CN104965154A - 电线故障定位方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电线故障定位方法和***，上述电线故障定位方法，包括如下步骤：在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别得到A相两侧互感器的电流，B相两侧互感器的电流，C相两侧互感器的电流；分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值；根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相。本发明提供的电线故障定位方法和***使故障发生区域内发生故障的各相电线可以得到全面、准确的定位，进一步提高了电力***的安全性。

Description

电线故障定位方法和***

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种电线故障定位方法和***。

背景技术

随着电力***的发展，电网规模日益扩大，电力网络更加复杂，提高电力***安全运行水平尤为重要。

继电保护***是电力***的重要组成部分，其可靠地工作对电力***的安全运行起着至关重要的作用，电力***的正常运行要求继电保护装置具有良好的性能及准确的动作行为。近年来，继电保护装置在原理、构成、性能和可靠性等各个方面有了较大的改善，保护装置的正确率有了很大的提高。但是由于设计缺陷、二次回路维护不良、厂家制造质量不良、运行人员管理不善等各种原因，继电保护装置的正确动作率还存在很大的提升空间。

电力***发生故障时，首先会造成电网电压和电流的变化，继电保护根据电压和电流等电气量的变化判断出故障，跳开相应故障设备，在自动重合闸的配合下自动恢复设备的运行或加速设备的再切除。要保证电力设备安全，防止电力***大规模的停电，最基本、最重要的手段之一就是进行故障分析，通过分析可以找到造成故障的原因，可以采取有效的防范措施，因此必须充分利用***故障时采集到的故障数据信息来分析故障过程和保护***的动作情况。

故障录波器是电力***的“黑匣子”，它为电网的故障分析提供了重要的依据，也是保护装置动作行为的“裁判”。录波器的主要任务就是记录电力***大扰动如短路故障、***振荡、频率电压崩溃等发生前后相关电参量的变化过程和安全自动装置的动作情况，通过对电参量的变化以及保护装置动作情况分析，判断保护装置等设备的动作行为是否符合电网运行要求，从而为***事故提供科学的依据。

在高压电网发生事故时，必须进行寻线，以定位故障点或者发生故障的相，根据故障造成的损坏程度判断线路能否继续运行还是停电检修。现有的故障录波分析软件可以很好地进行电气信号波形记录、谐波分析和特征量分析，但是故障分析功能较弱，故障录波信息也没有得到充分的利用，导致难以全面定位到发生故障的各相电线。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中难以全面定位到发生故障的各相电线的技术问题，提供一种电线故障定位方法和***。

一种电线故障定位方法，包括如下步骤：

在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别得到A相两侧互感器的电流，B相两侧互感器的电流，C相两侧互感器的电流；

分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值；

根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相。

一种电线故障定位***，包括：

测量模块，用于在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别得到A相两侧互感器的电流，B相两侧互感器的电流，C相两侧互感器的电流；

计算模块，用于分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值；

定位模块，用于根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相。

上述电线故障定位方法和***，通过在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值，再根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相，使故障发生区域内发生故障的各相电线可以得到全面、准确的定位，进一步提高了电力***的安全性。

附图说明

图1为一个实施例的电线故障定位方法流程图；

图2为一个实施例的电线线路示意图；

图3为一个实施例的故障录波数据示意图；

图4为一个实施例的故障录波数据示意图；

图5为一个实施例的电线故障定位***结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的电线故障定位方法和***的具体实施方式进行详细描述。

参考图1，图1所示为一个实施例的电线故障定位方法流程图，包括如下步骤：

S10，在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别得到A相两侧互感器的电流B相两侧互感器的电流C相两侧互感器的电流

在一个实施例中，上述在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流的过程可以包括：

获取故障发生区域各相电线的故障录波数据；上述各相电线的故障录波数据一般为周期信号；

将所述故障录波数据进行时间同步；上述将所述故障录波数据进行时间同步可以指获取同一段时间内各相电线的故障录波数据，即所获取的各相电线的故障录波数据，具有相应的起始时刻和终止时刻；

从时间同步后的故障录波数据中获取同一时刻通过各相电线两侧互感器的电流。各相电线的故障录波数据中，同一时刻对应的数据，即为同一时刻通过各相电线两侧互感器的电流。

作为一个实施例，上述同一时刻可以为故障录波数据第一个周期的四分之一时间周期对应的时刻，即获取第一个周期的四分之一时间周期对应的时刻通过各相电线两侧互感器的电流；上述同一时刻也可以为故障录波数据其他周期对应的其他时刻，即获取其他时刻通过各相电线两侧互感器的电流。

S20，分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值；

S30，根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相。

在一个实施例中，上述根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相的步骤可以包括：

获取A相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定A相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；其中，上述制动电流为A相两侧互感器电流之差的绝对值，差动电流为A相两侧互感器电流之和的绝对值。

获取B相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定B相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；其中，上述制动电流为A相两侧互感器电流之差的绝对值，差动电流为A相两侧互感器电流之和的绝对值。

获取C相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定C相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；其中，上述制动电流为A相两侧互感器电流之差的绝对值，差动电流为A相两侧互感器电流之和的绝对值。

当线路正常运行或外部发生故障时，流经线路两端的电流幅值相差很小，带比率制动特性的差动保护可以保证外部短路时不动作的可靠性，则满足方程当线路内部发生故障时，两端电源分别向故障点供给故障电流，流经线路两端的电流方向相反，则电流差为一很大数值，带比率制动特性的差动保护可以保证内部短路时的高灵敏性，此时满足继电器动作方程其中，上述K为电线的制动系数，可在0～1之间选择，主要由电线本身特性决定，I_op0为设定的门槛值，其取值一般较小，可以根据电线本身的特性进行设置。

