CN105158637A - 一种配电网多分支线路的故障行波定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网多分支线路的故障行波定位方法，其通过在受检测配电线路的主干线路首端、主干线路末端以及各条分支线路的末端分别安装行波记录装置，并用各个行波记录装置采集首端、末端基准行波信号和故障行波信号分别首次到达主干线路首端、末端以及各条分支线路末端的时间，依据行波按线路最短路径传输理论和线路故障时的行波传输特性，通过以不同次序将各条分支线路分别按第一和第二条件公式进行判断，从而准确快速的确定配电网多分支线路的故障区间，再通过双端行波故障定位公式进行计算即可精确定位线路的故障点位置。本发明具有故障定位快速、准确、计算量小的优点，有助于缩短停电时间、减小停电范围，提高配电网的供电可靠性。

Description

一种配电网多分支线路的故障行波定位方法

技术领域

本发明涉及一种配电网多分支线路的故障行波定位方法。

背景技术

国内外对输电线路的故障行波检测与定位研究较多，而对配电线路研究较少。配电网结构复杂、运行方式多变、线路分支众多、故障频繁。配电网一般采用中性点非有效接地方式，接地故障电流小、电容电流影响大。现有故障指示器无法检测和定位中性点非有效接地配电网接地故障，；而广泛应用于输电网的行波检测与定位技术主要是采用双端定位算法，在配电网多分支线路上无法实现故障区段定位，故障点准确定位更是无从谈起。因此，迫切需要研究适用于配电网准确、可靠的故障定位新方法，实现配电网故障快速隔离，缩短供电恢复时间，减小停电范围，提高供电可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种配电网多分支线路的故障行波定位方法。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种配电网多分支线路的故障行波定位方法，包括：

步骤一，在受检测配电线路的主干线路首端、主干线路末端以及N条分支线路的末端分别安装行波记录装置，并且，将该N条分支线路按分支线路在主干线路的分支点达到主干线路首端的距离以由近到远的顺序依次编号为第1至第N条分支线路，其中，N为正整数，各台行波记录装置之间时间同步；

步骤二，对受检测配电线路的主干线路首端断路器进行合闸送电，以此在受检测配电线路中产生首端基准行波信号，并且，用所述各台波记录装置分别记录所述首端基准行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t₀、首次到达所述主干线路末端的时间t_m以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t₁,t₂,…,t_N-1,t_N；

步骤三，利用行波发生器在受检测配电线路的主干线路末端注入行波信号，以此在受检测配电线路中产生末端基准行波信号，并且，用所述各台波记录装置分别记录所述末端基准行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t′₀、首次到达所述主干线路末端的时间t′_m以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t′₁,t′₂,…,t′_N-1,t′_N；

步骤四，在受检测配电线路发生故障时，用所述各台波记录装置分别记录故障行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t_0f、首次到达所述主干线路末端的时间t_mf以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t_1f,t_2f,…,t_(N-1)f,t_Nf；

步骤五，从第1条到第N条分支线路依次按以下第一条件公式进行判断，将最先符合第一条件公式的分支线路编号记为n1，并且，从第N条到第1条分支线路依次按以下第二条件公式进行判断，将最先符合第二条件公式的分支线路编号记为n2：

$\left|\frac{\left|t_{nf}-t_{0f}\right|-\left|t_n^{\′}-t_0^{\′}\right|}{\left|t_n^{\′}-t_0^{\′}\right|}\right|>R_{set}$ (第一条件公式)

$\left|\frac{\left|t_{nf}-t_{mf}\right|-\left|t_n-t_m\right|}{\left|t_n-t_m\right|}\right|>R_{set}$ (第二条件公式)

其中，n＝1,2,...,N且为所述分支线路的编号，t_nf为所述故障行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，t′_n为所述末端基准行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，t_n为所述首端基准行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，R_set为依据所述各个行波记录装置之间的行波时间记录误差选取的整定值，该整定值R_set过大会造成无法定位故障点，R_set过小则会导致误选故障区间，本申请优选该整定值R_set的取值范围为0.08至0.15；

