[发明专利]利用故障边界条件的高压电缆单相接地故障的单端定位方法

权利要求书

1.利用故障边界条件的高压电缆单相接地故障的单端定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)建立110kV高压电缆分布参数模型，并根据线路参数计算线路正、负、零序的传播系数γ₁、γ₂、γ₀和特征阻抗Z_c1、Z_c2、Z_c0；

(2)在发生单相接地故障后，提取线路首端测量装置记录的三相电压、电流数据和并计算其对应的正、负、零序分量和其中,M代表线路首端，A、B、C分别代表A相、B相、C相，i＝1,2,0，1代表正序、2代表负序、0代表零序；

(3)根据步骤(1)和(2)的数据，将其作为已知参数代入故障点与首端测量装置处各电气量之间的函数关系式中，推导得到故障点电压序分量和电流序分量的表达式；其中，f代表故障点，i＝1，2，0，1代表正序、2代表负序、0代表零序；

(4)根据单相接地短路故障点处的边界条件和复合序网，有下式成立其中，R_f代表过渡电阻；

(5)将步骤(4)中的等式左右两边同乘的共轭则有下列方程成立从而消除了过渡电阻的影响；其中，Im[A]代表取某一复数A的虚部；

(6)采用黄金分割算法求解步骤(5)中所得一元非线性方程的近似解，即得到所求故障距离；

其中，步骤(3)中，故障点电压序分量和电流序分量的表达式推导如下：

根据故障后，输电线路网络可拆解为零序、正序和负序网络，故障点与首端测量装置处各电气量之间存在如下关系：

由上2式联立得

其中x代表故障点离首端M的距离，即故障距离，i＝1，2，0，1代表正序、2代表负序、0代表零序。

2.根据权利要求1所述的利用故障边界条件的高压电缆单相接地故障的单端定位方法，其特征在于：步骤(1)中，计算线路的正、负、零序的传播系数γ₁、γ₂、γ₀和特征阻抗Z_c1、Z_c2、Z_c0的方法如下：

其中，Z_i代表线路单位长度的正、负、零序阻抗，Y_i代表线路单位长度的正、负、零序导纳，i＝1，2，0，1代表正序、2代表负序、0代表零序。

3.根据权利要求1所述的利用故障边界条件的高压电缆单相接地故障的单端定位方法，其特征在于：步骤(2)中，计算线路两端的正序电压、正序电流的方法如下：

其中，a代表运算算子，a＝e^j120°。

4.根据权利要求1所述的利用故障边界条件的高压电缆单相接地故障的单端定位方法，其特征在于：步骤(4)中，根据单相接地短路故障点处的边界条件和复合序网，本应有下式成立

又因为零序电流以故障相线路与大地构成回路,受分布电容增加影响严重,但是正序、负序分量以相间线路为回路,受影响不大，并根据边界条件故以代替进行后续计算。

5.根据权利要求1所述的利用故障边界条件的高压电缆单相接地故障的单端定位方法，其特征在于：步骤(5)中，将步骤(4)中的等式左右两边同乘的共轭使得等式右边为实数，因此等式左边的复数的虚部为零，即有下式成立

可得方程中未含有过渡电阻R_f，从而消除了过渡电阻的影响。

6.根据权利要求1所述的利用故障边界条件的高压电缆单相接地故障的单端定位方法，其特征在于：步骤(6)中，为了简化计算，将双曲函数sinh(x)、tanh(x)、cosh(x)泰勒展开，sinh(x)、tanh(x)分别取第一项，cosh(x)取前两项，即令

sinh(x)＝x

tanh(x)＝x

且黄金分割算法中所选择的阈值ε的值取为0.1。