和IM，以及N端电压电流故障分量UN和I N。
[0013] 所述步骤2中，利用Μ端电压电流故障分量UM和IM，N端电压电流故障分量仏和 IN，以及线路分布参数计算由Μ端和N端电气量表示的0点的电压?有：
【权利要求】
1. 分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法，所述混合线路为架空 线-电缆混合线路；其特征在于：所述方法包括以下步骤： 步骤1 :对故障发生后混合线路两端的电压和电流进行相模变换； 步骤2 :采用分布参数识别法计算连接点处电压，初步确定故障区段D1 ; 步骤3 :利用行波法进一步确定故障区段D2,并实现故障点F具体位置的确定。
2. 根据权利要求1所述的分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法，其 特征在于：所述步骤1中，设混合线路中架空线首端为Μ端，电缆末端为N端，架空线和电缆 的连接点为〇点；Μ端A、B、C相的电压为UM、UM和UK，电流为1_、Ι Μ和IMC ;Ν端A、B、C相 的电压为UNA、Um和UNC，电流为ΙΝΑ、Ι ΝΒ和INC ; 利用凯伦贝尔变换作为相模变换矩阵，获得Μ端和N端的电压电流线模分量，并从中提 取出Μ端电压电流故障分量UM和IM，以及N端电压电流故障分量UN和I N。
3. 根据权利要求1所述的分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法，其 特征在于：所述步骤2中，利用Μ端电压电流故障分量UM和IM，N端电压电流故障分量U N和 IN，以及线路分布参数计算由Μ端和N端电气量表示的0点的电压
和
，有：
(1) (2) 其中，u和分别为架空线和电缆线的长度；^为架空线上的传播系数，且有
，Zi和Yi分别为架空线的单位阻抗和单位导纳；Ζε1为架空线的特征阻抗，且有
;Y2为电缆上的传播系数，且有
，ζ2和￥2分别为电缆的单位阻抗 和单位导纳；Ζ&为电缆的特征阻抗，且有
； (1) 当
^时，ξ为阈值，故障发生在架空线和电缆连接处； (2) 当
时，故障区段D1为架空线段； (3) 当
时，故障区段D1为电缆线段。
4. 根据权利要求3所述的分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法，其 特征在于：所述步骤3包括以下步骤： 步骤3-1 :提取安装在Μ端的行波测量装置测量的暂态电流信号，并利用希尔伯特-黄 变换检测行波突变点； 步骤3-2 :利用行波法进一步确定的故障区段D2,并实现故障点F具体位置确定； 步骤3-3 :行波法测距失败时，采用分布参数识别法实现故障测距。
5. 根据权利要求4所述的分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法，其 特征在于：所述步骤3-2中，根据步骤2初步故障区段判别结果，有效识别初始行波波头对 应时间Α，与初始波头极性相同的第二个行波波头对应时间t2，行波在架空线和电缆上的 (3) 传播速度分别为Vl和V2，做如下计算： (1) 当AL < LM()，进一步判断故障区段D2为架空线故障； (2) 当AL彡LTO时进一步判断故障区段D2为连接点到电缆线故障； 当D2与步骤2中的D1结果都为架空线段时，则确定为架空线故障，故障点F到Μ端距 离为AL ; 当D2与步骤2中的D1结果都为电缆线段时，则确定为电缆段故障，故障点F到Μ端距 离为AL'，表示为：
(4) 其中，t3为测量到的首个与初始行波极性相反的波头对应时间。
6.根据权利要求4所述的分布参数识别法与行波法结合的配网混合线路测距方法，其 特征在于：所述步骤3-3中，行波法测距失败时，采用步骤2的分布参数识别法实现故障测 距；具体为当步骤2和步骤4中的故障区段D1和D2结果不同时，以步骤2的测量故障区段 D1为准，并且故障点F具体位置的确定不能用步骤4中的方法，采用分布参数识别法进行故 障测距，具体公式为：
(5) 其中，Y为线路传播系数，Z。为线路特征阻抗，1为线路长度，δ为相角差，X为待求 量； (1) 当架空线段故障时，Υ和Ζ。取架空线对应的值^和？#
和
取Μ端电压、电 流，
取连接点〇处电压、电流，1取架空线长度LM()，故障点F到Μ端的距离为= X ; (2) 当电缆线段故障时，γ和Ζ。取电缆对应的值^2和2。2，
和
取连接点0处电压、 电流，
取Ν端电压、电流，1取电缆线长度Lto，故障点F到Μ端的距离为V = LM()+X。
【文档编号】G01R31/08GK104062549SQ201410279773
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】徐振, 李雪云, 汪俊斌, 汪洋, 张霆, 汪敏, 李配配, 赵静, 李鹏, 平夏, 谢友龙, 许明, 孙达山, 王祥, 郭宁明 申请人:国家电网公司, 国网安徽省电力公司淮南供电公司, 南京南瑞集团公司, 华北电力大学（保定）