步骤六，依据步骤五的结果对受检测配电线路进行故障定位：若n1≠n2，则判断受检测配电线路的故障发生在主干线路上；若n1＝n2，则判断受检测配电线路的故障发生在第n1条分支线路上。

作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤六中，当判断受检测配电线路的故障发生在主干线路上时，按定位受检测配电线路的故障点；其中，L_f1为位于主干线路上的故障点与第n1条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_n1f为所述故障行波信号首次到达第n1条所述分支线路末端的时间，t_n2f为所述故障行波信号首次到达第n2条所述分支线路末端的时间，v为行波传输速度，l₁为第n1条所述分支线路末端与第n2条所述分支线路末端之间的最短路径长度。

作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤六中，当判断受检测配电线路的故障发生在第n1条分支线路上时，按或者定位受检测配电线路的故障点；其中，L_f2为位于第n1条分支线路上的故障点与第n1条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_(1+n1)f为所述故障行波信号首次到达第(1+n1)条所述分支线路末端的时间，l₂为第n1条所述分支线路末端与第(1+n1)条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_(-1+n1)f为所述故障行波信号首次到达第(-1+n1)条所述分支线路末端的时间，l₂′为第n1条所述分支线路末端与第(-1+n1)条所述分支线路末端之间的最短路径长度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在受检测配电线路的主干线路首端、主干线路末端以及N条分支线路的末端分别安装行波记录装置，并用各个行波记录装置采集首端基准行波信号、末端基准行波信号和故障行波信号分别首次到达主干线路首端、主干线路末端以及N条分支线路末端的时间，依据行波按线路最短路径传输理论和线路故障时的行波传输特性，通过以不同次序将各条分支线路分别按第一条件公式和第二条件公式进行判断，从而准确快速的确定配电网多分支线路的故障区间，再通过双端行波故障定位公式进行计算即可精确定位线路的故障点位置；

综上所述，本发明能够适用于配电网的多分支线路的故障定位，具有故障定位快速、准确、计算量小的优点，有助于缩短停电时间、减小停电范围，提高配电网的供电可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的配电网多分支线路的故障行波定位方法的流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的配电网多分支线路的故障行波定位方法，包括：

步骤一，在受检测配电线路的主干线路首端、主干线路末端以及N条分支线路的末端分别安装行波记录装置，并且，将该N条分支线路按分支线路在主干线路的分支点达到主干线路首端的距离以由近到远的顺序依次编号为第1至第N条分支线路，其中，N为正整数，各台行波记录装置之间时间同步。

步骤二，对受检测配电线路的主干线路首端断路器进行合闸送电，以此在受检测配电线路中产生首端基准行波信号，并且，用所述各台波记录装置分别记录所述首端基准行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t₀、首次到达所述主干线路末端的时间t_m以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t₁,t₂,…,t_N-1,t_N。

步骤三，利用行波发生器在受检测配电线路的主干线路末端注入行波信号，以此在受检测配电线路中产生末端基准行波信号，并且，用所述各台波记录装置分别记录所述末端基准行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t′₀、首次到达所述主干线路末端的时间t′_m以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t′₁,t′₂,…,t′_N-1,t′_N。

步骤四，在受检测配电线路发生故障时，用所述各台波记录装置分别记录故障行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t_0f、首次到达所述主干线路末端的时间t_mf以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t_1f,t_2f,…,t_(N-1)f,t_Nf。

步骤五，从第1条到第N条分支线路依次按以下第一条件公式进行判断，将最先符合第一条件公式的分支线路编号记为n1，并且，从第N条到第1条分支线路依次按以下第二条件公式进行判断，将最先符合第二条件公式的分支线路编号记为n2：

$\left|\frac{\left|t_{nf}-t_{0f}\right|-\left|t_n^{\′}-t_0^{\′}\right|}{\left|t_n^{\′}-t_0^{\′}\right|}\right|>R_{set}$ (第一条件公式)

$\left|\frac{\left|t_{nf}-t_{mf}\right|-\left|t_n-t_m\right|}{\left|t_n-t_m\right|}\right|>R_{set}$ (第二条件公式)

