CN107688136B - 一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法 - Google Patents

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CN107688136B CN201710640154.0A CN201710640154A CN107688136B CN 107688136 B CN107688136 B CN 107688136B CN 201710640154 A CN201710640154 A CN 201710640154A CN 107688136 B CN107688136 B CN 107688136B
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Abstract

本发明公开了一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，包括：利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常，若输电线路正常，则判断输电线路无接地点；否则，进入下一步；当输电线路无断点时，则判断输电线路有接地点，通过计算输电线路三相的直流电阻来进一步确定输电线路接地点所在的相线，并设定为接地故障相线；定位接地点，并根据定位结果对输电线路开展现场巡线从而将接地点解除；重复上述步骤，直到所有接地点均解除。

Description

一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法
技术领域
本发明属于输电线路接地点领域，尤其涉及一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法。
背景技术
电力线路架设施工过程中，为确保施工人员人身安全，避免相邻线路感应电压的影响，需就近挂接地线将线路接地。线路施工完成后，需将接地线逐一拆除为输电线路参数测试及投运做好准备。然而在实际工作中，常出现线路上遗漏挂接地线的情况，导致线路存在接地点，使得后续工作无法开展。
特高压长距离输电线路由于线路输送距离远，标段多，杆塔途经地理环境复杂，且杆塔较高，遗漏挂接地线不容易被发现，从而导致接地点的查找非常困难。因此，特高压长距离输电线路线路接地点的查找与定位具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，其能够快速准确地查找出特高压长距离输电线路上的所有接地点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，包括：
步骤1：利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常，若输电线路正常，则判断输电线路无接地点；否则，进入下一步；
步骤2：当初步判断出输电线路有接地点后，通过计算输电线路三相的直流电阻来进一步确定输电线路接地点所在的相线，并设定为接地故障相线；
步骤3：定位接地点，并根据定位结果对输电线路开展现场巡线从而将接地点解除；
所述定位接地点的过程为：将输电线路末端三相接地，接地点与接地故障相线的输电线路首端的距离l等于接地故障相线的输电线路的全长与故障比例系数的乘积；其中，故障比例系数为接地故障相线的全长输电线路的直流电阻R与接地故障相线的l段所对应的直流电阻r的比值；
步骤4：重复步骤1-步骤3，直到所有接地点均解除。
进一步的，在步骤1的利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常之前，还包括：输电线路末端三相彻底放电并悬空，即首先将被测的输电线路三相对地短接，以释放线路电容积累的静电荷，从而保证人身和设备安全。
进一步的，在所述步骤1中，三相绝缘电阻测量值的测量过程为：
打开输电线路任一相线的接地线，用兆欧表测量该相线的绝缘电阻及该相线分别对另外两个相线的绝缘电阻，测量后恢复接地线。
例如：打开A相接地线，用兆欧表测量A相绝缘电阻及A相对B相、C相绝缘电阻，测量后恢复接地线。其余两相测量方法与A相测量方法类似。
本发明利用兆欧表准确简单地测量出三相绝缘电阻测量值。
除了采用上述方法之外，还可以采用电流电压法进行测量。
进一步的，在所述步骤1中，若三相绝缘电阻测量值均在预设正常范围内，则初步判断输电线路正常，输电线路无接地点。
若输电线路正常，则可对其进行开展正常输电线路工作。
进一步的，在所述步骤1中，若将输电线路任一相线接地且其余相线悬空，在输电线路该相线的首端测量其绝缘电阻值，若该相线的绝缘电阻值为零，则判断该相线无断点。
例如：A相末端接地，其余悬空。首端分别对A相测绝缘，若A相绝缘为零，则A相无断开点；其余两相测量方法与A相测量方法类似。
进一步的，在所述步骤2中，若输电线路三相直流电阻测量计算结果不均衡，出现任一相直流电阻小于正常值，则判断该相有接地点。
