[发明专利]一种架空线‑高压电缆混合线路故障定位方法

权利要求书

1.一种架空线-高压电缆混合线路故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)分别测量线路两侧M、N端点的三相电压、电流相量；运用对称分量法分别计算出两侧的负序电压、负序电流、正序电压、正序电流；

(2)根据所述负序电压，判断故障类型；

(3)若为非对称故障，由双端电气量M侧和N侧的三相电压、电流相量分别计算沿线各点负序电压幅值然后进行比较，负序电压幅值相等的点即是故障点；

(4)若为三相对称故障，采用正序电压变化量幅值比较的方法进行故障定位，正序电压幅值变化量相等的点即是故障点；

所述步骤(1)中：

线路保护装置测量所述线路两侧M、N端点的三相电压和电流相量

所述计算包括线路两侧的负序电压负序电流正序电压正序电流其中各参数的下标1表示正序参数，下标2表示负序参数；

所述步骤(3)中，所述非对称故障，由双端电气量分别计算沿线各点负序电压幅值然后进行比较，包括：

以所述M端点为测量点，由故障相的负序电压负序电流计算M点的负序前行波和负序反行波的幅值和相位；

所述前行波为：

F·m2=U·m2+ZC2I·m2]]>

所述反行波为：

B·m2=U·m2-ZC2I·m2]]>

其中，为参数均匀架空线路负序波阻抗；R₂为参数均匀架空线路负序电阻；L₂为参数均匀架空线路负序电感；G₂为参数均匀架空线路负序电导；C₂为参数均匀架空线路负序电容；ω＝2πf，f为交流电频率；i为虚部；

按设定步长Δx，以快速搜索算法计算故障线路中任一点x的负序行波幅值衰减和相位延迟A₂(x)；

A2(x)=e-γ2x=e-β2x∠(-α2x)]]>

其中，为负序衰减常数；β₂为负序衰减常数的实部；α₂为负序衰减常数的虚部；A₂(x)的相位延迟与计算点距离x成正比,而其中的幅值衰减部分与故障点距离为指数关系；

将幅值衰减部分采用泰勒级数展开:

|A2(x)|=e-β2x=1-β2x+0.5β2x2...]]>

其中，|A₂(x)|为负序行波幅值衰减的幅值；

其中β值非常小，在线路不是特别长的情况下上式采用线性等效；

|A2(x)|=e-β2x≈1-β2x]]>

由负序行波幅值衰减和相位延迟，计算沿线负序电压

U·xM2=12(F·m2A2(x)+B·m2/A2(x))]]>

由沿线负序电压计算沿线负序电压的幅值

|U·xM2|=|12(F·m2A2(x)+B·m2/A2(x))|]]>

以所述N端点为测量点,同理可得沿线负序电压的幅值

为N点的负序前行波，为N点负序反行波；

比较幅值若相等，则x为故障距离，若不相等，按设定步长Δx变化x，继续计算沿线负序电压，至幅值相等终止计算，此时x为故障距离；

所述步骤(4)中，所述三相对称故障，采用正序电压变化量幅值比较的方法进行故障定位，包括：

以所述M端点为测量点，由故障相的正序电压正序电流计算M点的正序前行波和正序反行波的幅值和相位；

所述前行波为：

F·m1=U·m1+ZC1I·m1]]>

所述反行波为：

B·m1=U·m1-ZC1I·m1]]>

其中，为参数均匀架空线路正序波阻抗；R₁为参数均匀架空线路正序电阻；L₁为参数均匀架空线路正序电感；G₁为参数均匀架空线路正序电导；C₁为参数均匀架空线路正序电容；ω＝2πf，f为交流电频率；i为虚部；

按设定步长Δx，以快速搜索算法计算故障线路中任一点x的正序行波幅值衰减和相位延迟A₁(x)；

A1(x)=e-γ1x=e-β1x∠(-α1x)]]>

其中，为正序衰减常数；β₁为正序衰减常数的实部；α₁为正序衰减常数的虚部；A₁(x)的相位延迟与计算点距离x成正比,而其中的幅值衰减部分与故障点距离为指数关系；

将幅值衰减部分采用泰勒级数展开:

|A1(x)|=e-β1x=1-β1x+0.5β1x2...]]>

其中β值非常小，在线路不是特别长的情况下上式采用线性等效；

|A1(x)|=e-β1x≈1-β1x]]>

其中，|A₁(x)|为正序行波幅值衰减的幅值；

由正序行波幅值衰减和相位延迟，计算沿线正序电压

U·xM1=12(F·m1A1(x)+B·m1/A1(x))]]>

正序电压变化量采用故障后测量点电压相量减去故障前电压相量的方法获得，故障后和故障前相量时延相差整周波的倍数；

ΔU·xM1=U·xM1(t)-U·xM1(t-RT)]]>

其中，t为测量时刻；T为一周波的时间；R为相差周波的倍数；

由正序电压变化量计算沿线正序电压变化量的幅值

|ΔU·xM1|=|U·xM1(t)-U·xM1(t-RT)|]]>

以所述N端点为测量点,同理可得沿线正序电压变化量

为以N端点为测量点的沿线正序电压；

比较正序电压变化量幅值若相等，则x为故障距离，若不相等，按设定步长Δx变化x，继续计算沿线正序电压变化量，至变化量幅值相等终止计算，此时x为故障距离。

2.根据权利要求1所述故障定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述判断包括：

若所述负序电压为零则所述故障类型是三相对称故障；

若所述负序电压不为零则所述故障类型是非对称故障。