其中，n＝1,2,...,N且为所述分支线路的编号，t_nf为所述故障行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，t′_n为所述末端基准行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，t_n为所述首端基准行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，R_set为依据所述各个行波记录装置之间的行波时间记录误差选取的整定值，该整定值R_set过大会造成无法定位故障点，R_set过小则会导致误选故障区间，本申请优选该整定值R_set的取值范围为0.08至0.15。

步骤六，依据步骤五的结果对受检测配电线路进行故障定位：若n1≠n2，则判断受检测配电线路的故障发生在主干线路上，并按双端行波故障定位公式即定位受检测配电线路的故障点；若n1＝n2，则判断受检测配电线路的故障发生在第n1条分支线路上，并按双端行波故障定位公式即或者定位受检测配电线路的故障点。

其中，L_f1为位于主干线路上的故障点与第n1条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_n1f为所述故障行波信号首次到达第n1条所述分支线路末端的时间，t_n2f为所述故障行波信号首次到达第n2条所述分支线路末端的时间，v为行波传输速度，l₁为第n1条所述分支线路末端与第n2条所述分支线路末端之间的最短路径长度；L_f2为位于第n1条分支线路上的故障点与第n1条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_(1+n1)f为所述故障行波信号首次到达第(1+n1)条所述分支线路末端的时间，l₂为第n1条所述分支线路末端与第(1+n1)条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_(-1+n1)f为所述故障行波信号首次到达第(-1+n1)条所述分支线路末端的时间，l₂′为第n1条所述分支线路末端与第(-1+n1)条所述分支线路末端之间的最短路径长度。

本发明的故障行波定位方法的原理为：

配电网故障时，故障点产生暂态行波信号，由故障点传上整个配电网，即故障行波在故障线路上传播的路径为：由故障点按线路最短路径传输到故障线路的各个分支，线路首端、末端以及各个分支末端安装的行波记录装置记录行波到达时间；

当故障发生分支线路上，行波从故障分支在主干线路的分支点(简称故障分支点)往左传输的路径与末端基准行波路径一致，因此，故障分支点左边的所有分支末端行波到达的时间与线路首端行波达到的时间之间的差值，在分支线路发生故障和末端注入行波两个情况下应该相等。而故障分支点右边所有线路包括故障分支线路，行波往左的传输路径就与末端基准行波路径不同，时间差肯定也不同。同样，行波从故障分支点往右传输的路径与首端基准行波路径一致，因此，故障分支点右边的行波到达所有分支末端的时间与行波达到线路首端的时间之间的差值，在分支线路发生故障和首端注入行波两个情况下应该相等。而故障分支点左边所有线路包括故障分支线路，行波往右的传输路径就与首端基准行波路径不同，时间差也不同。因此，当分支线路故障时，满足第一条件公式和第二条件公式的分支线路肯定为同一条线路。

同样，当故障发生主干线路上，行波从故障点往左传输的路径与末端基准行波路径一致，而故障点右边所有线路，行波往左的传输路径与末端基准行波路径不同；行波从故障点往右传播的路径与首端基准行波路径一致，而故障点左边所有线路，行波往右的传输路径与首端基准行波路径不同。因此，满足第一条件公式的分支线路为故障点左边第一条分支线路，满足第二条件公式的分支线路为故障点右边的第一条分支线路，故障点在两条分支线路在主干线路的两个分支点之间。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种配电网多分支线路的故障行波定位方法，包括：

步骤一，在受检测配电线路的主干线路首端、主干线路末端以及N条分支线路的末端分别安装行波记录装置，并且，将该N条分支线路按分支线路在主干线路的分支点达到主干线路首端的距离以由近到远的顺序依次编号为第1至第N条分支线路，其中，N为正整数，各台行波记录装置之间时间同步；

步骤二，对受检测配电线路的主干线路首端断路器进行合闸送电，以此在受检测配电线路中产生首端基准行波信号，并且，用所述各台波记录装置分别记录所述首端基准行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t₀、首次到达所述主干线路末端的时间t_m以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t₁,t₂,…,t_N-1,t_N；