本发明的该正常值为考虑仪器测量误差后的值。
进一步的，在所述步骤2中，采用电流电压法来计算输电线路三相的直流电阻。
例如：线路首端开路，末端三相短路接地，A、B相加直流电压UAB，测量A、B相回路中电流IAB，则：RAB＝UAB/IAB。
同样的操作，B、C相加直流电压UBC，测电流IBC，RBC＝UBC/IBC；
同样的操作，A、C相加直流电压UAC，测电流IAC，RAC＝UAC/IAC。
那么：RA＝(RAB+RAC-RBC)/2
RB＝(RAB+RBC-RAC)/2
RC＝(RBC+RAC-RAB)/2
式中：
RA—A相的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)；
RB—B相的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)；
RC—C相的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)；
RAB—A、B两相串联的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)，其值等于所加直流电压UAB与测量电流IAB的比值再扣除首末端引线电阻后的值；
RBC—B、C两相串联的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)，其值等于所加直流电压UBC与测量电流IBC的比值再扣除首末端引线电阻后的值；
RCA—C、A两相串联的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)，其值等于所加直流电压UCA与测量电流ICA的比值再扣除首末端引线电阻后的值。
进一步的，在所述步骤2和步骤3中的直流电阻均利用直流电阻折算方法，将其折算到20℃时的直流电阻。
假定测量计算时间段内室外温度恒定，并在测量过程中消除首端测量引线的直流电阻影响。若测量时间段内，室外温度变化较大，则所有直流电阻测量计算值均需依照上述直流电阻折算方法折算到20℃时的直流电阻。
以A相直流电阻为例：
Figure BDA0001365724430000031
式中：
RA20—折算到20℃时的A相直流电阻，单位为欧姆(Ω)；
t—首末端平均温度，单位为摄氏度(℃)；
β—被试线路的电阻温升系数，单位为1/摄氏度(1/℃)；对于铝，β＝0.0036(1/℃)。
RB20、RC20测量结果的折算方法同RA20。
RB20、RC20分别为折算到20℃时的B相直流电阻和C相直流电阻，单位均为欧姆(Ω)。
进一步的，在所述步骤3中，接地故障相线的全长输电线路的直流电阻R等于另外正常两相输电线路串联的直流电阻值的1/2。
进一步的，在所述步骤3中，接地故障相线的l段所对应的直流电阻r等于施加于接地故障相线的直流电压源与接地故障相线流过的直流电流作商后，再减去接地故障相线上接地点的接地电阻。
具体在计算过程中，接地故障相线上接地点的接地电阻可取设计地网接地电阻值来替代。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常，然后当判断电线路是异常且输电线路有接地点时，通过计算输电线路三相的直流电阻来进一步确定输电线路接地点所在的相线，再进行定位接地点，并根据定位结果对输电线路开展现场巡线从而将接地点解除，从实现特高压长距离输电线路逐层排查，避免接地线遗漏的现象；
(2)本发明在定位接地点的过程中，将输电线路末端三相接地，接地点与接地故障相线的输电线路首端的距离l等于接地故障相线的输电线路的全长与故障比例系数的乘积；其中，故障比例系数为接地故障相线的全长输电线路的直流电阻R与接地故障相线的l段所对应的直流电阻r的比值，实现了快速准确地查找出特高压长距离输电线路上的所有接地点的目的。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法流程图。
图2是用兆欧表判断线路是否有接地点示意图。
图3是用兆欧表判断线路是否有断点示意图。
图4是直流电阻测量示意图。
图5是相间直流电阻测量计算示意图。
图6是异常相单点接地示意图。
图7是异常相多点接地示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1是本发明的一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法流程图。
如图1所示，本发明的特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，包括步骤1～步骤4。
具体地，步骤1：利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常，若输电线路正常，则判断输电线路无接地点；否则，进入下一步。
