[发明专利]基于行波波速动态测量的分布式电力线路故障定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于行波波速动态测量的分布式电力线路故障定位系统及方法，采用手拉手分布式系统架构，在系统无中心主站的情况下，该多端冗余设计使得当个别测量点不能正常工作时，系统仍能正常实现故障的定位，提高了系统可靠性。各独立运行的测距装置可了解相关其他装置的运行状态和测量结果，可验证本装置的测量结果，提高了本装置的定位精度，且可通过相互验证快速找出故障/异常节点。又因采用手拉手分布式系统架构，可过滤和剔除对精度影响较大的坏数据，又进一步提高了系统测量精度和准确性。利用故障点相邻区域的同类型电力导线或电力电缆实时测量本次故障所产生的行波的实际波速，进一步提高了定位测距的准确度。

技术领域

本发明涉及一种电力线路的故障定位方法，特别是涉及一种基于行波波速动态测量的分布式电力线路故障定位系统及方法。

背景技术

10kV自动闭塞和电力贯通线路(Automatic blocking and Continuoustransmission line)及电缆是指连接铁路沿线两个相邻变电所、配电所间的重要输电线路，并肩负向沿线车站、区间负荷和信号设备供电的重任。它与铁路变电所、配电所共同组成铁路专用的电力供电系统。铁路自闭贯通线身处复杂且多变的环境，比较容易发生各种类型的故障，其中难以排查的永久性故障，对铁路的运行安全威胁最大。作为铁路电力供电系统不可或缺的一部分，对供电的可靠性要求极高。一旦自闭贯通线路发生故障，必将严重威胁到列车的行车安全，甚至给国家财产和人民的生命安全带来不可估量的损失。对于供电可靠性要求极高的自闭贯通线路，急需找到一种行之有效的故障快速定位方法，及时、准确地排除故障，恢复铁路供电。

针对电力线路故障的定位，国内外研究现状如下：

(1)阻抗法

阻抗法是电力系统中的一种故障定位方法。当故障发生时，通过分析线路的测量端测量到的电压量和电流量来计算故障点到线路测量端的距离。此方法的原理是通过测得的电压量和电流量，计算得到该段线路的电抗或阻抗，该电抗或阻抗又与线路的长度成正比，从而实现故障定位。该方法原理简单，投资较少，在工程实际中易于实现，且不受通信技术的限制，因此，受到了人们极高的关注。但其也存在受过度阻抗影响，准确性差、误差大和适应能力弱的缺点，更重要的是该方法的前提条件是线路必须是单一均匀的线路，这就决定了该方法并不能消除线路中波阻抗差异较大而带来的波速不连续的影响，因此，该方法用于自闭贯通线故障定位时误差较大。

(2)离线测距法

电缆测距目前有使用离线测距法的，离线测距法是在线路断电的情况下，将电缆接头的终端解开，向电缆注入高电压脉冲，根据故障点的反射脉冲实现测距。离线测距法的最大问题是：往往有些电缆烧结故障难以在高压脉冲的冲击作用下再现，致使此种离线情况下注入高压脉冲的故障测距失败。此外，多次注入高压脉冲，会伤及电缆中绝缘有缺陷的部分，影响整根电缆的运行可靠性和电缆寿命。

(3)S注入法

S注入法是利用线路的某一相发生接地短路时，通过短接原边向线路注入信号。此时，故障相的电压互感器PT向接地点处发射一个电流信号，该信号会从接地点处流入大地，然后通过跟踪该信号就可以确定故障发生于哪一相并找出故障点，实现故障点的定位。该方法的缺点是：流入大地的电流信号的强弱与电压互感器PT的功率有关，功率越小则信号越弱，难以跟踪；过度电阻较大时，由于分布电容的作用，致使流入大地的电流产生分流，进一步削弱了电流信号的强度；若在接地点处产生了电弧，则流入大地的电流信号将不再具备连续性的特点，因而也难以追踪其踪迹，致使此方法失效。因此，该方法也不是用于自闭贯通线的故障定位的好方法。

(4)故障区段查找法

故障区段查找法主要是利用自动化馈线终端FTU，该馈线终端FTU具有测量和通信功能，可以检测各分段开关、出线开关内的电气量，然后将测得的数据远程报给控制中心，控制中心进行分析和处理，从而确定故障类型及故障区间，完成故障定位。该方法的缺点是只能判断故障区间，误差较大，精度不能满足实际要求。