CN114865604A - 基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法 - Google Patents

基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法 Download PDF

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CN114865604A CN202210646555.8A CN202210646555A CN114865604A CN 114865604 A CN114865604 A CN 114865604A CN 202210646555 A CN202210646555 A CN 202210646555A CN 114865604 A CN114865604 A CN 114865604A
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Abstract

本发明公开了基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，具体按照以下步骤实施：在混合线路的架空线路和电缆线路连接处架空线上安装故障指示器；混合线路发生故障时，保护动作跳开混合线路断路器；利用故障指示器的动作状态进行故障区段判别；根据故障区段判别来开放或闭锁重合闸；本发明针对架空电缆配电混合线路发生故障时，利用故障指示器的动作状态识别故障区段，以决定是否开放自动重合闸。架空线型故障指示器无需停电安装，无需独立的电压、零序电流互感器，占地较小，成本低。本发明还具有在配电混合线路架空线段发生故障时通过自动重合闸快速恢复供电，缩短了用户的停电时间的优点。

Description

基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法
技术领域
本发明属于配电网继电保护技术领域，具体涉及一种基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法。
背景技术
架空线路的故障大多是瞬时性故障，重合断路器后线路可以恢复正常运行。而电缆短路故障为永久性故障，若重合断路器，在故障点将会再次产生电弧，不仅对系统和电气设备再次造成冲击，而且会扩大电缆故障范围，甚至会造成爆炸引发事故。对于架空-电缆混合线路，若故障位置处于电缆部分，开放重合闸将造成事故；若闭锁重合闸，对于架空线路故障又丧失了重合机会，危及系统的稳定和安全运行。因此，对于混合线路当其发生故障后，有必要判别故障发生区段，以决定是否开放自动重合闸。
目前，对于架空电缆高压混合输电线路通常利用在线路中加装电压、电流互感器以及阻波器等设备来实现故障区段的判别，且装设阻波器需改造一次设备；但对于架空电缆配电混合线路，额外加装互感器、阻波器等设备，成本增加，经济性低，因此现有方法一般根据架空线和电缆的长度比例确定是否投入重合闸，如某公司在电缆占比30％时退出重合闸，但是这种方式将导致重合闸误动作，供电可靠性低。
发明内容
本发明的目的是提供基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，以当配电混合线路发生故障时，能够准确识别故障发生在架空线还是电缆上，决定是否开放自动重合闸，解决了配电混合线路是否投入自动重合闸的难题。
本发明所采用的技术方案是，基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、在混合线路的架空线路和电缆线路连接处架空线上安装故障指示器；
步骤2、混合线路发生故障时，保护动作跳开混合线路的断路器；
步骤3、利用故障指示器的动作状态进行故障区段判别；
步骤4、根据故障区段判别来开放或闭锁重合闸。
本发明的特点还在于：
架空电缆配电混合线路包括架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路、电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路、架空-电缆-架空混合线路以及电缆-架空-电缆混合线路。
步骤1中故障指示器具体按照方法为：对于架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路、电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路、均在架空线段与电缆线段连接处的架空线段上安装一个故障指示器，对于架空-电缆-架空混合线路在两个架空线段靠近电缆线段处分别安装一个故障指示器，对于电缆-架空-电缆混合线路在架空线段的两端分别连接一个故障指示器。
步骤3中利用故障指示器的动作状态进行故障区段判别包括以下四种情况：
(1)对于架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路：
若故障指示器动作，故障发生在电缆段；若故障指示器未动作，则故障发生在架空线段；
(2)对于电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路：
若故障指示器动作，故障发生在架空线段；若故障指示器未动作，则故障发生在电缆段；
(3)对于架空-电缆-架空混合线路：
将靠近电源的一端的架空线段定义为架空线I段，相应的故障指示器定义为故障指示器1，另一架空线段定义为架空线II段，相应的故障指示器定义为故障指示器2；
若故障指示器1未动作，则故障发生在架空线I段；若故障指示器1动作，故障指示器2未动作，则故障发生在电缆段；若故障指示器1、故障指示器2均动作，则故障发生在架空线II段；
(4)对于电缆-架空-电缆混合线路：
将靠近电源的一端的电缆线段定义为电缆I段，靠近电缆I段的故障指示器定义为故障指示器3，则另一电缆线段定义为电缆II段，靠近电缆II段的故障指示器定义为故障指示器4；
若故障指示器3未动作，则故障发生在电缆I段；若故障指示器3动作，故障指示器4未动作，则故障发生在架空线段；若故障指示器3、故障指示器4均动作，则故障发生在电缆II段。
故障指示器为架空型故障指示器。
步骤4具体过程为：
若故障发生在架空线段，开放重合闸；否则，闭锁重合闸。
本发明有益效果是：
