專利名稱：一種輸電線路故障尋址的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)運(yùn)行故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電線路故障尋址的方法。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)大量的35KV及以上輸電線路普遍分布于山區(qū)，主要承擔(dān)電能的傳輸任務(wù)。但由于線路大都敷設(shè)在偏遠(yuǎn)山區(qū)，加上近年來(lái)各種極端自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生如果雷電、山體滑坡、臺(tái)風(fēng)襲擊、地震、冰雪等自然災(zāi)害加劇了輸電線路發(fā)生故障的可能性和線路絕緣系統(tǒng)老化的質(zhì)量故障，線路故障距離的判別、維修及巡線十分困難。近年來(lái)，人們?cè)趯?duì)輸電線路故障檢測(cè)方法方面進(jìn)行比較多的研究，代表的方法就是行波法、阻抗法、故障錄波和GPS定位方法，這些方法在輸電線路故障尋址方面都取得了不同程度的進(jìn)步。故障錄波分析法利用故障時(shí)記錄得到的各種電氣量，事后由技術(shù)人員進(jìn)行綜合分析，得到故障位置。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，故障錄波分析法可以通過自動(dòng)化設(shè)備快速完成。但該方法會(huì)受到系統(tǒng)阻抗和故障點(diǎn)過渡阻抗的影響，而導(dǎo)致故障測(cè)距精度的下降。阻抗法分為單端法和雙端法兩種，單端法雖然原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)用、設(shè)備投入低、不需要額外的通訊設(shè)備，但是在實(shí)際應(yīng)用中單端阻抗法的精度不高，特別容易受到故障點(diǎn)過渡電阻、對(duì)側(cè)系統(tǒng)阻抗、負(fù)荷電流的影響。同時(shí)由于在計(jì)算過程中，算法往往是建立在一個(gè)或者幾個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)之上，而這些假設(shè)常常與實(shí)際情況不一致，所以單端阻抗法存在無(wú)法消除的原理性誤差。雙端法利用線路兩端的電氣信息量進(jìn)行故障測(cè)距，以從原理上消除過渡電阻的影響，但雙端法的缺點(diǎn)在于計(jì)算量大、設(shè)備投資大、需要額外的同步和通訊設(shè)備。行波法比阻抗法定位的精確度高，但可靠性、抗干擾能力和適應(yīng)性較差。特別是由于配電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷分散，行波在各段線路聯(lián)接處、各個(gè)一次設(shè)備產(chǎn)生非常復(fù)雜的折射和反射，行波信號(hào)的識(shí)別受到了嚴(yán)重的影響。此外，行波信號(hào)的提取也會(huì)受到較大負(fù)載的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可靠性和精確度高、成本低的輸電線路故障尋址的方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是一種輸電線路故障尋址的方法，采用異頻駐波虛擬法進(jìn)行故障尋址，包括以步驟
a.通過掃頻電路進(jìn)行測(cè)量采樣；
b.根據(jù)所測(cè)線路電壓等級(jí)選擇對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)標(biāo)識(shí)主以確定該電壓等級(jí)下線路的波
速；C.通過控制左移和右移鍵改變標(biāo)識(shí)線的位置，尋找波谷發(fā)生最低的頻率點(diǎn)；
d.結(jié)合分析對(duì)所測(cè)的曲線在頻率軸即X軸方向進(jìn)行曲線的壓縮與放大，調(diào)節(jié)測(cè)量的精細(xì)度；
e.通過數(shù)學(xué)模型分析得到的線路末端為開路斷線或短路接地的故障狀態(tài)標(biāo)識(shí)和進(jìn)行距離計(jì)算的數(shù)據(jù)；
