一种高精度、低成本的配电网故障定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种高精度、低成本的配电网故障定位方法，该故障定位方法在配电网不同类型架空线路和电缆线路两端安装少量具有GPS对时功能的行波检测装置，当配电网发生故障后，首先利用非故障线路的检测装置计算出行波线模分量和地模分量在不同类型线路中的波速，然后根据行波线模分量和地模分量到达某个检测装置的时间差计算出故障点与该检测装置之间的距离，最后综合多个检测装置的测距结果确定故障点位置。本发明能够实现准确故障定位，降低了排查故障的时间，提高了供电可靠性，而且安装设备数量少、经济性好，具有很好的实用性。
【专利说明】一种高精度、低成本的配电网故障定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高精度、低成本的配电网故障定位方法，属于电力系统自动化技 术领域，适用于3?10kV配电网。
【背景技术】
[0002] 故障精确定位的研究一直都是电力系统重要的课题之一。目前，应用于电力系统 的比较成熟的测距装置都是针对中性点直接接地系统（liokv及以上），而对于配电网，由 于其结构复杂，馈线故障点定位一直是故障精确定位研究中的难题。
[0003] 配网自动化是减少故障停电时间、缩小故障停电范围从而提高供电可靠性的重要 手段，通常包括故障定位、故障隔离和非故障区域恢复供电。目前我国大力推广普及配网自 动化技术，极大地提高了对配网故障的处理效率，对故障的处理也从原来的全人工状态逐 渐转入半自动化状态。但是配网自动化实现的故障定位也仅能实现区段定位，考虑到经济 效益投入产出最优，一般馈电线路采用三分段模式。然而，对于偏远山区的架空线，可到到 30多公里，即使三分段，当故障发生时，故障隔离后，故障定位范围在至少10公里内，范围 较大，不利于快速实现故障抢修及复电要求。
[0004] 目前基于行波原理的配电网故障测距技术有如下缺点：（1)采用理论波速计算距 离，当理论波速与实际波速有差异时影响测距精度；（2)采用双端行波定位需要在每个线 路末端安装检测装置，由于配电网末端数量巨大，所以需要安装大量的检测装置，经济性 差。
[0005] 本课题重点解决利用最少的检测装置实现故障测距，计算出故障点距离，将故障 点确定到300-500m范围以内，进一步提高供电可靠性。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种高精度、低成本的配电网故障定位方法。
[0007] 解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0008] -种高精度、低成本的配电网故障定位方法，其特征在于：所述的配电网故障定位 方法包括以下步骤：
[0009] 步骤一，对于配电网中具有不同行波传输速度的多种类型输电线路区段，从每种 类型的输电线路区段中选取出至少两个输电线路区段，并分别在选取出的输电线路区段两 端安装具有GPS同步时钟的行波检测装置；
[0010] 步骤二，当配电网发生故障时，用步骤一所述行波检测装置采集配电网非故障输 电线路区段两端的线电压和零序电压的突变时刻数据，并用该采集到的数据计算出行波线 模分量和行波地模分量分别在每一种类型输电线路区段中的波速；
[0011] 步骤三，选出至少两个安装在配电网故障输电线路上的所述行波检测装置作为故 障定位基点，则配电网故障输电线路的故障点存在于故障定位基点到故障输电线路某一 个末端节点的传输路径中，由此，对每一个故障定位基点的每一条传输路径求解以下公式 (2)，并基于每一个求解结果从故障输电线路上找出一个待定故障点；
[0012]
【权利要求】
1. 一种高精度、低成本的配电网故障定位方法，其特征在于：所述的配电网故障定位 方法包括以下步骤： 步骤一，对于配电网中具有不同行波传输速度的多种类型输电线路区段，从每种类型 的输电线路区段中选取出至少两个输电线路区段，并分别在选取出的输电线路区段两端安 装具有GPS同步时钟的行波检测装置； 步骤二，当配电网发生故障时，用步骤一所述行波检测装置采集配电网非故障输电线 路区段两端的线电压和零序电压的突变时刻数据，并用该采集到的数据计算出行波线模分 量和行波地模分量分别在每一种类型输电线路区段中的波速； 步骤三，选出至少两个安装在配电网故障输电线路上的所述行波检测装置作为故障定 位基点，则配电网故障输电线路的故障点存在于故障定位基点到故障输电线路某一个末端 节点的传输路径中，由此，对每一个故障定位基点的每一条传输路径求解以下公式（2)，并 基于每一个求解结果从故障输电线路上找出一个待定故障点；
