CN115184737A - 电缆与架空混合输配电线路检测方法 - Google Patents

电缆与架空混合输配电线路检测方法 Download PDF

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CN115184737A CN202211092647.2A CN202211092647A CN115184737A CN 115184737 A CN115184737 A CN 115184737A CN 202211092647 A CN202211092647 A CN 202211092647A CN 115184737 A CN115184737 A CN 115184737A
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岳科宇
郑宇�
刘明慧
李铮
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于鑫
齐恩铁
赵丽英
刘丽
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Baicheng Power Supply Co Of State Grid Jilin Electric Power Co ltd
Liaoyuan Power Supply Co Of State Grid Jilinsheng Electric Power Supply Co
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
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State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种电缆与架空混合输配电线路检测方法,属于输配电线路技术领域，包括如下步骤：S1：通过取电PT获取混合输配电线路的电压信号；S2：采用广域同步相量方法获取电压相量；S3：对配电网进行区域划分，形成不同类型的监测域；S4：通过检测出区域内是否存在故障的搜索判据来确定出可疑监测域，并启动故障定位算法；S5：基于不平衡电流分量幅值比较的方法进行精确故障定位。在根据节点可观性建立优化配置模型时，通过端测点数据剔除法，去除疑似误差数据，通过该位置的两端侧阻抗来进行模型预测，通过该方法能够有效去除混合输配电线路在进行广域同步测量时，由于架空线路侧负荷和结构等变化引起的误差数据对实际配置结果的影响。

Description

电缆与架空混合输配电线路检测方法
技术领域
本发明涉及一种电缆检测方法，尤其是一种电缆与架空混合输配电线路检测方法。
背景技术
随着电网的不断改造和升级，涌现出越来越多的架空线-电缆混合输电线路。对于混合输电线路，由于在连接点处行波会发生复杂的折反射现象，而且行波在架空线和电缆两种线路中的传播速度也不一样，这些因素导致适用于均匀输电线路的行波故障定位方法在混合线路检测中难以应用。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种电缆与架空混合输配电线路检测方法，通过端测点数据剔除法，去除疑似误差数据，通过该位置的两端侧阻抗来进行模型预测，能够有效去除混合输配电线路在利用局部电压、电流矢量变化来进行广域同步测量时，由于架空线路侧负荷和结构等变化引起的误差数据对实际配置结果的影响，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
提供一种电缆与架空混合输配电线路检测方法，包括如下步骤：
S1：通过取电PT（电压互感器）获取混合输配电线路的电压信号；
S2：采用广域同步相量方法获取电压相量；
S3：对配电网进行区域划分，形成不同类型的监测域；
S4：通过检测出区域内是否存在故障的搜索判据来确定出可疑监测域，并启动故障定位算法；
S5：基于不平衡电流分量幅值比较的方法进行精确故障定位。
作为本发明的一种优选技术方案：所述通过取电PT获取混合输配电线路的电压信号通过电容串联分压方式进行取电，具体为：将两个电容串联至线路中，对二次端输出的低压交流信号进行隔离保护，通过两个电容进行分压取电。
作为本发明的一种优选技术方案：所述对配电网进行区域划分，形成不同类型的监测域具体为：配置μPMU（基于微型同步相量量测装置），并根据μPMU优化配置结果将混合输配电线路配电网拓扑结构划分为多个双端无分支区域。
作为本发明的一种优选技术方案：所述配置μPMU具体包括：根据节点可观性建立优化配置模型，构建节点关联矩阵并进行分析，从而求解中等电压有源配电网模型中μPMU配置位置，以最少配置μPMU数量为目标函数，以系统各节点电压全部可观作为约束条件，目标函数为：
