CN1664598A - 采用时标分组自动标定电力系统线路故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用时标分组自动标定电力系统线路故障的方法，沿电力线路分段布置故障信号采集装置，所有的故障信号采集装置都有通信手段实现与调度主站的通信，并且依次连续分配地址；当电力线路发生故障时，没有故障电流通过的采集装置，不向调度主站发送信号，有故障电流通过的采集装置采集故障信号，将故障发生的时间以及本采集点的地址上传给调度主站，形成带时标和地址的故障信号，调度主站搜集本电力线路上所有故障信号，将上传故障信号按时标进行分组，根据供电方式的不同，可将故障区段自动标定在两个故障信号采集装置之间。它具有判断准确、不依赖线路参数、不受外界干扰的优点。

Description

采用时标分组自动标定电力系统线路故障的方法

(一)、技术领域

本发明涉及一种采用时标分组自动标定电力系统线路故障的方法，它适用于具有通信通道的不同供电方式的电力线路，可以自动标定短路故障、过流故障、小电流系统的单相接地故障。

(二)、背景技术

目前电力线路故障的查找方法，主要有电抗(电阻)法、脉冲法、分段试送法等。

由于架空电线路的电抗与导线几何均距、导线半径之间为对数关系，因此导线在杆塔上的布置和导线截面积的大小对线路电抗没有显著影响，电抗法就是假定线路电抗沿线路均匀分布，通过测量故障线路的母线残压和故障电流，并经过适当变换，求得故障点至变配电所母线的短路电抗，从而测得故障点距离的。该原理故探仪曾应用于铁路10kV自闭、贯通线路，但由于自闭、贯通线路参数变化大，规律性差，很难准确输入基础参数，造成判断不准确，影响了故障抢修速度，没有成功推广。

电抗法在牵引供电得到广泛应用，主要是因为牵引网的接触线参数比较稳定。但由于短路类型的不同、过渡电阻的不同、电抗(阻抗)值的非均匀分布、复线区段和采用吸流变区段的影响、站场股道数量的不同、校正值与实际值差距等等因素的影响，有时判断也存在很大误差。且该装置由测量回路、比较回路、控制回路、电源部分组成，实现起来较复杂，任一环节出现问题，都直接影响故障判断。

脉冲法是当线路发生故障时，由变配电所自动发生脉冲波，脉冲波以一定的速度沿线路传播，当到达故障点时，即产生反射，然后沿线路返回变配电所。测量脉冲波的传播及返回时间，或者测量脉冲的频率(数量)，即可测得故障点距离。这种方法不受电力系统运行方式的影响，误差较小，但装置复杂，特别是脉冲信号在线路上传送时，受外界干扰较大，有时甚至无法测量。目前在停电后故障的探测中应用较多，如脉冲法的电缆故障探测仪等，而在运行线路上应用不多。

分段试送法广泛应用于电力线路故障的查找，这种方法简单实用，不受技术条件限制，只需现场人员与调度和变配电所人员电台或电话联系即可。当线路上发生短路故障时，主备配电所先后跳闸，停止向线路供电，通过工人现场打开关，配合变配电所试送电，将故障区段判断并隔离；接地故障时可通过分段打开关结合变配电所接地报警的有无来判断接地点。这种故障处理方法，对故障处理人员素质要求高，且具有很大的盲目性，效率低、消耗大量人力、故障延时较长，使重要负荷长时间不能恢复供电，影响了供电的可靠性，已经远远不能满足电力用户的要求。

以上这些故障查找判断的方法在实际应用中，有的查找判断时间较长，费时费力；有的对运行线路的参数依赖性较强，不能准确判断故障点，不能满足人们对供电可靠性越来越高的要求。

(三)、发明内容：

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种采用时标分组自动标定电力系统线路故障的方法，它不仅判断准确，不依赖线路参数，不受外界干扰，而且应用范围广，简单实用。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：沿电力线路分段布置故障信号采集装置，所有的故障信号采集装置都有通信手段实现与调度主站的通信，并且所有的故障信号采集装置依次连续分配地址；当单方向供电的电力线路发生故障时，无故障电流通过的故障信号采集装置，不向调度主站发送信号，有故障电流通过的故障信号采集装置采集故障信号，将故障发生的时间以及本采集点的地址上传给调度主站，形成带时标和地址的故障信号，调度主站搜集本电力线路上所有故障信号，将上传故障信号按时标进行分组，设采集装置地址按供电方向递增排列，那么故障区段判断为位于沿供电方向这一组时标中地址最大的故障信号采集装置与其后的没有上传故障信号的地址最小的采集装置之间；当双方向主备供电方式的电力线路发生故障时，由于主备配电所先后向供电线路供电，整个线路上的故障信号采集装置都采集故障信号并上传，按发生的时间分两组，设采集装置地址按主供方向递增排列，则故障区段位于第一组中地址最大的采集装置与第二组中地址最小的采集装置之间。