在具体实施过程中，在步骤1的利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常之前，还包括：输电线路末端三相彻底放电并悬空，即首先将被测的输电线路三相对地短接，以释放线路电容积累的静电荷，从而保证人身和设备安全。
也就是，被测的特高压交流输电线路开展线路参数测试工作前，要求该输电线路接地点全部拆除具备带电运行条件。
在具体实施过程中，三相绝缘电阻测量值的测量过程为：
打开输电线路任一相线的接地线，用兆欧表测量该相线的绝缘电阻及该相线分别对另外两个相线的绝缘电阻，测量后恢复接地线。
例如：如图2所示，打开A相接地线，用兆欧表测量A相绝缘电阻及A相对B相、C相绝缘电阻，测量后恢复接地线。其余两相测量方法与A相测量方法类似。
本发明利用兆欧表准确简单地测量出三相绝缘电阻测量值。
除了采用上述方法之外，还可以采用电流电压法进行测量。
(1)判断输电线路是否有接地点。
在所述步骤1中，若三相绝缘电阻测量值均在预设正常范围内，则初步判断输电线路正常，输电线路无接地点。
若输电线路正常，则可对其进行开展正常输电线路工作。
如果试验现场核对相序测绝缘电阻时，发现该输电线路A、B相输电线路绝缘电阻正常，C相绝缘电阻异常，在C相输电线路对测开路时摇绝缘，绝缘电阻为0Ω。初步判断C相输电线路连接异常。
(2)判断输电线路是否有断点。
在所述步骤1中，若将输电线路任一相线接地且其余相线悬空，在输电线路该相线的首端测量其绝缘电阻值，若该相线的绝缘电阻值为零，则判断该相线无断点。
例如：如图3所示，A相末端接地，其余悬空。首端分别对A相测绝缘，若A相绝缘为零，则A相无断开点；其余两相测量方法与A相测量方法类似。
步骤2：当初步判断输电线路有接地点后，通过计算输电线路三相的直流电阻来进一步确定输电线路接地点所在的相线，并设定为接地故障相线。
在具体实施过程中，在所述步骤2中，若输电线路三相直流电阻测量计算结果不均衡，出现任一相直流电阻小于正常值，则判断该相有接地点。
其中，本发明的该正常值为考虑仪器测量误差后的值。
具体地，采用电流电压法来计算输电线路三相的直流电阻。
例如：如图4所示，线路首端开路，末端三相短路接地，A、B相加直流电压UAB，测量A、B相回路中电流IAB，则：RAB＝UAB/IAB。
同样的操作，B、C相加直流电压UBC，测电流IBC，RBC＝UBC/IBC；
同样的操作，A、C相加直流电压UAC，测电流IAC，RAC＝UAC/IAC。
那么：RA＝(RAB+RAC-RBC)/2
RB＝(RAB+RBC-RAC)/2
RC＝(RBC+RAC-RAB)/2
式中：
RA—A相的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)；
RB—B相的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)；
RC—C相的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)；
RAB—A、B两相串联的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)，其值等于所加直流电压UAB与测量电流IAB的比值再扣除首末端引线电阻后的值；
RBC—B、C两相串联的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)，其值等于所加直流电压UBC与测量电流IBC的比值再扣除首末端引线电阻后的值；
RCA—C、A两相串联的直流电阻值，单位为欧姆(Ω)，其值等于所加直流电压UCA与测量电流ICA的比值再扣除首末端引线电阻后的值。
例如：对侧三相短接接地，通过对该输电线路加直流电压，测出直流电流后，分析计算后得出RAB＝3.48Ω，RBC＝2.901Ω，RCA＝2.816Ω。通过分析可知，若三相直流电阻平衡，则应有RAB≈RBC≈RCA，且RAB、RBC和RCA三者之间的偏离值不超过5％。而此处RBC≈RCA＜RAB，且偏离相对值很大，远超过5％。
输电线路末端三相接地，分别对三相输电线路测试其对地直流电阻。分相在首端施加直流电压，测得直流电流，扣除测试引线电阻后，得出该输电线路三相对地直流电阻分别为：RA＝1.581Ω，RB＝1.577Ω，RC＝1.29Ω，假定三相输电线路接地电阻大小相等且数值较小可以忽略，则可以看出RA≈RB＞RC，该输电线路C相对地直流电阻偏离A、B两相。
输电线路末端三相开路，分相在首端施加直流电压，测试线路直流电流。得出A相无电流，B相无电流，C相有电流，且电压与电流比值为1.142。可以看出C相有接地点构成测试回路，进一步验证了该相有接地点的判断。
通过以上测试分析可知：
(1)A、B相绝缘电阻正常，C相绝缘电阻异常，初步判断C相有接地点。
(2)测试回路间直流电阻，有RBC≈RCA＜RAB，验证包含C相的回路因存在接地点导致回路间直流电阻减小。
(3)测试单回输电线路直流电阻，有RA≈RB＞RC，进一步验证了C相因存在接地点导致其直流电阻减小。