Figure 825668DEST_PATH_IMAGE001
约束条件为：
Figure 626713DEST_PATH_IMAGE003
。
其中，n为起始端的阻抗，
Figure 972244DEST_PATH_IMAGE004
为
Figure 981657DEST_PATH_IMAGE005
的权重系数，表征在节点
Figure 920794DEST_PATH_IMAGE006
安装量测装置的费用， 取
Figure 542531DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 742568DEST_PATH_IMAGE008
表示配电网第
Figure 673615DEST_PATH_IMAGE006
个节点的是否配置同步相量测量装置，
Figure 83736DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 24010DEST_PATH_IMAGE010
Figure 970232DEST_PATH_IMAGE011
。
作为本发明的一种优选技术方案：所述根据μPMU优化配置结果将混合输配电线路配电网拓扑结构划分为多个双端无分支区域的划分原则为：MA 的两端边界节点必须配置μPMU。
作为本发明的一种优选技术方案：所述短路故障下的搜索判据为：
采集监测域两端的突变点前后各三个周波的三相电流数据，然后对其进行快速傅 里叶变换求取正序电流相位，最后得到相位差，
Figure 931235DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 844964DEST_PATH_IMAGE013
为监测域 两端的相位差，
Figure 307038DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 357034DEST_PATH_IMAGE015
分别为监测域两端同一时刻的正序电流相位，发生区内故障时，监 测域两端相位差会发生改变，以此作为短路故障启动判据，即
Figure 646195DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure 906275DEST_PATH_IMAGE017
为短路故障定位启动的门槛值，
Figure 657193DEST_PATH_IMAGE018
取2.2～2.5°。
作为本发明的一种优选技术方案：所述非全相断线故障下的搜索判据为：
在断线故障导致的非全相运行时，稳态故障点负荷侧线路的电压均方根值
Figure 342122DEST_PATH_IMAGE019
与电源侧线路的电压均方根值
Figure 379348DEST_PATH_IMAGE020
之差
Figure 267669DEST_PATH_IMAGE021
会大于0.06p.u.，而未发生故障的区域
Figure 573011DEST_PATH_IMAGE022
均会远小于0.06p.u.（标幺值），利用该特征，可以将断线故障定位到一个故障区域 之内，即：
Figure 456653DEST_PATH_IMAGE023
，其中，
Figure 805726DEST_PATH_IMAGE024
为起始端的阻抗电压。
作为本发明的一种优选技术方案：所述基于不平衡电流分量幅值比较的方法为
Figure 899453DEST_PATH_IMAGE025
，其中，
Figure 382387DEST_PATH_IMAGE026
为各节点的修正不平衡电流分量矩阵中的最大差值。
作为本发明的一种优选技术方案：所述启动故障定位算法包括确定故障区段和故障测距，所述确定故障区段通过计算当电缆线路与架空线路的连接点P 点发生故障时故障初始行波到达线路两侧的时间差来作为整定值，即：
Figure 995902DEST_PATH_IMAGE027
，其中，
Figure 520469DEST_PATH_IMAGE028
为P点发生故障时的行波距离，
Figure 976858DEST_PATH_IMAGE029
为初始行波距离，
Figure 138849DEST_PATH_IMAGE030
为为 P点发生故障时的行波速度，
Figure 121718DEST_PATH_IMAGE031
为初始行波速度。
其中，
Figure 202806DEST_PATH_IMAGE032
表示当电缆线路与架空线路的连接点P 点发生故障时故障初始行波到 达线路两侧的时间差值，当混合输电线路发生故障时，取
Figure 756278DEST_PATH_IMAGE033