本发明基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，针对架空电缆配电混合线路发生故障时，利用故障指示器的动作状态识别故障区段，以决定是否开放自动重合闸。架空线型故障指示器无需停电安装，无需独立的电压、零序电流互感器，占地较小，成本低。本发明还具有在配电混合线路架空线段发生故障时通过自动重合闸快速恢复供电，缩短了用户的停电时间的优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路示意图；
图2为本发明实施例提供的电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路示意图；
图3为本发明实施例提供的架空-电缆-架空混合线路示意图；
图4为本发明实施例提供的电缆-架空-电缆混合线路示意图；
图5为本发明实施例中架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路流程图；
图6为本发明实施例中电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路流程图；
图7为本发明实施例中架空-电缆-架空混合线路流程图；
图8为本发明实施例中电缆-架空-电缆混合线路流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于架空型故障指示器的架空电缆配电混合线路自适应重合闸方法，架空电缆配电混合线路包括架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路(如图1所示)、电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路(如图2所示)、架空-电缆-架空混合线路(如图3所示)以及电缆-架空-电缆混合线路(如图4所示)。具体按照以下步骤实施：
步骤1、在混合线路的架空线路和电缆线路连接处架空线上安装架空型故障指示器；具体为：对于架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路、电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路、均在架空线段与电缆线段连接处的架空线段上安装一个架空型故障指示器，对于架空-电缆-架空混合线路在两个架空线段靠近电缆线段处分别安装一个架空型故障指示器，对于电缆-架空-电缆混合线路在架空线段的两端分别连接一个架空型故障指示器。
步骤2、混合线路发生故障时，保护动作跳开混合线路断路器；
步骤3、利用架空型故障指示器的动作状态进行故障区段判别，包括以下四种情况：
(1)对于架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路：
如图5所示，若架空型故障指示器动作，故障发生在电缆段；若架空型故障指示器未动作，则故障发生在架空线段；
(2)对于电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路：
如图6所示，若架空型故障指示器动作，故障发生在架空线段；若架空型故障指示器未动作，则故障发生在电缆段；
(3)对于架空-电缆-架空混合线路：
如图3所示，将靠近电源的一端的架空线段定义为架空线I段，相应的架空型故障指示器定义为架空型故障指示器1，另一架空线段定义为架空线II段，相应的架空型故障指示器定义为架空型故障指示器2；
如图7所示，若架空型故障指示器1未动作，则故障发生在架空线I段；若架空型故障指示器1动作，架空型故障指示器2未动作，则故障发生在电缆段；若架空型故障指示器1、架空型故障指示器2均动作，则故障发生在架空线II段；
(4)对于电缆-架空-电缆混合线路：
如图4所示，将靠近电源的一端的电缆线段定义为电缆I段，靠近电缆I段的架空型故障指示器定义为架空型故障指示器3，则另一电缆线段定义为电缆II段，靠近电缆II段的架空型故障指示器定义为架空型故障指示器4；
如图8所示，若架空型故障指示器3未动作，则故障发生在电缆I段；若架空型故障指示器3动作，架空型故障指示器4未动作，则故障发生在架空线段；若架空型故障指示器3、架空型故障指示器4均动作，则故障发生在电缆II段。
步骤4、根据故障区段判别来开放或闭锁重合闸，具体过程为：
若故障发生在架空线段，开放重合闸；
否则，闭锁重合闸。
实施例
利用仿真软件PSCAD/EMTDC建立了10kV架空电缆配电混合线路模型，如图1所示。其中，架空线参数为：R1＝0.174Ω/km，L1＝1.22mH/km，C1＝0.014μF/km，R0＝0.24Ω/km，L0＝5.53mH/km，C0＝0.006μF/km；电缆线参数为：R1＝0.26Ω/km，L1＝0.258mH/km，C1＝0.378μF/km，R0＝2.6Ω/km，L0＝1.03mH/km，C0＝0.277μF/km。混合线路全长15km，架空线段长为10km，电缆段长为5km，故障指示器距离连接点0.5km。架空线故障指示器选取的是架空暂态特征型故障指示器，其利用自适应法实现相间短路故障的检测，利用暂态特征法实现单相接地故障的检测；同时，在线路发生故障时，可以检测故障信号的指示器翻牌、LED灯闪烁等状态或传输信号给控制中心。
为验证本发明自适应重合闸方法的有效性，进行了大量的故障仿真及分析。本实施例在混合线路不同故障位置进行了不同类型的故障仿真与计算，仿真结果如表1所示。已知，在正常运行时，线路电流为0.0975kA。
表1
Figure BDA0003686137290000071
Figure BDA0003686137290000081
由表1可知，当架空-电缆混合线路在不同位置发生不同故障类型的故障时，本发明方法能够准确识别故障发生区段，进而实现混合线路的自适应重合闸。
通过上述方式，本发明基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，针对架空电缆配电混合线路发生故障时，利用故障指示器的动作状态识别故障区段，以决定是否开放自动重合闸。架空线型故障指示器无需停电安装，无需独立的电压、零序电流互感器，占地较小，成本低。本发明还具有在配电混合线路架空线段发生故障时通过自动重合闸快速恢复供电，缩短了用户的停电时间的优点。

