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基于电流方向和次数的线路故障检测方法
【专利摘要】本发明涉及电力检测领域，尤其涉及基于电流方向和次数的线路故障检测方法。在有故障的线路两端分别有一个供电所，其特征在于，包含如下步骤，设定其中一个供电方向为正方向；则另一侧供电方向为负方向；根据如下情况进入不同的判断逻辑：备投－重合模式、单备投模式、单重合模式、重合－备投模式；检测电流方向和过电次数，依照如上所述的模式分别判断两个或者两个以上的电流检测点位的结果，根据故障判断区域的重合，即可判定故障点。有益效果：准确性更高；可靠性更高；判断速度更快；投资更小；更方便便捷。
【专利说明】基于电流方向和次数的线路故障检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力检测领域，尤其涉及基于电流方向和次数的线路故障检测方法。【背景技术】
[0002]铁路自闭/贯通供电线路沿铁路线分布，每40?60公里设一个配电所，配电所的电源进线取自地方电力系统，两个配电所的自闭出线或贯通出线构成一个供电区间(臂)，两侧互为主备供，每个供电区间由车站开关划分为若干线段，每个水电段管理多个供电区间。
[0003]图1是一个典型的自闭或贯通供电线路区间。
[0004]线路供电区间的运行方式:主备供配电所出线开关保护的运行方式决定了该区间的运行方式，铁路水电系统供电区间常见的运行方式包括:
(I)备投-重合模式，最常见的工作模式；
当发生永久性相间短路故障(大电流故障)时，主供侧保护动作，开关O秒速断；备投方经备投时间后备投，备投失败；主供侧经重合闸时间重合，重合失败，全线失电。
[0005](2)单备投模式
当发生永久性相间短路故障(大电流故障)时，主供侧保护动作，开关O秒速断；备投方经备投时间后备投，备投失败，全线失电。
[0006](3)单重合模式
当发生永久性相间短路故障(大电流故障)时，主供侧保护动作，开关O秒速断；主供侧经重合闸时间重合,重合失败,全线失电。
[0007](4)重合-备投模式
与备投-重合模式相比，重合-备投模式只是备投、重合的先后次序发生了变化；当发生永久性相间短路故障(大电流故障)时，主供侧保护动作，开关O秒速断；主供侧开关经重合闸时间重合，重合失败；备投方经备投时间后备投，备投失败，全线失电。
[0008]目前的解决方案
二分法:所谓二分法，就是当发生永久性故障时，先将供电臂中间的开关打开，再从一个配电所送电，如果送电成功，则说明故障存在于另一半供电臂，如果送电不成功，则说明故障存在于此半供电臂。
[0009]如图2所示，当Kl点出现永久故障时，先打开2号开关，从甲所送电，合闸送电成功，则说明故障在2号开关至乙配电之间，然后再打开4号开关，从甲所送电，由于合闸于故障点上，甲所合闸失败，则说明故障点在4号开关至2号开关之间，再打开3号开关，甲所送电，送电成功，则说明故障点在3号开关和4号开关之间。
[0010]二分法有手动和远动二种，手动是人工去开合开关，远动是通过遥控开合开关。
[0011]主站法:主站法是在每个开关上安装检测装置FTU，检测流过此开关的故障电流，把检测到的故障电流信息通过通信信道送到主站，最后由主站软件进行判断，判断出故障在哪两个开关之间。[0012]主站法的系统构成一般由主站、FTU、配电所出线开关保护单元和通信网络等组成，系统结构如图3所示。
[0013]主站法的定位原理如图4所示 备投一重合模式
经过完整的备投-重合过程之后，感受到两次故障的FTU和感受到一次故障的FTU之间为永久性故障点。
[0014]如图4所示，当甲所主供时，若Kl点出现相间短路故障，则FTUl和FTU2分别感受到过流故障，甲所出线开关跳开，乙所备投投入，这样由于故障没有消除，FTU3和FTU4也分别感受到一次过流故障，并且乙所得出线开关也跳开；甲所的重合闸投入，再次合到故障上，这样FTUl和FTU2会第二次感受到故障，甲所出线开关第二次跳开，全线失压。
[0015]这样根据FTUl和FTU2感受到两次故障，FTU3和FTU4感受到一次故障，可以很容易的确定故障点的位置在FTU2和FTU3之间。
[0016]单备投模式
发生故障备投失败后，FTUl、FTU2、FTU3、FTU4均感受到一次过流故障，不同的是FTUl、FTU2感受的时间是一致的，FTU3、FTU4感受的时间是一致的，并且FTU1、FTU2和FTU3、FTU4感受到的时间相差在120ms左右，因为备投的时间为120ms，这要求各个FTU的时间标尺要高度一致，相差精度要达到IOms级别，否则不能判断出故障。
[0017]单重合模式
在单生命模式下，FTUl、FTU2会感受到两次过流故障，FTU3、FTU4没有感受到过流故障，很容易判断出故障所在的区段。
[0018]重合-备投模式