，当满足
Figure 207114DEST_PATH_IMAGE034
，则判定电缆MP 段发生故障，若
Figure 919855DEST_PATH_IMAGE035
时，则判定电缆NP 段发生故障； 其中，M为电缆线路起始点，N为架空线路终点，A为电缆线路的中点。
当电缆MP 段发生故障时，在电缆段分别应用双端原理与单端原理给出故障点到线路M 侧以及故障点到电缆与架空线的连接点P 处可能的距离：
Figure 47211DEST_PATH_IMAGE036
Figure 868405DEST_PATH_IMAGE037
Figure 965674DEST_PATH_IMAGE038
Figure 673867DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 831179DEST_PATH_IMAGE040
表示故障点F到线路M侧的双端测距结果；
Figure 375555DEST_PATH_IMAGE041
表示故障点F到线路M 侧的单端测距结果；
Figure 151881DEST_PATH_IMAGE042
表示故障点F 到电缆与架空线的连接点P 处的双端测距结果；
Figure 104793DEST_PATH_IMAGE043
表示故障点F 到电缆与架空线的连接点P 处的单端测距结果；L为当前行波距离，
Figure 557640DEST_PATH_IMAGE044
为第一端测出的M点行波距离，
Figure 838580DEST_PATH_IMAGE045
为第二端测出的M点行波距离，
Figure 543231DEST_PATH_IMAGE046
为第一端测出的N点行波 距离，
Figure 711169DEST_PATH_IMAGE047
为第二端测出的N点行波距离，
Figure 351229DEST_PATH_IMAGE048
为第一端测出的P点行波距离，
Figure 978520DEST_PATH_IMAGE049
为第二端测出的P 点行波距离，v为当前行波速度。
当架空线NP段发生故障时，在架空线段分别应用双端原理与单端原理给出故障点到电缆与架空线的连接点P处以及故障点到线路N侧可能的距离：
Figure 611495DEST_PATH_IMAGE050
Figure 273421DEST_PATH_IMAGE051
Figure 84382DEST_PATH_IMAGE052
Figure 825067DEST_PATH_IMAGE053
其中，
Figure 871521DEST_PATH_IMAGE054
表示故障点F到电缆与架空线的连接点P处的双端测距结果；
Figure 528898DEST_PATH_IMAGE055
表 示故障点F到电缆与架空线的连接点P处的单端测距结果；
Figure 760028DEST_PATH_IMAGE056
表示故障点F 到线路N侧的 双端测距结果；
Figure 96331DEST_PATH_IMAGE057
表示故障点F 到线路N 侧的单端测距结果。
作为本发明的一种优选技术方案：所述当电缆MP段发生故障时，若
Figure 821842DEST_PATH_IMAGE058
Figure 818879DEST_PATH_IMAGE059
，则故障点F到电缆与架空线的连接点P处的距离由单端测距结果
Figure 96277DEST_PATH_IMAGE060
给 出，若
Figure 326401DEST_PATH_IMAGE061
，则故障点F到线路M侧的距离由单端测距结果
Figure 573711DEST_PATH_IMAGE062
给出；
当架空线NP段发生故障时，若
Figure 330315DEST_PATH_IMAGE063
，则故障点F到电 缆与架空线的连接点P处的距离由单端测距结果
Figure 388401DEST_PATH_IMAGE064
给出；若
Figure 699296DEST_PATH_IMAGE065
，则故障点F到线路N侧的距离由单端测距结果
Figure 517342DEST_PATH_IMAGE066
给出。
本发明提供的电缆与架空混合输配电线路检测方法，通过取电PT获取混合输配电线路的电压信号，二次电压可以根据需要设计在0-5V之间，很容易与二次智能化设备接口，满足当代智能化、数字化二次终端、保护的需求，又因其没有铁芯，因而从根本上消除了产生铁磁谐振的危险。其原理简单，能够正确定位故障，不易受故障类型、故障位置、ＤＧ渗透率、过渡电阻和负荷波动的影响，具有较好的鲁棒性。其次，在根据节点可观性建立优化配置模型时，通过端测点数据剔除法，去除疑似误差数据，通过该位置的两端侧阻抗来进行模型预测，通过该方法能够有效去除混合输配电线路在在利用局部电压、电流矢量变化来进行广域同步测量时，由于架空线路侧负荷和结构等变化引起的误差数据对实际配置结果的影响。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明优选实施例提供了一种电缆与架空混合输配电线路检测方法，包括如下步骤：
