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专利名称：B型架空线—电缆混合线路行波故障定位方法
技术领域：
本发明属于电力系统保护技术领域，特别涉及一种B型架空线一电缆混合线路行 波故障定位方法。
背景技术：
快速、准确地确定电力线路的故障点位置，可加快永久故障的修复，及时消除隐患 以避免大量瞬时性故障的再次发生，对保证电力系统的安全稳定和经济运行有十分重要的
眉、ο随着现代城市建设的发展，城市用电负荷不断增大，现有的架空线路已经无法满 足城市发展的需要，而且纵横交错的架空线路也影响城市的整体形象。因此，电缆网络供电 取代原有的架空线路供电已成为城市电网发展的必然趋势。随着城市电网的不断改造和升 级，城市电缆网络逐步向IlOkV及以上电压等级发展。由于高压电缆的投资造价相当高，大 部分能利用架空线路的路径，一般不采用单纯的电缆供电方式，这就出现了许多高压架空 线和电缆的混合线路。另外，为了解决输电线路跨越大水道和海峡的特殊问题，还出现了超高压架空 线一电缆混合线路。比如，海南联网工程就采用了 500kV超高压、长距离和较大容量的架空 线一海底电缆混合输电线路。从结构形式来看，高压架空线一电缆混合线路主要包括A型和B型两种类型，其中 A型混合线路包括一段架空线和一段电缆，B型混合线路包括两段架空线和一段电缆，且电 缆连接在两段架空线之间。电力线路故障定位方法分为工频电气量法和暂态行波法两大类。工频电气量法受 互感器变换误差、线路分布电容、故障信号非周期分量等诸多因素的影响，测距误差大，而 且并不适用于架空线一电缆混合线路。暂态行波法通过测量暂态行波在故障线路上的传播 时间计算故障点到线路一端的距离，这种方法对于普通架空线路和电缆具有很高的定位精 度，其中架空线定位误差可以达到500m以内，而电缆定位误差则可以达到Im以内。但已经 提出的各种单端和双端行波故障定位算法不能直接用于架空线一电缆混合线路。因此，当 混合线路发生故障后，往往要花费比普通架空线路更多的时间来查找和修复故障，这严重 影响了混合线路的供电可靠性。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷、适应于电力系统混合线路故障定位 的B型混合线路行波故障定位方法。其技术方案为一种B型架空线一电缆混合线路行波故障定位方法，其特征在于采用以下步 骤⑴以架空线与电缆的连接点P1和P2为界，用Lra、Lc和Lre分别表示架空线段MPp 电缆段P1P2以及架空线段P2N的长度，用％和vC分别表示暂态行波在架空线和电 缆中的传播速度，计算出P1点故障产生的初始行波浪涌到达线路两端M、N的时间差
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+ 以及P2点故障产生的初始行波浪涌到达线路两端Μ、N的时间差 vO vc vO
ΔΤ^=^· + ^-^·作为整定值；(2)测定线路某点故障产生的初始行波浪涌到达线
vO vC vO
路两端Μ、N的绝对时刻，用tM和tN表示；(3)确定故障点位置，当tM-tN = Δ Tp1时，故障 点即为P1 ；当tM_tN = Δ Tp2时，故障点即为P2 ；当tM_tN < Δ Tpi时，故障点位于MP1段，且
故障点与M端和N端之间的距离分别为Aw =\v0[(^-+Lol+L°2) + (tM 和Dnf =
2 vc V0
LJL0^L02-Dmf ；当ΔΤΡ1 < tM-tN < Δ Tp2时，故障点位于P1P2段，且故障点与M端和N端 之间的距离分别为 Dmf = Lm-丄01 ~丄02) + (tu -和 Dnf = Lc+L01+L02-Dmf ；
L vCvO
当tM-tN > Δ Tp2时，故障点位于线路P2N段，且故障点与N端和M端之间的距离分别为 Dnf+°2 )Μ —Μ]和 Dmf = Lc+L01+L。2-Dnf。
^ vCvO所述的B型架空线一电缆混合线路行波故障定位方法，步骤(2)中，B型混合线路 故障初始行波浪涌到达线路两端M、N的绝对时刻tM和tN分别由安装在线路两端的在线行 波故障定位装置通过实时检测获得。本发明与现有技术相比，实现了 B型架空线一电缆混合线路的在线故障分段和准 确故障测距，具有广阔的应用前景。


图1是本发明的B型架空线一电缆混合线路故障初始行波浪涌传播示意图。图2是本发明的B型架空线一电缆混合线路行波故障定位系统示意图。图中MP1、架空线 P1P2、电缆P2N、架空线 P1、架空线MP1与电缆P1P2的连接点 P2、电缆P1P2与架空线P2N的连接点Lqi、架空线区段MP1长度Lc、电缆区段P1P2长度LQ2、 架空线区段P2N长度tM、故障点F产生的初始行波浪涌到达线路M端的绝对时刻tN、故障 点F产生的初始行波浪涌到达线路N端的绝对时刻1、M端行波故障定位装置2、N端行 波故障定位装置3、M端卫星同步时钟4、N端卫星同步时钟5、光纤通道1PPS、卫星 同步时钟每秒向行波故障定位装置发送一个脉冲时钟同步信号。
具体实施例方式下面结合附图对B型架空线一电缆混合线路行波故障定位方法的实现作以下说 明步骤LP1为架空线MP1与电缆P1P2的连接点，P2为电缆P1P2与架空线P2N的连接 点，L01 = 14. 8km, Lc = 21. 7km, L02 = 30km, vc = 171. 99km/ms, v0 = 293. 91km/ms，故障分
段的时差整定值则为
V0 Vc V0 293.91 171.99 293.91步骤2、混合线路故障初始行波浪涌到达线路两端M、N的绝对时刻tM和tN分别由 安装在线路两端的在线行波故障定位装置1和2通过实时检测获得，分别为tM = 0. 093ms 以及 tN = 0. 185ms，二者之差为 tM-tN = -0· 092 (ms)；3、根据步骤1、2所得数据，由于ΔΤΡ1 < tM-tN < Δ TP2,所以故 障点位于电缆P1P2区段，且故障点F与M端、N端的距离分别通过公式
Dmf =Lox +\vc[(^-Lm~L°2) + {tM 和 Dnf = !^+LZL02-Dmf 计算得到，具体为 Dmf =
丄 vcvo
22. 186km, Dnf = 44. 314km。经验证，该计算结果与实际相符。
权利要求
一种B型架空线 电缆混合线路行波故障定位方法，其特征在于采用以下步骤(1)以架空线与电缆的连接点P1和P2为界，用LO1、LC和LO2分别表示架空线段MP1、电缆段P1P2以及架空线段P2N的长度，用vO和vC分别表示暂态行波在架空线和电缆中的传播速度，计算出P1点故障产生的初始行波浪涌到达线路两端M、N的时间差 <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>T</mi> <mrow><mi>P</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>O</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <msub><mi>v</mi><mi>O</mi> </msub></mfrac><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><msub> <mi>L</mi> <mi>C</mi></msub><msub> <mi>v</mi> <mi>C</mi></msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac><msub> <mi>L</mi> <mrow><mi>O</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><msub> <mi>v</mi> <mi>O</mi></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow> </mrow>以及P2点故障产生的初始行波浪涌到达线路两端M、N的时间差 <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>T</mi> <mrow><mi>P</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>O</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <msub><mi>v</mi><mi>O</mi> </msub></mfrac><mo>+</mo><mrow> <mo></mo> <mfrac><msub> <mi>L</mi> <mi>C</mi></msub><msub> <mi>v</mi> <mi>C</mi></msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac><msub> <mi>L</mi> <mrow><mi>O</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><msub> <mi>v</mi> <mi>O</mi></msub> </mfrac></mrow> </mrow>作为整定值；(2)测定线路某点故障产生的初始行波浪涌到达线路两端M、N的绝对时刻，用tM和tN表示；(3)确定故障点位置，当tM tN＝ΔTP1时，故障点即为P1；当tM tN＝ΔTP2时，故障点即为P2；当tM tN＜ΔTP1时，故障点位于MP1段，且故障点与M端和N端之间的距离分别为 <mrow><msub> <mi>D</mi> <mi>MF</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msub> <mi>v</mi> <mi>O</mi></msub><mo>[</mo><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><msub> <mi>L</mi> <mi>C</mi></msub><msub> <mi>v</mi> <mi>C</mi></msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>O</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>O</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub></mrow><msub> <mi>v</mi> <mi>O</mi></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>t</mi><mi>M</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>t</mi><mi>N</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow>和DNF＝LC+LO1+LO2 DMF；当ΔTP1＜tM tN＜ΔTP2时，故障点位于P1P2段，且故障点与M端和N端之间的距离分别为 <mrow><msub> <mi>D</mi> <mi>MF</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>L</mi> <mrow><mi>O</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msub> <mi>v</mi> <mi>C</mi></msub><mo>[</mo><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><msub> <mi>L</mi> <mi>C</mi></msub><msub> <mi>v</mi> <mi>C</mi></msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>O</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>O</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub></mrow><msub> <mi>v</mi> <mi>O</mi></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>t</mi><mi>M</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>t</mi><mi>N</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow>和DNF＝LC+LO1+LO2 DMF；当tM tN＞ΔTP2时，故障点位于线路P2N段，且故障点与N端和M端之间的距离分别为 <mrow><msub> <mi>D</mi> <mi>NF</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msub> <mi>v</mi> <mi>O</mi></msub><mo>[</mo><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><msub> <mi>L</mi> <mi>C</mi></msub><msub> <mi>v</mi> <mi>C</mi></msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>O</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>L</mi><mrow> <mi>O</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub></mrow><msub> <mi>v</mi> <mi>O</mi></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>t</mi><mi>M</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>t</mi><mi>N</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow>和DMF＝LC+LO1+LO2 DNF。
2.如权利要求1所述的B型架空线-电缆混合线路行波故障定位方法，其特征在于 步骤(2)中，B型混合线路故障初始行波浪涌到达线路两端M、N的绝对时刻分别由 安装在线路两端的在线行波故障定位装置通过实时检测获得。
全文摘要
本发明提供一种B型架空线-电缆混合线路行波故障定位方法，其步骤是(1)以架空线与电缆的连接点P1和P2为界，用LO1、LC和LO2分别表示架空线段MP1、电缆段P1P2以及架空线段P2N的长度，用vO和vC分别表示暂态行波在架空线和电缆中的传播速度，计算出P1点故障产生的初始行波浪涌到达线路两端M、N的时间差以及P2点故障产生的初始行波浪涌到达线路两端M、N的时间差作为整定值；(2)测定线路某点故障产生的初始行波浪涌到达线路两端M、N的绝对时刻，用tM和tN表示；(3)确定故障点位置。
文档编号G01R31/08GK101930048SQ20101001151
公开日2010年12月29日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者陈平, 黄震 申请人:山东理工大学