[发明专利]一种架空-电缆混合线路故障快速定位装及定位方法

权利要求书

1.一种架空-电缆混合线路故障快速定位装的定位方法，其特征在于，包括用于定位架空-电缆混合线路、监测装置和数据分析单元，所述架空-电缆混合线路包括架空线段(1)、电缆线段(2)和架空-电缆结合部(3)，所述监测装置包括第一现场监测单元(4)和第二现场监测单元(5)，

所述架空线段(1)和电缆线段(2)均为包括A相线路、B相线路和C相线路的三相线路，架空线段(1)中三相线路分别标记为A1、B1、C1，电缆线段(2)中三相线路分别标记为A2、B2、C2，在所述架空线段(1)的三相线路A1、B1、C1上分别对应安装有电流互感器CTA1、CTB1、CTC1，在所述电缆线段(2)的三相线路A2、B2、C2上分别对应安装有电流互感器CTA2、CTB2、CTC2，在所述架空线段(1)的三相线路A1、B1、C1上分别对应安装有电压互感器PTA1、PTB1、PTC1，在所述电缆线段(2)的三相线路A2、B2、C2上分别对应安装有电压互感器PTA2、PTB2、PTC2，在架空线段(1)的A1相线路的端部安装有工频信号互感器CT1，在电缆线段(2)的A2相线路的端部安装有工频信号互感器CT2，

所述电流互感器CTA1、CTB1、CTC1、电压互感器PTA1、PTB1、PTC1及工频信号互感器CT1的信号输出端均与第一现场监测单元(4)的信号采集端通过信号线缆相连；所述电流互感器CTA2、CTB2、CTC2、电压互感器PTA2、PTB2、PTC2及工频信号互感器CT2的信号输出端均与第二现场监测单元(5)的信号采集端通过信号线缆相连，

所述第一现场监测单元(4)和第二现场监测单元(5)均通过网络将监测数据传输至数据分析单元(6)，所述数据分析单元(6)对接收到的电流数据，电压数据，50HZ波形数据进行分析处理，判断线路是否发生短路故障，并在发生短路故障时，计算出故障发生的位置，并输出线路的故障位置；

所述工频信号互感器CT1通过相位波形对其监测的架空线段(1)故障瞬间的运行电流和运行电压信号经行相位校准，以达到信号同步；所述工频信号互感器CT2通过相位波形对其监测的电缆线段(2)故障瞬间的运行电流和运行电压信号经行相位校准，以达到信号同步；

该方法具体包括以下步骤：

步骤1，在所述架空线段(1)的三相线路A1、B1、C1上分别对应安装有电流互感器CTA1、CTB1、CTC1、电压互感器PTA1、PTB1、PTC1，在所述电缆线段(2)的三相线路A2、B2、C2上分别对应安装有电流互感器CTA2、CTB2、CTC2、电压互感器PTA1、PTB1、PTC1，在电缆线段(2)的A2相线路的端部安装有工频信号互感器CT2，

步骤2，分别将工频信号互感器CT1、CT2安装在架空线段(1)的A1相线路的端部和电缆线段(2)的A2相线路的端部，

步骤3，工频信号互感器CT1、运行电流互感器CTA1、CTB1、CTC1、运行电压互感器PTA1、PTB1、PTC1，及工频信号互感器CT2、运行电流互感器CTA2、CTB2、CTC2、电压互感器PTA1、PTB1、PTC1，分别通过信号线缆连接至对应的第一现场监测单元(4)和第二现场监测单元(5)，

步骤4，第一A/D采样单元(41)对输入的工频信号互感器CT1、运行电流互感器CTA1、CTB1、CTC1和运行电压互感器PTA1、PTB1、PTC1值进行采样，并转化为数字值：Ia1、Ib1、Ic1、Ua1、Ub1、Uc1，并通过第一数据传输单元(42)传输至数据分析单元(6)；第二A/D采样单元(51)对输入的工频信号互感器CT2、运行电流互感器CTA2、CTB2、CTC2和运行电压互感器PTA2、PTB2、PTC2值进行采样，并转化为数字值：Ia2、Ib2、Ic3、Ua2、Ub2、Uc2，并通过第二数据传输单元(52)传输至数据分析单元(6)，

步骤5，设定经验阈值为Imax，当A相线路发生短路故障时，在故障发生瞬间，通过电流互感器CTA1与工频信号互感器CT1的值，计算出架空线段(1)一端的相位偏差通过电流互感器CTA2与工频信号互感器CT2的值，计算出电缆线段(2)一端的相位偏差

步骤6，根据相位偏差计算线路两端经过校正的电压和电流信号：

步骤7，假设线路全长为l，架空线段(1)和电缆线段(2)接头位置与架空线段(1)的端头距离为x，短路故障位置与架空线段(1)的端头距离为f，根据故障线路的电气模型，分别根据线路两端的数据，计算故障点位置的电压值Uf1和Uf2，

根据架空线段(1)端参数计算：Uf1＝Ua1′coshγf-ZIa1′sinhγf，

根据电缆线段(2)端参数计算：

Uf2＝Ua2′coshγ(l-f)-ZIa2′sinhγ(l-f)，其中，Z为线路波阻抗，γ为线路传播常数，

步骤8，建立故障点位置电压等式：Uf1＝Uf2，

根据步骤7中计算公式可得：

Ua1′coshγf-ZIa1′sinhγf＝Ua2′coshγ(l-f)-ZIa2′sinhγ(l-f)，

步骤9，求解所述步骤8中的电压双曲方程，在区间[0，1]求得f的唯一解，从而获得故障点的位置f，

步骤10，对发生在B相线路和C相线路的短路故障，重复上述步骤5到步骤9的全过程，分别计算得到相应故障点的位置，并输出线路的故障位置。