(4)输电线路末端三相开路，分相在首端施加直流电压，测试线路直流电流。有A相无电流，B相无电流，C相有电流，即只可测出该工况下的C相直流电阻，进一步验证了C相有接地点。
在该步骤的直流电阻均利用直流电阻折算方法，将其折算到20℃时的直流电阻。
其中，假定测量计算时间段内室外温度恒定，并在测量过程中消除首端测量引线的直流电阻影响。若测量时间段内，室外温度变化较大，则所有直流电阻测量计算值均需依照上述直流电阻折算方法折算到20℃时的直流电阻。
以A相直流电阻为例：
Figure BDA0001365724430000071
式中：
RA20—折算到20℃时的A相直流电阻，单位为欧姆(Ω)；
t—首末端平均温度，单位为摄氏度(℃)；
β—被试线路的电阻温升系数，单位为1/摄氏度(1/℃)；对于铝，β＝0.0036(1/℃)。
RB20、RC20测量结果的折算方法同RA20。
RB20、RC20分别为折算到20℃时的B相直流电阻和C相直流电阻，单位均为欧姆(Ω)。
步骤3：定位接地点，并根据定位结果对输电线路开展现场巡线从而将接地点解除。
该步骤中接地点的定位原理为：
(一)假定接地故障相线为C相，且C相输电线路有一个接地点。
步骤3.1.1，末端三相接地，首端A、B相间施加直流电压源UAB，测试输电线路A相、B相间的直流电流IAB，示意图见图5。根据架空输电线路三相对称架线的概况判断正常状态下三相输电线路的直流电阻RA≈RB≈RC，其中，RA、RB和RC三者之间的偏差值不超过5％约等成立。忽略测试引线接触电阻后，则有：
Figure BDA0001365724430000072
其中，R末端引线为单相引线的引线直流电阻。
有：C相输电线路直流电阻为
Figure BDA0001365724430000081
其中，RA、RB和RC三者之间的偏差值不超过5％约等成立。
步骤3.1.2，C相输电线路末端打开，A、B相接地，测试C相输电线路在线路中间带接地点的C相直流电阻r，示意图见图6。
忽略测试引线接触电阻，则有：
Figure BDA0001365724430000082
其中，r为l段C相输电线路对应的直流电阻，UC为施加于C相的直流电压源，IC为C相流过的直流电流。
R接地1为C相线路中间接地点的接地电阻，计算中可取设计地网接地电阻值来替代。
步骤3.1.3，定位计算。根据以上计算结果则推导出：
Figure BDA0001365724430000083
其中，l为线路中间接地点离线路首端的距离，L为C相输电线路的全长。
(二)假定接地故障相线为C相，且C相输电线路有两个及以上接地点。
步骤3.2.1,末端三相接地，测试输电线路A相、B相直流电阻RAB，示意图见图5。在三相正常的情况下，根据架空输电线路三相对称架线的概况判断三相输电线路的直流电阻RA≈RB≈RC，有：C相直流电阻为
Figure BDA0001365724430000084
其中，RA、RB和RC三者之间的偏差值不超过5％约等号成立。
步骤3.2.2，末端C相打开，A、B相接地，测试输电线路在线路中间带接地点的C相直流电阻RC1，示意图见图7。
忽略测试引线接触电阻，则有：
Figure BDA0001365724430000085
其中，R接地1为C相线路中间接地点1的接地电阻，R接地2为C相线路中间接地点2的接地电阻，RC2为L2段输电线路对应的直流电阻，R接地n为C相线路中间接地点n的接地电阻，RCn为Ln段输电线路对应的直流电阻。由于R接地1//(RC2+R接地2)//......//(RCn+R接地n)＜R接地1，R接地1值很小，可忽略。
故有：
Figure BDA0001365724430000091
RC1为L1段输电线路对应的直流电阻。
步骤3.2.3，定位计算。根据以上计算结果则推导出：
Figure BDA0001365724430000092
其中L1为线路中间接地点离线路首端的距离，L为C相输电线路的全长。
综上所述，定位接地点的过程为：
将输电线路末端三相接地，接地点与接地故障相线的输电线路首端的距离l等于接地故障相线的输电线路的全长与故障比例系数的乘积；其中，故障比例系数为接地故障相线的全长输电线路的直流电阻R与接地故障相线的l段所对应的直流电阻r的比值。
在该步骤中的直流电阻也均利用直流电阻折算方法，将其折算到20℃时的直流电阻。
假定测量计算时间段内室外温度恒定，并在测量过程中消除首端测量引线的直流电阻影响。若测量时间段内，室外温度变化较大，则所有直流电阻测量计算值均需依照上述直流电阻折算方法折算到20℃时的直流电阻。
以A相直流电阻为例：
Figure BDA0001365724430000093
式中：
RA20—折算到20℃时的A相直流电阻，单位为欧姆(Ω)；
t—首末端平均温度，单位为摄氏度(℃)；
β—被试线路的电阻温升系数，单位为1/摄氏度(1/℃)；对于铝，β＝0.0036(1/℃)。
RB20、RC20测量结果的折算方法同RA20。