S1：通过取电PT获取混合输配电线路的电压信号；
S2：采用广域同步相量方法获取电压相量；
S3：对配电网进行区域划分，形成不同类型的监测域；
S4：通过检测出区域内是否存在故障的搜索判据来确定出可疑监测域，并启动故障定位算法；
S5：基于不平衡电流分量幅值比较的方法进行精确故障定位。
通过取电PT获取混合输配电线路的电压信号通过电容串联分压方式进行取电，具 体为：将两个电容串联至线路中，对二次端输出的低压交流信号进行隔离保护，通过两个电 容进行分压取电。具体的，由于电子式PT是通过获取线路上的能量进行供电，可以保证供电 时不受阴雨天气影响，取电方面有了极大的保障。目前配电线路故障检测系统中，通信终端 部分设备用电绝大部分均采用太阳能电池与铅酸电池或锂电池方式进行供电。由于电子式 电压互感器二次端本身能提供一个0-5V左右的电压，而目前市面上一些配电通信终端一般 也是低电压低功耗运行，仅需几伏的电压信号和极小的功率就能满足其电源需求，而电子 式电压互感器能很好满足这一要求。作为传统电磁式电压互感器理想的换代产品，将给电 力测量、保护和供电领域带来革命性变革。将电子式电压互感器应用于配电智能通信终端 设备中，将全面提升产品的使用寿命及供电可靠性。电子式电压互感器一般是应用在计量 装置、继电保护或测量仪表等方面，电子式电压互感器主要是通过精密电容组成电子式电 压互感器，互感精度主要由电容器分压精度决定。C1，C2分别为电容的高、低压侧，U1为一次 电压，Uc1、Uc2为分压电容上的电压。由于C1，C2串联，所以：
Figure 3818DEST_PATH_IMAGE067
，
Figure 357439DEST_PATH_IMAGE068
，
Figure 545844DEST_PATH_IMAGE069
Figure 151268DEST_PATH_IMAGE070
。其中，K为电容的分压比，只要选择合适的
Figure 616885DEST_PATH_IMAGE071
和
Figure 767506DEST_PATH_IMAGE072
电容容量，便可得到所需分压电压 比，由于电压比可通过电容容量控制，所以二次电压可以根据需要设计在0-5V之间，很容易 与二次智能化设备接口，满足当代智能化、数字化二次终端、保护的需求，又因其没有铁芯， 因而从根本上消除了产生铁磁谐振的危险。
除此之外，故障定位方法共分为两个阶段。阶段一为确定可疑监测域，并启动阶段 二算法；阶段二为不平衡电流分量故障区段检测。在阶段一和阶段二开始前，需要进行基于 现有μPMU优化配置方案的监测域划分，阶段一中，通过搜索算法中启动判据确定出含有故 障的监测域，即可疑监测域。对于短路故障，采集监测域两端的突变点前后各三个周波的三 相电流数据，然后对其进行快速傅里叶变换求取正序电流相位，最后得到相位差。发生区内 故障时，监测域两端相位差会发生改变并超过阈值，以此作为短路故障启动判据。对于断线 故障，监测每一个监测域两侧的电压均方根值差
Figure 193939DEST_PATH_IMAGE073
，对于区内故障，监测域两侧的电压 均方根值差
Figure 993268DEST_PATH_IMAGE073
会发生改变并超过阈值，以此作为非全相断线故障启动判据。若为第一 类监测域，则直接确定故障，若为第二类监测域，则快速启动阶段二故障定位算法，采用基 于不平衡电流分量幅值比较的故障区段检测判据进行故障定位。利用正常运行时系统节点 导纳矩阵代替故障后修正的节点导纳矩阵，产生不平衡电流分量，从而表明故障特征。可以 分为两种监测域类型，分别为第一类监测域
Figure 172445DEST_PATH_IMAGE074
，第二类监测域
Figure 867869DEST_PATH_IMAGE075
。对配电网进行区域 划分，形成不同类型的监测域具体为：配置μPMU，并根据μPMU优化配置结果将混合输配电线 路配电网拓扑结构划分为多个双端无分支区域。配置μPMU具体包括：根据节点可观性建立 优化配置模型，构建节点关联矩阵并进行分析，从而求解中等电压有源配电网模型中μPMU 配置位置，以最少配置μPMU数量为目标函数，以系统各节点电压全部可观作为约束条件，目 标函数为：
Figure 781598DEST_PATH_IMAGE076
约束条件为：
Figure 491277DEST_PATH_IMAGE077
其中，n为起始端的阻抗，