在一个实施例中，定位到故障电线后，故障电线两侧的主保护均应动作，分析继电保护故障信息***上传的保护动作行为。如果故障线路的主保护正常启动，并且故障线路两侧的断路器跳闸，则判断保护动作正确；如果故障线路的主保护未启动，并且故障线路两侧的断路器未跳闸，则判断保护动作不正确，从而可以实现对保护动作的分析评价，为相关工作人员对该部分线路的维护提供参考。

本实施例提供的电线故障定位方法，通过在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值，再根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相，使故障发生区域内发生故障的各相电线可以得到全面、准确的定位，进一步提高了电力***的安全性。

在一个实施例中，图2是某地500kV电线线路，其中，M、N分别为电线的两侧；K1表示在线路在此处发生单相接地短路故障；在4.0秒钟发生A相接地故障，图3和图4是相应的故障录波数据，在图3和图4中，横坐标表示时间，单位为秒，纵坐标表示线路两侧电流的标幺值，故障持续0.1秒后消失。该电线对应的断路器1开关在t11(4.1秒钟，图3、图4所示圆点处)跳闸，断路器1继电保护在t12(4.0秒钟)启动，断路器1分相差动保护在t13(4.1秒钟)跳闸；断路器2在t21(4.1秒钟)跳闸，断路器2继电保护在t22(4.0秒钟)启动，断路器2分相差动保护在t23(4.1秒钟)跳闸。

应用本发明提供的电线故障定位方法，可以具有步骤如下：

(1)由于此故障录波数据是时间同步后的录波图形，因此可以直接计算，不需要时间同步；

(2)取t＝4.005s时的M侧和N侧A相的电流值，I_m＝2.4，I_n＝2.2(标幺值)，电流以母线侧流向线路侧为正，制动电流差动电流 $|{\stackrel{\·}{I}}_n+{\stackrel{\·}{I}}_m|=\[2.2+2.4\]=4.6;$

(3)根据继电器的动作方程，有 $|{\stackrel{\·}{I}}_n+{\stackrel{\·}{I}}_m|-k|{\stackrel{\·}{I}}_n-{\stackrel{\·}{I}}_m|=4.6-0.5\×0.2=4.5>Iop0$ (此为正确的)，因此故障线路为电线线路MN，A相为故障相；取录波图形的B相和C相数据，经验证不满足继电器的动作方程，因此故障相为A相；

(4)由上述步骤(3)可知，故障线路MN两侧的主保护应该启动并跳开线路MN两侧的断路器；

由继电保护故障信息***上传的保护动作行为信息知线路MN两侧的继电保护和开关均在4.1秒钟处动作，成功将故障切除，因此，继电保护的动作行为是正确的，及时跳闸，减少了电网的损失，符合电力***需求。

参考图5，图5所示为一个实施例的电线故障定位***结构示意图，包括：

测量模块10，用于在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别得到A相两侧互感器的电流B相两侧互感器的电流C相两侧互感器的电流

在一个实施例中，上述测量模块可以进一步用于：

获取故障发生区域各相电线的故障录波数据；

将所述故障录波数据进行时间同步；

从时间同步后的故障录波数据中获取同一时刻通过各相电线两侧互感器的电流。

作为一个实施例，上述同一时刻可以为故障录波数据第一个周期的四分之一时间周期对应的时刻。

计算模块20，用于分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值；

定位模块30，用于根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相。

在一个实施例中，上述定位模块可以进一步用于：

获取A相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定A相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；

获取B相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定B相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；

获取C相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定C相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值。

本发明的电线故障定位***与本发明的电线故障定位方法一一对应，在上述电线故障定位方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于电线故障定位***的实施例中，特此声明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电线故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别得到A相两侧互感器的电流，B相两侧互感器的电流，C相两侧互感器的电流；

分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值；

根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相。

2.根据权利要求1所述的电线故障定位方法，其特征在于，所述在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流的过程包括：

获取故障发生区域各相电线的故障录波数据；

将所述故障录波数据进行时间同步；

从时间同步后的故障录波数据中获取同一时刻通过各相电线两侧互感器的电流。

3.根据权利要求2所述的电线故障定位方法，其特征在于，所述同一时刻为故障录波数据第一个周期的四分之一时间周期对应的时刻。

4.根据权利要求1所述的电线故障定位方法，其特征在于，所述根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相的步骤包括：

获取A相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定A相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；

获取B相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定B相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；

获取C相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定C相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值。

5.一种电线故障定位***，其特征在于，包括：

测量模块，用于在同一时刻测量故障发生区域流过各相电线两侧互感器的电流，分别得到A相两侧互感器的电流，B相两侧互感器的电流，C相两侧互感器的电流；

计算模块，用于分别计算每相电线两侧互感器对应的两侧电流的和值、差值以及各和值、差值对应的绝对值；

定位模块，用于根据检测所述和的绝对值以及差的绝对值之间的关系定位发生故障的相。

6.根据权利要求5所述的电线故障定位***，其特征在于，所述测量模块进一步用于：

获取故障发生区域各相电线的故障录波数据；

将所述故障录波数据进行时间同步；

从时间同步后的故障录波数据中获取同一时刻通过各相电线两侧互感器的电流。

7.根据权利要求6所述的电线故障定位方法，其特征在于，所述同一时刻为故障录波数据第一个周期的四分之一时间周期对应的时刻。

8.根据权利要求7所述的电线故障定位***，其特征在于，所述定位模块进一步用于：

获取A相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定A相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；

获取B相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定B相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值；

获取C相两侧互感器的电流的制动电流以及差动电流

将所述制动电流以及差动电流代入故障定位关系式：若所述故障定位关系式成立，则判定C相电线发生故障；其中，K为制动系数，取值范围为0～1；I_op0为设定的门槛值。