公式（2) 其中，Λ T = Τι-Τ2为所述故障定位基点的行波线模分量达到时间Τι与行波地模分量达 到时间T2的时间差；η为正整数，所述待定故障点位于由故障定位基点到故障输电线路末 端节点的传输路径上的第η个输电线路区段中，X为待定故障点所在输电线路区段靠近于 故障定位基点的端部到待定故障点在传输路径上的距离，li，…，1m依次为所述传输路径 上第1至第n-1个输电线路区段的长度，当η = 1时，X即为所述故障定位基点到待定故障 点在传输路径上的距离，当η > 2时，1汴…+ln_i+X即为所述故障定位基点到待定故障点在 传输路径上的距离，v n，…，v1Iri依次为所述传输路径上第1至第n-1个输电线路区段的行 波线模分量波速， V(ll，…，依次为所述传输路径上第1至第n-1个输电线路区段的行波 地模分量波速； 步骤四，将步骤三中基于同一个故障定位基点所找出的待定故障点归入一个待定故 障点集合，在待定故障点允许误差范围内，找出归属于两个或以上待定故障点集合的待定 故障点作为交集待定故障点，则该交集待定故障点即为可能的配电网故障输电线路的故障 点，归属集合数量越多的交集待定故障点作为配电网故障输电线路的故障点的可能性越 大。
2. 根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于：所述的步骤一中，从每种 类型的输电线路区段中选取出三个输电线路区段，并分别在选取出的输电线路区段两端安 装具有GPS同步时钟的行波检测装置。
3. 根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于：所述的步骤二中，按照以 下方法计算行波线模分量和行波地模分量分别在每一种类型输电线路区段中的波速： 首先，通过用所述行波检测装置检测输电线路区段两端的线电压和零序电压的突变时 亥IJ，得出每一个安装在非故障输电线路区段上的行波检测装置的行波线模分量到达时间和 行波地模分量达到时间；然后，计算行波线模分量和行波地模分量分别在每一个非故障输 电线路区段上的实测波速
|其中L为该非故障输电线路区段的长度，ti和t2分别 为该非故障输电线路区段两端行波检测装置的行波线模分量达到时间或者行波地模分量 达到时间；最后，对行波线模分量在同一类型的各个输电线路区段的实测波速取平均值、行 波地模分量在同一类型的各个输电线路区段的实测波速取平均值，作为行波线模分量和行 波地模分量分别在该类型输电线路区段中的波速。
4. 根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于：所述的步骤三中，仅对按 照以下方法筛选出的待定故障点可能所在的传输路径求解公式（2): 对每一个故障定位基点的每一条传输路径，判断其是否满足Τ' > ΛΤ的条件，如果判 断结果为是，则待定故障点可能存在于该受判断的传输路径中，如果判断结果为否，则待定 故障点不可能存在于该受判断的传输路径中； 其中，Λ Τ = Τι-Τ2为所述故障定位基点的行波线模分量达到时间Τι与行波地模分量达 到时间T2的时间差；
公式（1-1) m为正整数，所述由故障定位基点到故障输电线路末端节点的传输路径上共有m个 输电线路区段，1:，…，1m，lm依次为所述传输路径上第1至第m个输电线路区段的长度， vn，…，vlnrl，vlm依次为所述传输路径上第1至第m个输电线路区段的行波线模分量波速， vQ1，…，v〇m依次为所述传输路径上第1至第m个输电线路区段的行波地模分量波速。
5. 根据权利要求4所述的配电网故障定位方法，其特征在于：所述的步骤三中，仅对按 照以下方法筛选出的待定故障点可能所在的输电线路区段求解公式（2): 对每一个故障定位基点的所述筛选出的待定故障点可能所在的传输路径，判断其是否 满足Τ" 且T" i = n彡ΛΤ的条件，如果判断结果为是，则待定故障点可能存在 于该受判断的输电线路区段中，如果判断结果为否，则待定故障点不可能存在于该受判断 的输电线路区段中； 其中，Λ T = Τι-Τ2为所述故障定位基点的行波线模分量达到时间Τι与行波地模分量达 到时间T2的时间差；
公式（1-2) η为正整数，所述待定故障点位于由故障定位基点到故障输电线路末端节点的传输路 径上的第η个输电线路区段中。
【文档编号】G01R31/08GK104297638SQ201410623658
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】李传健, 陈炯聪, 郑文杰, 齐郑, 黄嘉健, 曾瑞江, 周克林, 陈辉, 张晓平, 宋旭东, 陈小军, 李志
申请人:广东电网有限责任公司电力科学研究院