Figure 665906DEST_PATH_IMAGE078
为
Figure 673176DEST_PATH_IMAGE008
的权重系数，表征在节点
Figure 57890DEST_PATH_IMAGE006
安装量测装置的费用，取
Figure 199022DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 103524DEST_PATH_IMAGE008
表示配电网第
Figure 32428DEST_PATH_IMAGE006
个节点的是否配置同步相量测量装置，
Figure 779804DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 68834DEST_PATH_IMAGE079
。
其中，在根据节点可观性建立优化配置模型时，通过该位置的两端侧阻抗来进行模型预测，具体包括：通过端测点数据剔除法，去除疑似误差数据，具体为：
Figure 342689DEST_PATH_IMAGE080
其中，
Figure 816396DEST_PATH_IMAGE081
为t时刻测得的电压值，
Figure 926434DEST_PATH_IMAGE082
为t-1时刻测得的电压值，
Figure 143789DEST_PATH_IMAGE083
为t时刻测得的 电流值，
Figure 773616DEST_PATH_IMAGE084
为t-1时刻测得的电流值，当
Figure 293590DEST_PATH_IMAGE085
的值等于1时，则将该点数据去除。
在去除疑似误差数据之后，通过两端侧阻抗的稳定程度来确定预测模型，具体为：
Figure 15558DEST_PATH_IMAGE086
其中，i、j为节点，n、m分别为两端侧阻抗，
Figure 161238DEST_PATH_IMAGE087
、
Figure 894839DEST_PATH_IMAGE088
为i与j节点相连支路的有功功率 和无功功率，
Figure 710348DEST_PATH_IMAGE089
为该节点实际电压值的共轭。
根据μPMU优化配置结果将混合输配电线路配电网拓扑结构划分为多个双端无分支区域的划分原则为：MA的两端边界节点必须配置μPMU。
短路故障下的搜索判据为：
采集监测域两端的突变点前后各三个周波的三相电流数据，然后对其进行快速傅 里叶变换求取正序电流相位，最后得到相位差，
Figure 280132DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 980234DEST_PATH_IMAGE013
为监测域 两端的相位差，
Figure 692975DEST_PATH_IMAGE090
、
Figure 69599DEST_PATH_IMAGE015
分别为监测域两端同一时刻的正序电流相位，发生区内故障时，监 测域两端相位差会发生改变，以此作为短路故障启动判据，即
Figure 235001DEST_PATH_IMAGE091
其中，
Figure 473216DEST_PATH_IMAGE017
为短路故障定位启动的门槛值，
Figure 197720DEST_PATH_IMAGE017
取2.2～2.5°。
非全相断线故障下的搜索判据为：
在断线故障导致的非全相运行时，稳态故障点负荷侧线路的电压均方根值
Figure 355032DEST_PATH_IMAGE019
与电源侧线路的电压均方根值
Figure 148676DEST_PATH_IMAGE092
之差
Figure 174269DEST_PATH_IMAGE093
会大于0.06p.u.， 而未发生故障的区域
Figure 268127DEST_PATH_IMAGE093
均会远小于0.06p.u.，利用该特征，可以将断线故障定位到一个故障区域之内，即：
Figure 596341DEST_PATH_IMAGE094
，其中，
Figure 362433DEST_PATH_IMAGE024
为起始端的阻抗电压。
基于不平衡电流分量幅值比较的方法为
Figure 67084DEST_PATH_IMAGE025
，其中，
Figure 484290DEST_PATH_IMAGE095
为各 节点的修正不平衡电流分量矩阵中的最大差值。
