[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

说明书

本发明公开了一种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。首先根据单相接地故障后的复合序网和故障点处的边界条件，构造出仅包含故障距离这一未知量的一元非线性测距方程，进而采用黄金分割算法求解该方程的近似解，即得到所求的故障距离。本发明理论上不受故障过渡电阻与故障初始角的影响，且仅需要单侧保护装置记录的数据，在发生近母线故障时也能有效确定故障位置，具有较高的精度、可靠性和工程实践意义。

技术领域

本发明属于高压电缆故障定位领域，具体涉及一种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。

背景技术

110kV高压电缆线路作为整个电网的重要组成部分，一旦发生故障，将会严重影响人们正常的生产、生活。而在大多数发生故障的情形中，单相接地短路故障占半数以上，且对于电缆线路而言，很难在发生故障后通过人工巡线查找、清除故障。因此研究一种准确、迅速的高压电缆单相接地故障定位方法对于减少经济损失、提高系统稳定性具有重要意义。

目前，常见的高压电缆故障定位方法可划分为行波法和阻抗法两大类。行波法通过检测故障行波的波头信息进行故障定位，但一般假设行波在电缆中的传播速度为常数，没有考虑电缆运行参数变化及行波色散对行波波速的影响，测距精度不高。阻抗法通过推导包含故障距离、线路参数的关系式进行求解，计算故障位置，方法简单，定位准确。另外，单端阻抗法具有不需要两端同步数据，所需成本低，实施简便，在故障定位领域有很高的应用价值。因此研究原理简单、实用性强、准确度高的高压电缆单相接地故障定位方法具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的：为了更方便、快速地实现高压电缆故障定位，本发明提出一种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。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种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，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γ_i和特征阻抗Z_ci。计算方法如下：

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。

(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、零序分量和计算线路两端的正序电压、正序电流的方法如下：

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；代表正、负、零序，a代表运算算子，a＝e^j120°。

(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。

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，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。x代表故障点f离首端M的距离，即故障距离。