[发明专利]基于同步采样的电缆架空线混合线路故障区段定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆架空线混合线路故障区段的方法，尤其涉及一种基于同步采样的电缆架空线混合线路故障区段定位的方法。

背景技术

随着城市的发展，架空线缆化率的不断提高，建设了大量的架空线-高压电缆混合线路。混合线路结构复杂，具备很高的传输可靠性，而且有利于城市的整体形象提升。但是同时也面临着架空线路雷击、空气污染绝缘下降、覆冰，电缆外力损坏、电缆老化、接头不良、击穿短路等多种故障合一的复杂问题。其中架空线路故障绝大部分为瞬时性故障，而电缆故障大部分是由于制造上的瑕疵或长期运行后绝缘性能下降导致的永久性故障。为了提高供电可靠性，对于架空线路故障一般可以采用自动重合闸，而电缆段故障则不允许采用自动重合闸，假如对存在故障的电缆线路进行重合闸操作送电，可能会导致电缆多点绝缘击穿、故障范围扩大，严重时造成电缆报废，因此对于电缆故障，不能轻易进行重合闸操作送电，首先要对供电电缆线路进行故障原因查找，在故障性质检查确认后，采取相应的措施进行处理，故障排除后，再进行合闸送电。

要想在某些瞬时故障发生后符合设备安全和可靠性的前提条件下投入重合闸，就必须能够定位出故障发生在架空段还是地下高压电缆段，从而缩短故障停电时间，减少经济损失；因此有必要研发一种能够对混合线路故障区段定位的方法，从而为电力生产综合决策提供必要的技术手段和量化条件。目前国内外对混合线路故障区段定位也进行了深入的研究，

专利号为CN101762775A的专利《A型架空线-电缆混合线路行波故障定位方法》和专利号为CN101930048A的专利《B型架空线-电缆混合线路行波故障定位方法》，采用行波法对故障进行定位，采用双端故障测距，缺点是电缆-架空线两端的监测设备时钟同步比较困难，时钟误差要小于几十纳秒。

目前混合线路故障区段的方法大多采用单端法和双端法，是以反射波头波的到达时间与距离成正比而推算得出故障点位置。行波法受线路影响较小，测距精度相对较高；但对高精度时间的同步及高速信号采样等要求很高，尤其双端法对时间的同步要求更高，目前的GPS同步及光纤同步等方法成本高、易受环境外力干扰、补偿算法复杂，造成故障定位精度大打折扣。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了基于同步采样的电缆架空线混合线路故障区段定位的方法，该方法采用一个故障检测装置，双互感器耦合的方式，使用单相自同步采样的原理，只须测量故障信号在本相电缆的传递，不依赖于高精度时钟同步技术，布设容易，安装灵活；避免了传统的单端或者双端故障定位，时钟不好同步，误差大的缺点。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

基于同步采样的电缆架空线混合线路故障区段定位的方法，包括以下步骤：

步骤一：将故障测巡装置布设于电缆-架空线回路靠近终端塔一侧架空线上，在架空线三相线路的每相线路的设定间隔距离设置两个故障行波采样点，同时在每相线路的或者某相线路的两个故障行波采样点之间设置一路工频相位采样点；

步骤二：当有故障信号时，通过对两个故障行波采样点监测实现对故障行波传播方向和传播速度的监测，先监测到故障行波电流的采样点为故障电流的起始源头方向；通过对工频相位采样点监测得到相位数据；如果没有故障信号则继续监测；

步骤三：根据故障信号通过两个故障行波采样点的先后及时间判断该采样点是否为故障及故障发生区段；

步骤四：根据故障行波波形特征及工频相位采样点的采样数据结合线路拓扑结构进行故障判断。

所述步骤一中，两个故障行波采样点上采用相耦合的故障高频电流互感器，相耦合的故障高频电流互感器与故障测巡装置连接，故障高频电流互感器采集故障行波。

所述步骤一中，工频相位采样点采样工频相位互感器，工频相位互感器连接故障测巡装置，通过工频相位互感器实时采集相位数据。

所述步骤二中，故障行波传播方向：先监测到故障行波电流的采样点为故障电流的起始源头方向，用于判断故障行波是电缆侧到架空线侧还是架空线侧到电缆侧；

故障行波传播速度：根据两个监测点的距离，和检测到故障行波的时间，用距离除以时间就是速度。可以和理论速度对比，用以判断是故障行波还是干扰信号。

所述步骤三中，故障发生时，故障行波会以固定速度依次通过两个采样点，根据电缆线路间隔及行波信号在电缆中的传播速度，计算两个采样点监测到故障波头的时间相隔，结合线路拓扑判断出故障发生在架空线还是电缆侧。