RB20、RC20分别为折算到20℃时的B相直流电阻和C相直流电阻，单位均为欧姆(Ω)。
步骤4：重复步骤1-步骤3，直到所有接地点均解除。
现场巡线将接地点1对应的地线解除。考虑直流电阻仪测量误差及计算误差，而单位长度特高压输电线路直流电阻值非常小，巡线需在定位点前后20km内进行。该接地点解除后，通过测量绝缘电阻等方法判断线路是否所有接地点均解除，若是，开展正常输电线路工作；若否，重复以上步骤，直到所有接地点均解除。
本发明利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常，然后当判断电线路是异常且输电线路有接地点时，通过计算输电线路三相的直流电阻来进一步确定输电线路接地点所在的相线，再进行定位接地点，并根据定位结果对输电线路开展现场巡线从而将接地点解除，从实现特高压长距离输电线路逐层排查，避免接地线遗漏的现象；
本发明在定位接地点的过程中，将输电线路末端三相接地，接地点与接地故障相线的输电线路首端的距离l等于接地故障相线的输电线路的全长与故障比例系数的乘积；其中，故障比例系数为接地故障相线的全长输电线路的直流电阻R与接地故障相线的l段所对应的直流电阻r的比值，实现了快速准确地查找出特高压长距离输电线路上的所有接地点的目的。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，其特征在于，包括：
步骤1：利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常，若输电线路正常，则判断输电线路无接地点；否则，进入下一步；
步骤2：当初步判断输电线路有接地点后，通过计算输电线路三相的直流电阻来进一步确定输电线路接地点所在的相线，并设定为接地故障相线；
步骤3：定位接地点，并根据定位结果对输电线路开展现场巡线从而将接地点解除；
所述定位接地点的过程为：将输电线路末端三相接地，接地点与接地故障相线的输电线路首端的距离等于接地故障相线的输电线路的全长与故障比例系数的乘积；其中，故障比例系数为接地故障相线的l段所对应的直流电阻r与接地故障相线的全长输电线路的直流电阻R的比值；
步骤4：重复步骤1-步骤3，直到所有接地点均解除；
在所述步骤1中，三相绝缘电阻测量值的测量过程为：
打开输电线路任一相线的接地线，用兆欧表测量该相线的绝缘电阻及该相线分别对另外两个相线的绝缘电阻，测量后恢复接地线；
在所述步骤1中，若三相绝缘电阻测量值均在预设正常范围内，则初步判断输电线路正常，输电线路无接地点；
在所述步骤2中，若输电线路三相直流电阻测量计算结果不均衡，出现任一相直流电阻小于正常值，则判断该相有接地点；
在所述步骤2和步骤3中的直流电阻均利用直流电阻折算方法，将其折算到20℃时的直流电阻；
在所述步骤3中，接地故障相线的l段所对应的直流电阻r等于施加于接地故障相线的直流电压源与接地故障相线流过的直流电流作商后，再减去接地故障相线上接地点的接地电阻；
所述直流电阻折算方法，将其折算到20℃时的直流电阻；具体为：
Figure FDA0002493925690000011
式中：i＝A，B，C；Ri20—折算到20℃时的i相直流电阻，单位为欧姆；t—首末端平均温度，单位为摄氏度；β—被试线路的电阻温升系数，单位为1/摄氏度；
利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常，然后当判断电线路是异常且输电线路有接地点时，通过计算输电线路三相的直流电阻来进一步确定输电线路接地点所在的相线，再进行定位接地点，并根据定位结果对输电线路开展现场巡线从而将接地点解除，实现特高压长距离输电线路逐层排查，避免接地线遗漏的现象。
2.如权利要求1所述的一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，其特征在于，在步骤1的利用三相绝缘电阻测量值来初步判断输电线路是否连接正常之前，还包括：输电线路末端三相彻底放电并悬空，即首先将被测的输电线路三相对地短接，以释放线路电容积累的静电荷，从而保证人身和设备安全。
3.如权利要求1所述的一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，其特征在于，在所述步骤1中，若将输电线路任一相线接地且其余相线悬空，在输电线路该相线的首端测量其绝缘电阻值，若该相线的绝缘电阻值为零，则判断该相线无断点。
4.如权利要求1所述的一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，其特征在于，在所述步骤2中，采用电流电压法来计算输电线路三相的直流电阻。
5.如权利要求1所述的一种特高压长距离输电线路接地点判断与定位方法，其特征在于，在所述步骤3中，接地故障相线的全长输电线路的直流电阻R等于另外正常两相输电线路串联的直流电阻值的1/2。
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