CN110082646A - 基于工频电压沿线分布曲线的t接线路故障测距方法及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，该方法首先判断当前发生故障的故障点在T接线路的哪一条支路，确认故障点F在M端所在支路后，通过未发生故障的N端、O端所在的两条支路末端的零序工频电压和零序工频电流 来计算T接点零序工频电压UT以及T接点在M端侧的电流IT，最后根据计算得到的M端电压、电流参数计算从故障所在一端出发的沿线电压分布曲线，以及采用没有故障的两端数据计算得到的T接点电压、电流参数计算从T接点出发的故障所在线路的沿线电压分布曲线，将两者计算所得的沿线电压分布曲线同轴叠置处理，两条曲线的交点即为实际故障点位置。
Description
技术领域
本发明涉及T接线路故障检测技术应用领域，特别涉及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法。
背景技术
T接线路是110kV及以下电压等级的一种常见线路连接方式。这种方式接线简单、施工速度快，可有效的减少设备投资和节约输电走廊用地。但由于该线路连接方式具有输电功率高的特点，一旦线路发生故障，有可能造成多地停电，影响范围大，因此，其对及时找到故障点并排除故障的需求更为迫切。
故障测距主要任务是当线路的某处发生故障时，通过线路实测电流、电压等参数来计算出故障点的位置。目前，通常按照故障测距算法使用的电信号频率的区别将输电线路故障测距方法分为阻抗法和行波法两类。阻抗法是利用故障后的工频分量直接计算故障阻抗或其百分比的方法；行波法则是利用高频故障暂态电流、电压行波信号或故障后用脉冲频率调制雷达***等来间接判定故障点位置的方法。但是，阻抗法故障测距会在T接点后失效，而行波法会因T接点带来的波阻抗不连续导致故障点反射波难以判别。T接点的存在会导致巡线人员难以判断故障区段而增加巡线盲目性，T接线路的特殊接线形式也会导致常规故障测距方法很难直接进行故障测距，无法快速定位故障点位置，给故障排除造成很大困难。
发明内容
本发明的目的在于：避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够利用零序工频电压沿线分布曲线来快速、准确定位故障点位置的T接线路故障测距方法。
本发明的设计思路是：在故障发生后，故障点作为一种边界将破坏均匀传输线的连续性，导致电磁波在故障点发生折反射，这使得通过电报方程计算线路的工频电压时，计算得到的故障点及其之前的工频电压与实测值是相符合的，而计算得到的故障点之后的工频电压与实测工频电压相差很大，这使得采用通过工频电压计算得到的沿线电压分布曲线来判断故障点的位置会出现偏差，且由于故障点位置未知，也无法预测偏差值。而发明人发现，虽然在发生故障的分支无法通过单一的线路电压分布曲线来准确判断故障点位置，但是，由T接点计算所得沿线工频电压与故障分支末端计算所得沿线工频电压在故障点有唯一交点，将两者计算所得的沿线电压分布曲线同轴叠置处理，两条曲线的交点即为实际故障点位置。经过验证后，证明该方法具有较高的准确性。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，包括如下步骤：
沿线电压分布获取步骤，分别计算故障支路从T接点出发到支路末端的沿线电压分布以及从支路末端出发到T接点的沿线电压分布
故障点判断步骤，定义故障支路上的点的位置为x，若存在x使得和的值相等，则认为该位置x即为故障支路上的故障点F。
优选的，所述沿线电压分布获取步骤包括沿线电压分布获取步骤：
其中，UT、IT分别为T接点相对于故障支路的故障侧工频电压和工频电流，为从端到T接点的线路长度，Zc为线路波阻抗，γ为线路相位系数。
优选的，把T接点分别相对于两条无故障支路的工频电压的平均值作为所述故障侧工频电压UT的值。
优选的，根据两条无故障支路的末端工频电流和工频电压计算所述故障侧工频电流IT：
优选的，所述沿线电压分布获取步骤包括沿线电压分布获取步骤：
其中，和分别为故障支路末端相对于T接点的工频电压和工频电流，为从端到T接点的线路长度，Zc为线路波阻抗，γ为线路相位系数。
优选的，包括在所述沿线电压分布获取步骤之前执行的故障支路判断步骤：
获取T接线路全部支路的末端工频电压/工频电流，若存在支路的工频电压/工频电流与其他全部支路的工频电压/工频电流都不相同，则判断该支路为故障支路。
优选的，在所述故障支路判断步骤中，若存在支路的工频电压/工频电流与两条或以上支路的工频电压/工频电流相差超出预设阈值，则判断该支路为故障支路。
