CN108572301B - 基于三点电流采集的混合导线故障定位方法及系统 - Google Patents

基于三点电流采集的混合导线故障定位方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于三点电流采集的混合导线故障定位方法及系统，包括：在第一导线与第一母线的连接点布置第一检测点，在第一导线的中点布置第二检测点，在第一导线与第二导线的连接点布置第三检测点，分别计算两两检测点之间的电流偏离度；根据计算得到的电流偏移度判断故障点位于第一检测点与第二检测点之间、第二检测点与第三检测点之间，还是第二导线上。本发明解决了现有技术存在的缺陷，工作原理简单且计算准确，适用于存在两种不同阻抗特性的传输线路。

Description

基于三点电流采集的混合导线故障定位方法及系统
技术领域
本发明涉及输电线缆测试测量技术领域，具体地，涉及基于三点电流采集的混合导线故障定位方法及系统。
背景技术
传统的导线故障定位方法一般采用阻抗法，阻抗法通过测量故障发生后故障点到测量端之间的阻抗，然后利用线路参数建立故障定位方程，求解得到故障距离。这种方法多以线路集中参数模型为基础，原理简单，容易实现。这种方法受故障电阻、线路负荷、互感器误差和电源参数等因素的影响较大，实际应用效果并不理想，不适合现代高压长距离输电线路的要求。
由此，原理简单、准确度更高的采用行波法逐渐得到了广泛认同。行波法是根据波在传输线路上波阻抗不连续节点的反射特性来确定故障点的距离。按行波法的采集位置可以分为单端和双端两种。双端行波法是在线路双端检测故障产生的初始行波，利用行波到达双端的时间差和波速通过计算得到故障点距离；单端行波法是根据波的传输理论，在波速已知的情况下，利用故障产生的初始行波和故障点反射波到达检测点的时间差来计算故障点的位置。
然而，随着科技的进步，出现了架空线-电缆等混合导线，即一条线路上部分采用架空线，部分采用电缆线的混合结构。由于存在两种不同阻抗特性的传输线路，上述通过阻抗法和行波法进行故障定位的方法已经不适用这种架空线-电缆混合导线。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于三点电流采集的混合导线故障定位方法及系统。
根据本发明提供的一种基于三点电流采集的混合导线故障定位方法，包括：
电流偏离度检测步骤：在第一导线与第一母线的连接点布置第一检测点，在第一导线的中点布置第二检测点，在第一导线与第二导线的连接点布置第三检测点，分别计算两两检测点之间的电流偏离度；
故障区间判断步骤：根据计算得到的电流偏移度判断故障点位于第一检测点与第二检测点之间、第二检测点与第三检测点之间，还是第二导线上。
较佳的，对于位于第一检测点与第二检测点之间的故障点：
第一检测点检测到第一个行波波头的时间为t1，第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，则故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000021
L0为第一导线长度，v为行波在第一导线中的传播速度。
较佳的，对于位于第二检测点与第三检测点之间的故障点：
第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，第三检测点检测到第一个行波波头的时间为t3，则故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000022
L0为第一导线长度，v为行波在第一导线中的传播速度。
较佳的，对于位于第二导线上的故障点：
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相反，则故障点位于第二导线靠近第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000023
L0为第一导线长度，t1和t2分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v为行波在第二导线中的传播速度；
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相同，则故障点位于第二导线远离第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000024
L0为第一导线长度，L1为第二导线长度，t1和t2分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v为行波在第二导线中的传播速度；
较佳的，计算两两检测点之间的电流偏离度具体包括：定义L维欧式空间两点x(i)和y(i)，i＝1，2，…L，的偏离度
Figure BDA0001598474380000025
根据本发明提供的一种基于三点电流采集的混合导线故障定位系统，包括：
检测点：在第一导线与第一母线的连接点布置第一检测点，在第一导线的中点布置第二检测点，在第一导线与第二导线的连接点布置第三检测点，分别计算两两检测点之间的电流偏离度，每个检测点都为一组三相的装置，具有时间同步功能；
计算模块：与所有检测点通信连接，根据计算得到的电流偏移度判断故障点位于第一检测点与第二检测点之间、第二检测点与第三检测点之间，还是第二导线上。
较佳的，对于位于第一检测点与第二检测点之间的故障点：
第一检测点检测到第一个行波波头的时间为t1，第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，则故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000031
L0为第一导线长度，v为行波在第一导线中的传播速度。
较佳的，对于位于第二检测点与第三检测点之间的故障点：
第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，第三检测点检测到第一个行波波头的时间为t3，则故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000032
L0为第一导线长度，v为行波在第一导线中的传播速度。
较佳的，对于位于第二导线上的故障点：
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相反，则故障点位于第二导线靠近第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000033