Claims (6)

1.基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、在混合线路的架空线路和电缆线路连接处架空线上安装故障指示器；
步骤2、混合线路发生故障时，保护动作跳开混合线路断路器；
步骤3、利用故障指示器的动作状态进行故障区段判别；
步骤4、根据故障区段判别来开放或闭锁重合闸。
2.根据权利要求1所述基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，其特征在于，所述架空电缆配电混合线路包括架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路、电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路、架空-电缆-架空混合线路以及电缆-架空-电缆混合线路。
3.根据权利要求2所述基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，其特征在于，步骤1中所述故障指示器具体按照方法为：对于所述架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路、电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路、均在架空线段与电缆线段连接处的架空线段上安装一个故障指示器，对于所述架空-电缆-架空混合线路在两个架空线段靠近电缆线段处分别安装一个故障指示器，对于所述电缆-架空-电缆混合线路在架空线段的两端分别连接一个故障指示器。
4.根据权利要求3所述基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，其特征在于，步骤3中所述利用故障指示器的动作状态进行故障区段判别包括以下四种情况：
(1)对于架空线靠近电源端的架空-电缆混合线路：
若故障指示器动作，故障发生在电缆段；若故障指示器未动作，则故障发生在架空线段；
(2)对于电缆线靠近电源端的电缆-架空混合线路：
若故障指示器动作，故障发生在架空线段；若故障指示器未动作，则故障发生在电缆段；
(3)对于架空-电缆-架空混合线路：
将靠近电源的一端的架空线段定义为架空线I段，相应的故障指示器定义为故障指示器1，另一架空线段定义为架空线II段，相应的故障指示器定义为故障指示器2；
若故障指示器1未动作，则故障发生在架空线I段；若故障指示器1动作，故障指示器2未动作，则故障发生在电缆段；若故障指示器1、故障指示器2均动作，则故障发生在架空线II段；
(4)对于电缆-架空-电缆混合线路：
将靠近电源的一端的电缆线段定义为电缆I段，靠近电缆I段的故障指示器定义为故障指示器3，则另一电缆线段定义为电缆II段，靠近电缆II段的故障指示器定义为故障指示器4；
若故障指示器3未动作，则故障发生在电缆I段；若故障指示器3动作，故障指示器4未动作，则故障发生在架空线段；若故障指示器3、故障指示器4均动作，则故障发生在电缆II段。
5.根据权利要求3所述基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，其特征在于，所述故障指示器为架空型故障指示器。
6.根据权利要求3所述基于故障指示器的架空电缆混合线路自适应重合闸方法，其特征在于，步骤4具体过程为：
若故障发生在架空线段，开放重合闸；否则，闭锁重合闸。
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