优选的，在所述故障点判断步骤中，分别根据沿线电压分布和绘制以x为其中一轴的同坐标轴的沿线电压分布曲线，若两条曲线存在唯一交点，则判断该交点对应的x位置为故障点F。
优选的，所述工频电压为零序工频电压，所述工频电流为零序工频电流。
还提供一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有可执行计算机程序，计算机程序被控制器执行时能够实现上述基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法。
本发明的有益效果：该基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，首先判断当前发生故障的故障点在T接线路的哪一条支路，确认故障点F在M端所在支路后，通过未发生故障的N端、O端所在的两条支路末端的零序工频电压和零序工频电流 来计算T接点零序工频电压UT以及T接点在M端侧的电流IT，最后根据计算得到的M端电压、电流参数计算从故障所在一端出发的沿线电压分布曲线，以及采用没有故障的两端数据计算得到的T接点电压、电流参数计算从T接点出发的故障所在线路的沿线电压分布曲线，将两者计算所得的沿线电压分布曲线同轴处理，两条曲线的交点即为实际故障点位置。该方法过程简单，能够快速定位故障点位置，经过多次实测验证后，证明该方法具有较高的准确性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为该基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法的T接线路示意图。
图2为该基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法的故障支路的两条电压分布曲线同轴叠置示意图。
图3为该基于零序工频电压沿线分布曲线的T接线路的故障支路M端的零序工频电压波形图。
图4为该基于零序工频电压沿线分布曲线的T接线路的故障支路M端的零序工频电流波形图。
图5为该基于零序工频电压沿线分布曲线的T接线路的N端的零序工频电压波形图。
图6为该基于零序工频电压沿线分布曲线的T接线路的N端的零序工频电流波形图。
图7为该基于零序工频电压沿线分布曲线的T接线路的O端的零序工频电压波形图。
图8为该基于零序工频电压沿线分布曲线的T接线路的O端的零序工频电流波形图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
T接线路的三端接线方式如图1所示，T接线路上发生单相不对称接地故障，M端距T接点130km，N端距T接点60km，O端距T接点20km。电力***识别到T接线路发生不对称接地故障，首先通过T接线路单相接地故障支路判别方法识别发生故障的支路，然后再通过该基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法获取故障点F的准确位置。
(1)在判断故障支路时，分别测取T接线路O、M、N三端的零序工频电压和零序工频电流其中通常故障所在一端推算所得T接点零序工频电压与其他两端推算所得零序工频电压有较大偏差，而没有故障的两端推算所得零序工频电压极为接近，如此即可识别出故障发生在推算T接点零序工频电压时存在偏差的一端所在的支路。图3～8分别示出了M端、N端、O端的零序工频电压、电流波形图。从图3、5、7以及图4、6、8的波形对比可以看出，M端的零序工频电压、电流波形都和另外两条支路存在较大差异，可以判定故障区域位于M端与T接点之间，从而判断出发生故障的支路为M端所在支路。
(2)采用支路端点电压加上该支路阻抗电压来计算T接点零序工频电压具体的，根据测得的T接线路各支路电压、电流参数和各端所在支路的线路特性来推算T接点相对于各端的零序工频电压
其中，为从端到T接点的线路长度，Zc为线路波阻抗，γ为线路相位系数。
采用没有发生故障的N端、O端所推算出的零序工频电压UNT和UOT进行相加求取平均值作为当前实测的T接点零序工频电压UT：
(3)因T接点为M端、N端、O端所在的三条支路的汇聚节点，通过N端、O端所在支路的电流即可推算得到T接点故障一侧M端所在支路的电流IT：
(4)定义x为M端所在支路上的点到M端的距离值，通过M端零序工频电压UM和零序工频电流IM计算得到从M端至T接点之间的沿线电压分布UMT0：
UMT0(x)＝UMcosh(γx)+ZcIMsinh(γx)；
反向地，通过T接点零序工频电流IT和零序工频电压UT来计算从T接点至M端之间的沿线电压分布UTM0：
UTM0(x)＝UTcosh(γ(lM-x))+ZcITsinh(γ(lM-x))。