步骤三，利用行波发生器在受检测配电线路的主干线路末端注入行波信号，以此在受检测配电线路中产生末端基准行波信号，并且，用所述各台波记录装置分别记录所述末端基准行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t′₀、首次到达所述主干线路末端的时间t′_m以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t′₁,t′₂,…,t′_N-1,t′_N；

步骤四，在受检测配电线路发生故障时，用所述各台波记录装置分别记录故障行波信号首次到达所述主干线路首端的时间t_0f、首次到达所述主干线路末端的时间t_mf以及所述首次到达所述第1至第N条分支线路末端的时间t_1f,t_2f,…,t_(N-1)f,t_Nf；

步骤五，从第1条到第N条分支线路依次按以下第一条件公式进行判断，将最先符合第一条件公式的分支线路编号记为n1，并且，从第N条到第1条分支线路依次按以下第二条件公式进行判断，将最先符合第二条件公式的分支线路编号记为n2：

$\left|\frac{\left|t_{nf}-t_{0f}\right|-\left|t_n^{\′}-t_0^{\′}\right|}{\left|t_n^{\′}-t_0^{\′}\right|}\right|>R_{set}$ (第一条件公式)

$\left|\frac{\left|t_{nf}-t_{mf}\right|-\left|t_n-t_m\right|}{\left|t_n-t_m\right|}\right|>R_{set}$ (第二条件公式)

其中，n＝1,2,…,N且为所述分支线路的编号，t_nf为所述故障行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，t′_n为所述末端基准行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，t_n为所述首端基准行波信号首次到达第n条所述分支线路末端的时间，R_set为依据所述各个行波记录装置之间的行波时间记录误差选取的整定值；

步骤六，依据步骤五的结果对受检测配电线路进行故障定位：若n1≠n2，则判断受检测配电线路的故障发生在主干线路上；若n1＝n2，则判断受检测配电线路的故障发生在第n1条分支线路上。

2.根据权利要求1所述的故障行波定位方法，其特征在于：所述的步骤五中，所述整定值R_set的取值范围为0.08至0.15。

3.根据权利要求1或2所述的故障行波定位方法，其特征在于：所述的步骤六中，当判断受检测配电线路的故障发生在主干线路上时，按定位受检测配电线路的故障点；其中，L_f1为位于主干线路上的故障点与第n1条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_n1f为所述故障行波信号首次到达第n1条所述分支线路末端的时间，t_n2f为所述故障行波信号首次到达第n2条所述分支线路末端的时间，v为行波传输速度，l₁为第n1条所述分支线路末端与第n2条所述分支线路末端之间的最短路径长度。

4.根据权利要求3所述的故障行波定位方法，其特征在于：所述的步骤六中，当判断受检测配电线路的故障发生在第n1条分支线路上时，按或者定位受检测配电线路的故障点；其中，L_f2为位于第n1条分支线路上的故障点与第n1条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_(1+n1)f为所述故障行波信号首次到达第(1+n1)条所述分支线路末端的时间，l₂为第n1条所述分支线路末端与第(1+n1)条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_(-1+n1)f为所述故障行波信号首次到达第(-1+n1)条所述分支线路末端的时间，l′₂为第n1条所述分支线路末端与第(-1+n1)条所述分支线路末端之间的最短路径长度。

5.根据权利要求1或2所述的故障行波定位方法，其特征在于：所述的步骤六中，当判断受检测配电线路的故障发生在第n1条分支线路上时，按或者定位受检测配电线路的故障点；其中，L_f2为位于第n1条分支线路上的故障点与第n1条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_(1+n1)f为所述故障行波信号首次到达第(1+n1)条所述分支线路末端的时间，l₂为第n1条所述分支线路末端与第(1+n1)条所述分支线路末端之间的最短路径长度，t_(-1+n1)f为所述故障行波信号首次到达第(-1+n1)条所述分支线路末端的时间，l′₂为第n1条所述分支线路末端与第(-1+n1)条所述分支线路末端之间的最短路径长度。