双端行波测距原理是利用线路两端的数据采集装置同步采集故障发生后，故障初始行波到达线路两侧测量装置的时间差以及线路给定长度来给出测距结果。因此，双端行波测距结果是否准确取决于双端时间是否同步以及线路给定长度是否合理。如果双端同步时钟工作异常或者线路给定长度与实际线路长度误差较大，那么双端行波故障测距方法给出的测距结果是不可信的。单端行波测距原理是利用线路一侧的数据采集装置采集故障行波在故障点和测量点之间往返一次的时间差值来给出测距结果。由于单端行波故障测距方法不受线路长度给定误差以及双端时间同步误差的影响，因而，与双端行波法相比较，其测距精度较高。但是单端法很难区分第二次接收到的行波是故障点反射波还是对端线路反射波，因而，一般在不具备双端行波测距条件的场合应用。本实施例将单端法与双端法进行结合提出混合输电线路组合行波故障测距方法，并应用在不同线路结构的混合输电线路中，得到了较好的测距结果。
启动故障定位算法包括确定故障区段和故障测距，所述确定故障区段通过计算当电缆线路与架空线路的连接点P 点发生故障时故障初始行波到达线路两侧的时间差来作为整定值，即：
Figure 373618DEST_PATH_IMAGE096
，其中，
Figure 908DEST_PATH_IMAGE028
为P点发生故障时的行波距离，
Figure 384616DEST_PATH_IMAGE029
为初始行波距离，
Figure 780962DEST_PATH_IMAGE030
为为 P点发生故障时的行波速度，
Figure 342656DEST_PATH_IMAGE031
为初始行波速度。
其中，
Figure 598188DEST_PATH_IMAGE097
表示当电缆线路与架空线路的连接点P 点发生故障时故障初始行波到 达线路两侧的时间差值，当混合输电线路发生故障时，取
Figure 644641DEST_PATH_IMAGE033
，当满足
Figure 285707DEST_PATH_IMAGE034
，则判定电缆MP 段发生故障，若
Figure 1990DEST_PATH_IMAGE035
时，则判定电缆NP 段发生故障；
当电缆MP 段发生故障时，在电缆段分别应用双端原理与单端原理给出故障点到线路M 侧以及故障点到电缆与架空线的连接点P 处可能的距离：
Figure 869452DEST_PATH_IMAGE098
Figure 80116DEST_PATH_IMAGE037
Figure 592000DEST_PATH_IMAGE099
Figure 869398DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 83210DEST_PATH_IMAGE040
表示故障点F到线路M侧的双端测距结果；
Figure 205887DEST_PATH_IMAGE041
表示故障点F到线路M 侧的单端测距结果；
Figure 572277DEST_PATH_IMAGE042
表示故障点F 到电缆与架空线的连接点P 处的双端测距结果；
Figure 634956DEST_PATH_IMAGE100
表示故障点F 到电缆与架空线的连接点P 处的单端测距结果；L为当前行波距离，
Figure 211431DEST_PATH_IMAGE044
为第一端测出的M点行波距离，
Figure 13165DEST_PATH_IMAGE045
为第二端测出的M点行波距离，
Figure 14488DEST_PATH_IMAGE046
为第一端测出的N点行波 距离，
Figure 509054DEST_PATH_IMAGE047
为第二端测出的N点行波距离，
Figure 307246DEST_PATH_IMAGE048
为第一端测出的P点行波距离，
Figure 928982DEST_PATH_IMAGE049
为第二端测出的P 点行波距离，v为当前行波速度。
当架空线NP段发生故障时，在架空线段分别应用双端原理与单端原理给出故障点到电缆与架空线的连接点P处以及故障点到线路N侧可能的距离：
Figure 129019DEST_PATH_IMAGE050
Figure 794487DEST_PATH_IMAGE101
Figure 470188DEST_PATH_IMAGE102
Figure 738358DEST_PATH_IMAGE103
其中，
Figure 933847DEST_PATH_IMAGE104
表示故障点F到电缆与架空线的连接点P处的双端测距结果；
Figure 786528DEST_PATH_IMAGE105
表 示故障点F到电缆与架空线的连接点P处的单端测距结果；
Figure 559312DEST_PATH_IMAGE056
表示故障点F 到线路N侧的 双端测距结果；
Figure 506539DEST_PATH_IMAGE057
表示故障点F 到线路N 侧的单端测距结果。
当电缆MP段发生故障时，若
Figure 71382DEST_PATH_IMAGE058
Figure 937707DEST_PATH_IMAGE106
，则故障点F到电缆与 架空线的连接点P处的距离由单端测距结果
