[发明专利]高压电缆-架空线混合线路故障相位测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及采用定位函数相位特性实现高压电缆-架空线混合线路故障测距的方法。

背景技术

随着我国大中型城市建设的飞速发展和城市规划的要求，电力电缆以其占地少、人身安全保障、供电可靠性高、维护工作量小等优点得到了广泛的应用，并进一步在原有电缆、架空线路基础上发展应用越来越广泛的电缆-架空线混合线路，例如上海小洋山电缆-架空混合线路、铁路自闭贯通电缆-架空线路以及电气化铁路电缆-架空混合线路。高压电缆-架空线混合线路发生故障后能精确测距，可以缩短故障排查时间，加快恢复供电，对电力系统的安全和经济运行具有非常重要的意义。

相比于单独的电缆和架空线路的故障测距，高压电缆-架空线混合输电线路故障测距会面临如下新难题：①由于电缆线路和架空线路参数相差很大，其混合线路波阻抗不连续，因此，对单独应用于架空线路故障测距的阻抗法而言，混合线路是不均匀传输线路，无法直接应用于混合线路的故障测距；②行波在电缆和架空线路的连接处会发生反射，增加了反射波的识别难度；③在电缆和架空线路中的传播速度明显不一致，难以直接测距；④行波特别是反射波在经过较长的电缆线路传播后，波头幅值衰减较大，易受到干扰信号的影响，从而影响测量精度。因此，应用于单独的电缆和架空线路的故障测距的行波法也无法直接应用于混合线路的故障测距。

有关高压电缆-架空线混合输电线路的故障测距逐渐引起了广大学者的关注。于玉泽、覃剑和李功新等人发表的《电缆-架空线混合线路故障测距方法综述》是针对电缆-架空线路的故障测距提出同时向故障相和非故障相注入脉冲电流，通过比较故障相和非故障相行波信号先判断连接点和故障点位置再去精确测距的方法，但脉冲发射装置以及其同步性在实际应用中比较难实现。蔡玉梅发表的《铁路自闭贯通线路故障测距方法研究》针对铁路自闭贯通电缆-架空线路的故障测距问题提出了一种比较电流行波线零模分量极性的方法进行区段精确定位的方法，但没有考虑线零模分量在故障点发生藕合的影响。吴承恩、邰能灵和郁惟镛发表的《超高压电缆-架空线混合线路故障测寻法》针对超高压电缆-架空线混合线路的故障测距提出利用故障附加负序网中故障点负序电压幅值最大这一特点构造判据先判别故障点所在电缆线路或架空线路，然后利用故障区域首末端电压、电流突变量推算出故障点，但在混合线路连接处附近高阻短路故障时，由双端电气量推算出连接点处的负序电压幅值基本相同，加上故障暂态过程的影响，在连接点附近可能无法正确判断故障区段，从而导致测距失败。束洪春和孙涛发表的《电缆-架空线混合线路故障行波测距新方法》针对电缆-架空线路的故障测距提出利用故障后附加负序网络下通过系统两端电气量推导出的电缆架空线连接点处的分布电流的大小判断故障发生区段，再使用单端行波测距装置进行精确故障测距，但在混合线路连接处附近高阻短路故障时，由两端电气量推导出的电缆架空线连接点处的分布电流大小基本相等，加上故障暂态过程的影响，在连接点附近会有测距死区，且不适用于对称性故障。

发明内容

本发明的目的在于针对缆线混合线路的特殊性和复杂性，提供一种利用定位函数相位特性实现高压电缆-架空线混合线路故障定位的测距方法，其特征在于，先采集故障后混合线路系统两端的正序电气量数据，将整个混合线路等效成一等长线路；然后由混合线路系统两端的正序电气量数据推导出定位函数，根据定位函数相位的大小确定包含故障点的最小故障等分区；最后在故障等分区内再次利用定位函数的相角大小精确测出混合线路的故障距离，具体步骤如下：

(1)提取故障后混合线路系统m、n两端的三相电压与电流相量，和分别为故障后m、n端的三相电压与电流相量，根据对称分量法分别求出m、n端的正序分量和

(2)将混合线路等效为一条长为l_mn的长线路，则初始包含故障点的区域为(l_begin，l_end)＝(0，l_mn)；

(3)将包含故障点的区域为(l_begin，l_end)进行Num等分；

(4)利用系统m、n端测量到的电气量从混合线路系统两端进行推导，得出(3)所确定的区域内每一等分点处的正序电压、正序电流；

(5)由(4)推导出定位函数，并以此求出每一等分点处的定位函数的相角；

(6)由(5)计算的定位函数相角的大小判断等分点与故障点的位置关系：

1)定位函数相角大于零，参考位置位于故障位置左侧；