L0为第一导线长度，t1和t2分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v为行波在第二导线中的传播速度；
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相同，则故障点位于第二导线远离第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000034
L0为第一导线长度，L1为第二导线长度，t1和t2分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v为行波在第二导线中的传播速度；
较佳的，计算两两检测点之间的电流偏离度具体包括：定义L维欧式空间两点x(i)和y(i)，i＝1，2，…L，的偏离度
Figure BDA0001598474380000035
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明解决了现有技术存在的缺陷，工作原理简单且计算准确，适用于存在两种不同阻抗特性的传输线路。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的工作原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，在本实施例中，混合导线的第一导线为架空线，第二导线为电缆，但本发明并不以此为限。本发明提供的一种基于三点电流采集的混合导线故障定位方法，包括：
电流偏离度检测步骤：在第一导线与第一母线的连接点布置第一检测点，在第一导线的中点布置第二检测点，在第一导线与第二导线的连接点布置第三检测点，分别计算两两检测点之间的电流偏离度。每处的检测点都为一组三相的装置，具有电流采集、数据处理、高精度时间同步和远距离通信的功能。
故障区间判断步骤：根据计算得到的电流偏移度判断故障点位于第一检测点与第二检测点之间、第二检测点与第三检测点之间，还是第二导线上。
根据电流偏离度的原理，当故障点位于电缆(第三区间)中时，三组检测点位于故障点的同侧，故障发生后流经他们的电流同为故障电流，因此这时三组检测点的电流偏离度较小。当故障点位于架空线上时，由于三组检测点分别位于故障点的两侧，所以：
1)当故障点位于第一区间中时，第二检测点至第三检测点测得的电流数据偏离度较低，而第一检测点至第二检测点、第一检测点至第三检测点之间测得的电流偏离度较大。
2)当故障点位于第二区间中时，第一检测点至第二检测点测得的电流数据偏离度较低，而第一检测点至第三检测点、第二检测点至第三检测点之间测得的电流偏离度较大。
对于位于第一检测点与第二检测点之间的故障点：
第一检测点检测到第一个行波波头的时间为t1，第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，则故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000041
L0为第一导线长度，v为行波在第一导线中的传播速度。
对于位于第二检测点与第三检测点之间的故障点：
第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，第三检测点检测到第一个行波波头的时间为t3，则故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000051
L0为第一导线长度，v为行波在第一导线中的传播速度。
对于位于第二导线上的故障点：
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相反，则故障点位于第二导线靠近第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000052
L0为第一导线长度，t1和t2分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v为行波在第二导线中的传播速度；
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相同，则故障点位于第二导线远离第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000053
L0为第一导线长度，L1为第二导线长度，t1和t2分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v为行波在第二导线中的传播速度；
计算两两检测点之间的电流偏离度具体包括：定义L维欧式空间两点x(i)和y(i)，i＝1，2，…L，的偏离度
Figure BDA0001598474380000054
在上述一种基于三点电流采集的混合导线故障定位方法的基础上，本发明还提供了一种基于三点电流采集的混合导线故障定位系统，包括：
检测点：在第一导线与第一母线的连接点布置第一检测点，在第一导线的中点布置第二检测点，在第一导线与第二导线的连接点布置第三检测点，分别计算两两检测点之间的电流偏离度，每个检测点都为一组三相的装置，具有时间同步功能；
计算模块：与所有检测点通信连接，根据计算得到的电流偏移度判断故障点位于第一检测点与第二检测点之间、第二检测点与第三检测点之间，还是第二导线上。
对于位于第一检测点与第二检测点之间的故障点：
第一检测点检测到第一个行波波头的时间为t1，第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，则故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000055
L0为第一导线长度，v为行波在第一导线中的传播速度。
对于位于第二检测点与第三检测点之间的故障点：
第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，第三检测点检测到第一个行波波头的时间为t3，则故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000061
L0为第一导线长度，v为行波在第一导线中的传播速度。
对于位于第二导线上的故障点：