Figure 338732DEST_PATH_IMAGE107
给出，若
Figure 574804DEST_PATH_IMAGE061
， 则故障点F到线路M侧的距离由单端测距结果
Figure 869519DEST_PATH_IMAGE062
给出；
当架空线NP段发生故障时，若
Figure 47690DEST_PATH_IMAGE063
，则故障点F到电缆 与架空线的连接点P处的距离由单端测距结果
Figure 919700DEST_PATH_IMAGE064
给出；若
Figure 598943DEST_PATH_IMAGE065
，则故障点F到线路N侧的距离由单端测距结果
Figure 357952DEST_PATH_IMAGE108
给出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种电缆与架空混合输配电线路检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：通过取电PT获取混合输配电线路的电压信号；
S2：采用广域同步相量方法获取电压相量；
S3：对配电网进行区域划分，形成不同类型的监测域；具体为：配置μPMU,并根据μPMU优化配置结果将混合输配电线路配电网拓扑结构划分为多个双端无分支区域；
所述配置μPMU具体包括：根据节点可观性建立优化配置模型，构建节点关联矩阵并进行分析，从而求解中等电压有源配电网模型中μPMU配置位置，再通过该位置的两端侧阻抗来进行模型预测；
S4：检测出区域内是否存在故障，依据故障下的搜索判据来确定出可疑监测域，并启动故障定位算法；故障定位算法共分为两个阶段，即阶段一和阶段二；所述阶段一为确定可疑监测域，并启动阶段二；阶段二为不平衡电流分量故障区段检测；所述阶段一中，通过搜索算法中启动判据确定出含有故障的监测域，即可疑监测域；
对于短路故障，采集监测域两端的突变点前后各三个周波的三相电流数据，然后对其进行快速傅里叶变换求取正序电流相位，最后得到相位差；发生区内故障时，监测域两端相位差会发生改变并超过阈值，以此作为短路故障启动判据；
对于断线故障，监测每一个监测域两侧的电压均方根值差
Figure 425469DEST_PATH_IMAGE001
，对于区内故障，监测 域两侧的电压均方根值差
Figure 912951DEST_PATH_IMAGE002
会发生改变并超过阈值，以此作为非全相断线故障启动判 据；
S5：基于不平衡电流分量幅值比较的方法进行精确故障定位；若为可疑监测域，则直接确定故障，若为不平衡电流分量故障区段监测域，则快速启动阶段二，阶段二采用基于不平衡电流分量幅值比较的故障区段检测判据进行故障定位；利用正常运行时系统节点导纳矩阵代替故障后修正的节点导纳矩阵，产生不平衡电流分量，从而表明故障特征。
2.根据权利要求1所述的电缆与架空混合输配电线路检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，通过取电PT获取混合输配电线路的电压信号是通过电容串联分压方式进行取电，具体为：将两个电容串联至线路中，对二次端输出的低压交流信号进行隔离保护，通过两个电容进行分压取电。
3.根据权利要求1所述的电缆与架空混合输配电线路检测方法，其特征在于：根据μPMU优化配置结果将混合输配电线路配电网拓扑结构划分为多个双端无分支区域的划分原则为：磁脱扣的两端边界节点必须配置μPMU。
4.根据权利要求1所述的电缆与架空混合输配电线路检测方法，其特征在于：所述步骤S4中，短路故障启动判据为：
采集监测域两端的突变点前后各三个周波的三相电流数据，然后对其进行快速傅里叶 变换求取正序电流相位，最后得到相位差，
Figure 355565DEST_PATH_IMAGE003
,其中，
Figure 778456DEST_PATH_IMAGE004
为监测域两端 的相位差，
Figure 588411DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 99158DEST_PATH_IMAGE006
分别为监测域两端同一时刻的正序电流相位，发生区内故障时，监测域 两端相位差会发生改变，以此作为短路故障启动判据，即
Figure 442284DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure 770497DEST_PATH_IMAGE008
为短路故障定位启动的门槛值，
Figure 51436DEST_PATH_IMAGE009
取2.2～2.5°。
5.根据权利要求4所述的电缆与架空混合输配电线路检测方法，其特征在于：所述非全相断线故障启动判据为：
在断线故障导致的非全相运行时，稳态故障点负荷侧线路的电压均方根值