本发明具有下列优点：1、判断准确。由于时标分组判断电力线路故障的依据是线路上各故障信号采集装置通过故障电流的时间，而这一时间是以带时标的遥信量形式上传给主站的，是一个直接量，没有通过任何计算来生成，只要主控站与各个被控站时间一致，其判断的准确性是不容置疑的。2、不依赖线路参数。由于时标分组标定电力线路故障的方法不同于电抗法，不需要预先将线路的导线截面、导线长度等参数输入以供计算，因此不存在对线路参数的依赖关系。3、不受外界干扰。由于时标分组标定电力线路故障的方法以采集故障电流为前提，而任何干扰源造成的电流波动都与线路故障时的电流有明显区别，可以说这种故障判断方法不受任何外界因素的干扰。4、应用范围广。本方法适合于不同电压等级的电力线路，可以自动标定电力线路短路故障、过流故障、小电流系统的单相接地故障，是一种可以普遍采用的新的方法。5、简单实用。

(四)、附图说明

图1为本发明单方向供电故障区判断示意图。

图2为本发明双方向供电故障区判断示意图。

图3为本发明自闭、贯通高压负荷开关远动控制图。

(五)、具体实施方式

(1)、采用时标分组法实现线路短路、过流故障区段的标定。

①、单方向供电方式中短路、过流故障的自动标定：

如图1所示，配电所单方向向线路供电，线路上共装设8处故障信号采集装置，将线路分成a～i九个区段。设故障信号采集装置和配电所断路器可以与调度主站进行通信，当线路上图示h段内某点发生永久性短路故障时，配电所断路器故障跳闸，并将跳闸发生的时间上传调度主站，同时故障信号采集装置1、2、7同时采集到故障信号，将故障信号发生的时间和各采集点的地址上传给调度主站，其它故障信号采集装置由于没有流过故障电流，不向调度主站发送信号，调度主站按信号采集装置上传信号的时标进行分组，由于1、2、7时标一样(或相差无几)将其分成一组，那么故障区段位于沿供电方向这一组时标中地址最大的故障信号采集装置(即7)与其后的没有上传故障信号的采集装置的地址最小的采集装置(即8)之间，从而准确快速地将故障区段标定。对于短路故障，故障信号采集装置可以是电流互感器和电流继电器，通过对电流继电器的适当整定还可以实现线路过流故障的查找。

如果线路装设有自动重合闸装置，则当h内发生短路故障时，配电所断路器跳闸，故障信号采集装置1、2、7上传故障信号后，配电所自动重合闸装置启动，断路器合闸再次向线路送电，由于故障点没有消失，配电所再次故障跳闸，则故障信号采集装置1、2、7再次上传故障信号，调度根据上传信号的时标，将故障信号分成两组，第一次的1、2、7和第二次的1、2、7，两组的地址完全相同可以按一组来处理，故障区段仍然判断为7和8之间。

②、双方向供电线路短路、过流故障的自动标定：

双方向供电线路有主备供电方式和双方向同时供电方式，双方向同时供电方式只有在短时的并列运行时才出现，可以不予考虑，我们只讨论双方向主备供电方式。如图2所示，配电所1与配电所2之间的电力线路共装设有4处故障信号采集装置，将线路分成a～e共五个区段，正常运行时由配电所1向线路供电，配电所2作为备用。配电所1、2和故障信号采集装置可以与调度主站进行通信。当图2中所示位置发生永久性短路故障时，配电所1与故障点之间流过故障电流，配电所1断路器跳闸并将跳闸时间上传调度主站，同时故障信号采集装置1、2、3分别将故障发生的时间及采集装置地址上传给调度主站；此时，备供配电所2检测到线路无电压，备用电源自投装置自动投入，配电所2断路器合闸到故障线路并将合闸时间上传调度主站，由于故障点没有消失，配电所2与故障点之间流过故障电流，配电所2断路器故障跳闸并将跳闸时间上传调度主站，同时故障信号采集装置4将故障发生的时间和采集装置地址上传调度主站。调度主站对上传的故障信号以配电所2备自投合闸的时间为基准，按时标进行分组，由于备自投的时间按能躲过瞬时故障来整定，一般为1～2秒，则可以将故障信号按时标分成两组，发生在配电所2备自投合闸之前的为第一组，发生在配电所2备自投合闸之后的为第二组，第一组时标为故障信号采集装置1、2、3，第二组为故障信号采集装置4。故障区段在第一组故障信号采集装置中地址最大的采集装置即3与第二组故障信号采集装置中地址最小的采集装置即4之间。要想更精确地查找故障点，可在线路上多设置故障信号采集装置，以缩小故障区段。

(2)、采用时标分组法实现小电流系统线路单相接地故障区段的标定

小电流系统的单相接地故障由于不造成线路线电压的变化，不影响用户电压，可以带故障短时运行，但其间相对地电压升高为线电压，长时间带故障运行将造成线路绝缘受损，严重时将危及整个线路的安全，因此规程规定只可以带故障运行两小时。目前，小电流系统的单相接地故障选线可以用多种方法进行检测，如首半波原理、零序功率方向原理等等，但对故障点的标定却一直是一个较难的问题。基于特殊信号注入原理，沿线路分布特殊信号采集装置，利用采集装置上传动作信号的时标进行分组，从而判断接地故障区段的方法有效地解决了单相接地故障区段的标定问题。