在此模式下，结果和备投生命模式一样，FTUl、FTU2感受到两次过电流故障，FTU3、FTU4感受到一次过电流故障。

【发明内容】

[0019]发明的目的:为解决铁路供电线路故障区段准确、快速的定位问题，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
[0020]为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案:
基于电流方向和次数的线路故障检测方法，在有故障的线路两端分别有一个供电所，其特征在于，包含如下步骤，
设定其中一个供电方向为正方向；则另一侧供电方向为负方向；
根据如下情况进入不同的判断逻辑:备投一重合模式、单备投模式、单重合模式、重合一备投模式；
备投一重合模式下判断方式如下，备投一重合结束后，如果检测到一次反方向过电流，即I 一，则判断故障发生在本发明的电流检测点位之前；备投一重合结束后，如果检测到二次正方向过电流，即2+，则判断故障发生在本发明的电流检测点位之后；
单备投模式下判断方式如下，如果备投失败，备投结束后，如果检测到一次反方向过电流，即I 一，则故障发生在本发明的电流检测点位之前；备投成功，备投结束后，如果检测到一次正方向过电流，即1+，则故障发生在本发明的电流检测点位之后；单重合模式下判断方式如下，单重合结束后，如果没有检测到任何方向过电流，即O，则故障发生在本发明的电流检测点位之前；单重合结束后，如果检测到检测到二次正方向过电流，即2+，则故障发生在本发明的电流检测点位之后；
重合一备投模式下判断方式桶备投-重合的判断模式。
[0021]本发明进一步技术方案在于，在线路中设置两个或者两个以上的电流检测点位进行检测，检测电流方向和过电次数，依照如上所述的模式分别判断两个或者两个以上的电流检测点位的结果，根据故障判断区域的重合，即可判定故障点。
[0022]本发明进一步技术方案在于，正向电流和反向电流的本发明的电流方向检测方法是基于功率方向的判别方法，g吲入电压量为基准量，比较安装处基准电压与电流的相位关系，从而确定电流方向是正向还是反向，具体实现方法如下:
装置取Ubc为基准电压，比较流过装置的电流Ia与Ubc的相位关系来判断电流方向。设定其中一个方向为正方向，贝1J另一个方向为反方向，
如果流过装置的电流Ia与电压Ubc的相位关系满足以下公式
【权利要求】
1.基于电流方向和次数的线路故障检测方法，在有故障的线路两端分别有一个供电所，其特征在于，包含如下步骤， 设定其中一个供电方向为正方向；则另一侧供电方向为负方向； 根据如下情况进入不同的判断逻辑:备投一重合模式、单备投模式、单重合模式、重合一备投模式； 备投一重合模式下判断方式如下，备投一重合结束后，如果检测到一次反方向过电流，即I 一，则判断故障发生在本发明的电流检测点位之前；备投一重合结束后，如果检测到二次正方向过电流，即2+，则判断故障发生在本发明的电流检测点位之后； 单备投模式下判断方式如下，如果备投失败，备投结束后，如果检测到一次反方向过电流，即I 一，则故障发生在本发明的电流检测点位之前；备投成功，备投结束后，如果检测到一次正方向过电流，即1+，则故障发生在本发明的电流检测点位之后； 单重合模式下判断方式如下，单重合结束后，如果没有检测到任何方向过电流，即O，则故障发生在本发明的电流检测点位之前；单重合结束后，如果检测到检测到二次正方向过电流，即2+，则故障发生在本发明的电流检测点位之后； 重合一备投模式下判断方式桶备投-重合的判断模式。
2.如权利要求1所述的基于电流方向和次数的线路故障检测方法，其特征在于， 在线路中设置两个或者两个以上的电流检测点位进行检测，检测电流方向和过电次数，依照权I所述的模式分别判断两个或者两个以上的电流检测点位的结果，根据故障判断区域的重合，即可判定故障点。
3.如权利要求1所述的基于电流方向和次数的线路故障检测方法，其特征在于， 正向电流和反向电流的本发明的电流方向检测方法是基于功率方向的判别方法，即引入电压量为基准量，比较安装处基准电压与电流的相位关系，从而确定电流方向是正向还是反向，具体实现方法如下: 装置取Ubc为基准电压，比较流过装置的电流Ia与Ubc的相位关系来判断电流方向。
4.设定其中一个方向为正方向，则另一个方向为反方向， 如果流过装置的电流Ia与电压Ubc的相位关系满足以下公式 Φκ-90° ^ arg(UBC/IA) ^ Φκ+90° 则电流为正方向； 如果流过装置的电流Ia与电压Ubc的相位关系满足以下公式 Φκ+90° ^ arg(UBC/IA) ^ Φκ+270° 则电流为反方向。
【文档编号】G01R31/08GK103713239SQ201410017150
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】高志强, 刘建华, 王琳, 李世文 申请人:西安成林电力科技有限公司