Figure 647765DEST_PATH_IMAGE010
与电 源侧线路的电压均方根值
Figure 596130DEST_PATH_IMAGE011
之差
Figure 360823DEST_PATH_IMAGE012
会大于0.06p.u.，而未发生故障的区域
Figure 112747DEST_PATH_IMAGE012
均会远小于0.06p.u.，利用该特征，可以将断线故障定位到一个故障区域之内，即：
Figure 230876DEST_PATH_IMAGE013
，其中，
Figure 892802DEST_PATH_IMAGE014
为起始端的阻抗电压。
6.根据权利要求1所述的电缆与架空混合输配电线路检测方法，其特征在于：所述基于 不平衡电流分量幅值比较的方法为
Figure 454495DEST_PATH_IMAGE015
，其中，
Figure 710027DEST_PATH_IMAGE016
为各节点的修正不 平衡电流分量矩阵中的最大差值。
7.根据权利要求1所述的电缆与架空混合输配电线路检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，通过该位置的两端测阻抗来进行模型预测包括：通过端测点数据剔除法，去除疑似误差数据，具体为：
Figure 490901DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 397546DEST_PATH_IMAGE018
为t时刻测得的电压值，
Figure 379409DEST_PATH_IMAGE019
为t-1时刻测得的电压值，
Figure 246871DEST_PATH_IMAGE020
为t时刻测得的电流 值，
Figure 457535DEST_PATH_IMAGE021
为t-1时刻测得的电流值，当
Figure 969418DEST_PATH_IMAGE022
的值等于1时，则将该点数据去除。
8.根据权利要求7所述的电缆与架空混合输配电线路检测方法，其特征在于：在去除疑似误差数据之后，通过两端侧阻抗的稳定程度来确定预测模型，具体为：
Figure 246816DEST_PATH_IMAGE023
其中，i、j为节点，n、m分别为两端侧阻抗，
Figure 195049DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 724251DEST_PATH_IMAGE025
为i与j节点相连支路的有功功率和无 功功率，
Figure 215275DEST_PATH_IMAGE026
为该节点实际电压值的共轭。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117761469A (zh) * 2024-02-22 2024-03-26 陕西公众电气股份有限公司 一种诊断配电网架空线路局部放电的巡检方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106199330A (zh) * 2016-06-24 2016-12-07 国电南瑞南京控制系统有限公司 一种海上风电场集电线路故障定位系统和方法
CN106383296A (zh) * 2016-11-02 2017-02-08 华北电力大学（保定） 一种基于相量分析的改进阻抗型有源配电网故障测距算法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106199330A (zh) * 2016-06-24 2016-12-07 国电南瑞南京控制系统有限公司 一种海上风电场集电线路故障定位系统和方法
CN106383296A (zh) * 2016-11-02 2017-02-08 华北电力大学（保定） 一种基于相量分析的改进阻抗型有源配电网故障测距算法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙彦楷: "基于广域测量系统的节点电压稳定预测研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
张健磊: "基于广域相量信息的有源配电网故障定位方法", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117761469A (zh) * 2024-02-22 2024-03-26 陕西公众电气股份有限公司 一种诊断配电网架空线路局部放电的巡检方法及系统

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