若T接线路的该支路没有发生故障，UMT0应该与UTM0重合。而支路上发生故障时，从T接点或端点出发，计算得到的工频电压都会在实际故障点处发生偏移，这使得由T接点计算所得沿线工频电压与故障分支末端计算所得沿线工频电压在故障点有唯一交点，即：当UMT0(x0)＝UTM0(x0)时，即可判定x0为实际故障点F距离M端的距离值。如图2所示，从通过工频电压计算得到的沿线电压分布曲线上看，从T接点出发计算发生故障的M端所在支路的沿线电压分布曲线UTM，并与从M端所在支路的末端出发计算得到的沿线电压分布曲线UMT进行比较，这两条曲线的交点即为实际故障点F位置。实际计算得到x0＝80，即故障点F距T接点50km。
该基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，首先判断当前发生故障的故障点在T接线路的哪一条支路，确认故障点F在M端所在支路后，通过未发生故障的N端、O端所在的两条支路末端的零序工频电压和零序工频电流来计算T接点零序工频电压UT以及T接点在M端侧的电流IT，最后根据计算得到的M端电压、电流参数计算从故障所在一端出发的沿线电压分布曲线，以及采用没有故障的两端数据计算得到的T接点电压、电流参数计算从T接点出发的故障所在线路的沿线电压分布曲线，将两者计算所得的沿线电压分布曲线同轴叠置处理，两条曲线的交点即为实际故障点位置。经过多次实测验证后，证明该方法具有较高的准确性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
沿线电压分布获取步骤，分别计算故障支路从T接点出发到支路末端的沿线电压分布以及从支路末端出发到T接点的沿线电压分布
故障点判断步骤，定义故障支路上的点的位置为x，若存在x使得和的值相等，则认为该位置x即为故障支路上的故障点F。
2.如权利要求1所述的基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，所述沿线电压分布获取步骤包括沿线电压分布获取步骤：
其中，UT、IT分别为T接点相对于故障支路的故障侧工频电压和工频电流，为从端到T接点的线路长度，Zc为线路波阻抗，γ为线路相位系数。
3.如权利要求2所述的基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，把T接点分别相对于两条无故障支路的工频电压的平均值作为所述故障侧工频电压UT的值。
4.如权利要求2所述的基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，根据两条无故障支路的末端工频电流和工频电压计算所述故障侧工频电流IT：
5.如权利要求1所述的基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，所述沿线电压分布获取步骤包括沿线电压分布获取步骤：
其中，和分别为故障支路末端相对于T接点的工频电压和工频电流，为从端到T接点的线路长度，Zc为线路波阻抗，γ为线路相位系数。
6.如权利要求1所述的基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，包括在所述沿线电压分布获取步骤之前执行的故障支路判断步骤：
获取T接线路全部支路的末端工频电压/工频电流，若存在支路的工频电压/工频电流与其他全部支路的工频电压/工频电流都不相同，则判断该支路为故障支路。
7.如权利要求6所述的基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，在所述故障支路判断步骤中，若存在支路的工频电压/工频电流与两条或以上支路的工频电压/工频电流相差超出预设阈值，则判断该支路为故障支路。
8.如权利要求1所述的基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，在所述故障点判断步骤中，分别根据沿线电压分布和绘制以x为其中一轴的同坐标轴的沿线电压分布曲线，若两条曲线存在唯一交点，则判断该交点对应的x位置为故障点F。
9.如权利要求2～8中任一项所述的基于工频电压沿线分布曲线的T接线路故障测距方法，其特征在于，所述工频电压为零序工频电压，所述工频电流为零序工频电流。
10.计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被控制器执行时能够实现权利要求1～9中任一项所述的方法。
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