[发明专利]一种架空线-电缆混合线路分布式故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于故障电流行波波头信息的架空线-电缆混合线路分布式故障测距方法。

背景技术

在城市负荷高密度的区域，土地资源相当珍贵，由于架空输电线走廊占地面积较大，开发城市地下空间，敷设电缆成为电网建设的一个重要部分。城市电缆合理利用城市地下空间，缓解了城市发展与土地资源紧张的矛盾，土地利用率得到了提高。

城市电缆虽然比架空线可靠，但是敷设成本较高，且一旦发生故障，故障点较难发现，不便及时处理，维护成本也不低。因此大多数城市采用了架空线-电缆混合线路的方式，在城市空间与敷设成本等因素上取得平衡。然而这种平衡带来的问题是架空线和电缆的分布参数不一致，一旦输电线路发生故障，传统的故障测距方法将无法适用，需要针对具体情况进行研究。

行波的传播速度与线路介质有关，与芯线的材料无关。行波速度v计算公式为：

v=1L0C0=Cϵγμγ---(1)]]>

式中，L₀、C₀分别为输电线路相应的电感和电容，C为光速，ε_γ为芯线周围介质的相对介电常数，μ_γ为芯线周围介质的相对磁导率。由于电缆和架空线敷设环境以及线路材质的差异，两者介电常数和磁导率不同，导致架空线和电缆具有不同的波速。

理想状态下，空气的相对介电常数以及相对磁导率均为1，故架空线的波速度近似于光速。对于电缆线路，其相对介电常数约为4，磁导率约为1，故电缆的波速约为光速的一半。

线路波阻抗也与线路的介电常数和磁导率有关系，一般架空线的波阻抗约为500Ω，电缆线路的波阻抗约为几欧到几十欧之间。因此混合线路在架空线和电缆的连接点处，波阻抗不连续，故障行波会发生折反射，并伴随着行波衰减，使得故障行波波头难以辨别。

由上述分析可知，混合输电线路发生故障以后，会产生沿线路向两端传播的故障行波，故障行波不光在母线处会发生折反射，在混合线路连接点也会发生折反射。下面分别以混合线路中电缆或架空线发生故障来分析故障行波。

1、电缆发生故障

如图1所示，电缆F点发生故障，P、Q分别为电缆两端与架空线的连接点。若在P、Q两点安装故障电流行波检测装置，则其检测到的第一个故障行波为故障点直接传播至检测点的故障行波，而第二个行波有可能为经过架空线的反射波，也有可能是电缆对端的反射波，或者是故障点的反射波。

设故障初始时刻为0，故障电缆总长度为L₂，左侧架空线长度为L₁，右侧架空线的长度为L₃，故障点F与P点距离为L_P。则P、Q两侧可检测到的上述各行波到达时间为：