由于小电流系统的单相接地故障时，线路可以继续供电，因此按单方向供电原理的时标分组判断方法来判断接地故障区段。将接收到信号的特殊信号采集装置上传的时标分成一组，故障区段在沿供电方向这一组时标中地址最大的特殊信号采集装置与没有上传信号的采集装置的地址最小的采集装置之间，从而准确快速地将接地故障区段标定。

目前，铁路主要干线的供电形式一般为双回路系统，分为10kV自动闭塞线路和10kV贯通线路，每隔50km至70km设置一个配电所，形成主、备互供方式，自闭、贯通电线路沿铁路线分布，供铁路沿线各车站信号及其它一级负荷。供电臂正常供电方式为，一所主供，一所备供(备供配电所投入备用电源自投装置)，即主备供电模式；当发生过流、速断故障后，主供所过流、速断跳闸，备供配电所检测线路无压，启动备用电源自动投入装置，由备供配电所供电；永久性故障时，备供所投入后也跳闸，现场切断故障点两侧开关，分别由主供配电所和备供配电所同时供电，主备配电所分别投入备用电源自投装置，即自供自备模式。

图3是京广线邢台——邯郸自闭线路，两配电所间有小康庄、留客、沙河、临名关、黄粱梦五站，自闭线路由邢台配电所主供，邯郸配电所作备，在每个车站安装一架远动开关，每个车站信号楼内安装一个FTU，用来采集数据，并由铁通通道传至调度。为了将短路电流与正常电流加以区分，即确定各远动负荷开关是否经历了故障电流，要在每个车站的远动负荷开关处安装高压电流互感器，用以监测流过高压远动开关的电流。由于自闭、贯通电线路远动负荷开关距信号楼FTU(安装在信号楼内，用以监控信号楼电源，利用铁通专用通道与调度主站联系)距离较远，受CT二次带负荷能力及电气化铁路干扰影响限制，不宜采用直接向调度传送电流值的的方法。在远动负荷开关控制箱内设电流继电器，对其进行适当整定，流过短路或过流电流时，将故障电流转变成继电器的动作信号，以遥信量的形式，传送至调度主站。

假如在沙河和留客区间发生短路故障时，邢台配电所自闭断路器速断跳闸，同时，小康庄、留客两站安装的远动负荷开关均流过故障电流，控制器中电流继电器发信给调度控制系统。经过2秒延时后，邯郸配电所自闭断路器备自投动作，由于故障点未消除，邯郸配电所自闭馈出柜也发生跳闸，同时，沙河、临名关、黄粱梦三站安装的远动负荷开关均流过故障电流，控制器中电流继电器发信给调度控制系统。

设邢台一邯郸自闭远动开关依次排号为1、2、3、4、5，上传的故障信号时标依次为Ti、i＝1、2、3、4、5，邯郸配电所备自投动作时标为T备，设ΔT＝500ms。调度主站系统将所有故障信号汇总后，以邯郸配电所备自投动作的时标T备为基准，进行比较。

当T备-Ti＞ΔT时，Ti为第一组，即故障电流发生在备自投动作T备之前，当|T备-Ti|＜ΔT时，Ti为第二组，即故障电流发生在备自投动作T备之后，后台计算机通过比较，判断出第一组时标为T1、T2；第二组时标为T3、T4、T5。取第一组时标中i的最大值为2，取第二组时标中i的最小值为3，这两个i值所对应的远动负荷开关之间即留客站和沙河站之间为故障区段。调度程控将留客和沙河站远动开关打开，合上邢台和邯郸自闭断路器。成功地自动隔离了故障区段，恢复了非故障区段的正常供电，自发生故障至完成隔离恢复送电，不超过90秒。

Claims (2)

1、一种采用时标分组自动标定电力系统线路故障的方法，其特征在于：沿电力线路分段布置故障信号采集装置，所有的故障信号采集装置都有通信手段实现与调度主站的通信，并且所有的故障信号采集装置依次连续分配地址；当单方向供电的电力线路发生故障时，无故障电流通过的故障信号采集装置，不向调度主站发送信号，有故障电流通过的故障信号采集装置采集故障信号，将故障发生的时间以及本采集点的地址上传给调度主站，形成带时标和地址的故障信号，调度主站搜集本电力线路上所有故障信号，将上传故障信号按时标进行分组，设采集装置地址按供电方向递增排列，那么故障区段判断为位于沿供电方向这一组时标中地址最大的故障信号采集装置与其后的没有上传故障信号的地址最小的采集装置之间；当双方向主备供电方式的电力线路发生故障时，由于主备配电所先后向供电线路供电，整个线路上的故障信号采集装置都采集故障信号并上传，按发生的时间分两组，设采集装置地址按主供方向递增排列，则故障区段位于第一组中地址最大的采集装置与第二组中地址最小的采集装置之间。

2、根据权利要求1所述的采用时标分组自动标定电力系统线路故障的方法，其特征在于：对于短路故障，所述的故障信号采集装置为电流互感器或电流继电器。

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