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相反，则故障点位于第二导线靠近第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000062
L0为第一导线长度，t1和t2分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v为行波在第二导线中的传播速度；
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相同，则故障点位于第二导线远离第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure BDA0001598474380000063
L0为第一导线长度，L1为第二导线长度，t1和t2分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v为行波在第二导线中的传播速度；
计算两两检测点之间的电流偏离度具体包括：定义L维欧式空间两点x(i)和y(i)，i＝1，2，…L，的偏离度
Figure BDA0001598474380000064
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种基于三点电流采集的混合导线故障定位方法，其特征在于，包括：
电流偏离度检测步骤：在第一导线与第一母线的连接点布置第一检测点，在第一导线的中点布置第二检测点，在第一导线与第二导线的连接点布置第三检测点，分别计算两两检测点之间的电流偏离度；
故障区间判断步骤：根据计算得到的电流偏离度判断故障点位于第一检测点与第二检测点之间、第二检测点与第三检测点之间，还是第二导线上；
对于位于第一检测点与第二检测点之间的故障点：
第一检测点检测到第一个行波波头的时间为t1，第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，则故障点与第一母线的距离
Figure FDA0002571581330000011
L0为第一导线长度，v1为行波在第一导线中的传播速度；
对于位于第二检测点与第三检测点之间的故障点：
第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，第三检测点检测到第一个行波波头的时间为t3，则故障点与第一母线的距离
Figure FDA0002571581330000012
L0为第一导线长度，v1为行波在第一导线中的传播速度；
对于位于第二导线上的故障点：
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相反，则故障点位于第二导线靠近第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure FDA0002571581330000013
L0为第一导线长度，t4和t5分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v2为行波在第二导线中的传播速度；
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相同，则故障点位于第二导线远离第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure FDA0002571581330000014
L0为第一导线长度，Lc为第二导线长度，t6和t7分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v2为行波在第二导线中的传播速度。
2.根据权利要求1所述的基于三点电流采集的混合导线故障定位方法，其特征在于，计算两两检测点之间的电流偏离度具体包括：定义L维欧式空间两点x(i)和y(i)，i＝1，2，…L，的偏离度
Figure FDA0002571581330000021
3.一种基于三点电流采集的混合导线故障定位系统，其特征在于，包括：
检测点：在第一导线与第一母线的连接点布置第一检测点，在第一导线的中点布置第二检测点，在第一导线与第二导线的连接点布置第三检测点，分别计算两两检测点之间的电流偏离度，每个检测点都为一组三相的装置，具有时间同步功能；
计算模块：与所有检测点通信连接，根据计算得到的电流偏离度判断故障点位于第一检测点与第二检测点之间、第二检测点与第三检测点之间，还是第二导线上；
对于位于第一检测点与第二检测点之间的故障点：
第一检测点检测到第一个行波波头的时间为t1，第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，则故障点与第一母线的距离
Figure FDA0002571581330000022
L0为第一导线长度，v1为行波在第一导线中的传播速度；
对于位于第二检测点与第三检测点之间的故障点：
第二检测点检测到第一个行波波头的时间为t2，第三检测点检测到第一个行波波头的时间为t3，则故障点与第一母线的距离
Figure FDA0002571581330000023
L0为第一导线长度，v1为行波在第一导线中的传播速度；
对于位于第二导线上的故障点：
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相反，则故障点位于第二导线靠近第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure FDA0002571581330000024
L0为第一导线长度，t4和t5分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v2为行波在第二导线中的传播速度；
若第三检测点检测到的前两个行波波头极性相同，则故障点位于第二导线远离第一导线的半边，故障点与第一母线的距离
Figure FDA0002571581330000025
L0为第一导线长度，Lc为第二导线长度，t6和t7分别为第三检测点检测到前两个行波波头的时间，v2为行波在第二导线中的传播速度。
4.根据权利要求3所述的基于三点电流采集的混合导线故障定位系统，其特征在于，计算两两检测点之间的电流偏离度具体包括：定义L维欧式空间两点x(i)和y(i)，i＝1，2，…L，的偏离度
Figure FDA0002571581330000026
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