f.由單片機(jī)計(jì)算已知電壓等級(jí)下的波速設(shè)計(jì)換算故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離L=O.25v/
f ;
g.通過駐波波谷檢測(cè)模塊確定輸出信號(hào)電壓與頻率變化特性關(guān)系。

本發(fā)明一種輸電線路故障尋址的方法，采用異頻駐波虛擬法進(jìn)行故障尋址，利用波的傳輸原理，由其在輸電線路上形成駐波，由于波的頻率不同，駐波的波谷波峰就位置就不同，通過改變波的頻率，使波的波谷正好出現(xiàn)在信號(hào)的注入點(diǎn)，由于線路上的波速是固定的，在已知波速的情況下就可以計(jì)算出線路的長(zhǎng)度。本發(fā)明所述提供的方法只需要在變電站內(nèi)對(duì)在停電狀態(tài)下的35KV以上的線路進(jìn)行故障測(cè)量，利用此種方法制造的儀器具有體積小、攜帶方便、成本低廉、自帶電池交直流兩用、具有圖形和數(shù)字顯示功能、操作方便。在變電站內(nèi)對(duì)故障線路進(jìn)行檢測(cè)，避免了線路巡查人員舟車勞頓費(fèi)時(shí)費(fèi)工，提高了工作效率，它可以確切的測(cè)量出故障的距離，確定故障桿塔，縮短故障排查時(shí)間，降低了搶修成本，提高經(jīng)濟(jì)效益約30%以上。以每個(gè)地市公司每年處理兩起輸電線路搶修任務(wù)為例，直接維修成本和間接電量損失50萬(wàn)算，造成的損失就達(dá)100萬(wàn)元而且還是最保守的計(jì)算。同時(shí)，在當(dāng)前供電和保電任務(wù)不斷加劇的情況下，縮短輸電線路查找故障時(shí)間，不但有可觀的經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)社會(huì)效益也十分明顯。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
圖I是線路開路故障時(shí)的駐波比與頻率變化的關(guān)系 圖2是線路短路故障時(shí)駐波比與頻率的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式設(shè)計(jì)測(cè)量時(shí)，輸出端子用引線連接故障相架空線路，接地端子接變壓器的地線。若架空線路發(fā)生相間短路故障，可一相輸出端子，另一相接接地端子。a.通過掃頻電路進(jìn)行測(cè)量采樣。b.根據(jù)所測(cè)線路電壓等級(jí)選擇對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)標(biāo)識(shí)主以確定該電壓等級(jí)下線路的波速。c.通過控制左移和右移鍵改變標(biāo)識(shí)線的位置，尋找波谷發(fā)生最低的頻率點(diǎn)。如圖
I、圖2所示f0為第一駐波點(diǎn)的頻率，在分析功能狀態(tài)下通過左移鍵或右移鍵移動(dòng)標(biāo)識(shí)線，反復(fù)在第一駐波點(diǎn)附近調(diào)整，觀察駐波比變化，找出最低點(diǎn)。此時(shí)故障距離為L(zhǎng)，第一駐波點(diǎn)的頻率為f，駐波比為A。d.結(jié)合分析對(duì)所測(cè)的曲線在頻率軸即X軸方向進(jìn)行曲線的壓縮與放大，調(diào)節(jié)測(cè)量的精細(xì)度；為了便于找出第一駐波點(diǎn)的最小A值，可通過放大或壓縮曲線，以便取得最好精細(xì)度。調(diào)整好精細(xì)度后進(jìn)入分析狀態(tài)進(jìn)行分析。
e.通過數(shù)學(xué)模型分析得到的線路末端為開路斷線或短路接地的故障狀態(tài)標(biāo)識(shí)和進(jìn)行距離計(jì)算的數(shù)據(jù)；采樣測(cè)量結(jié)束后自動(dòng)判斷線路故障性質(zhì)短路或開路。若自動(dòng)判斷有誤可通過短路/開路改變故障判斷性質(zhì)，距離L將改變。若線路是開路故障，所顯示曲線與余弦曲線相似，既A的值隨著頻率的增加由大向小變化，見圖I。若線路是短路故障，所顯示曲線與正弦曲線相似，既A的值隨著頻率的增加由小向大再向小變化，見圖2。f.由單片機(jī)計(jì)算已知電壓等級(jí)下的波速設(shè)計(jì)換算故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離L=O. 25v/f0g.通過駐波波谷檢測(cè)模塊確定輸出信號(hào)電壓與頻率變化特性關(guān)系。根據(jù)對(duì)具體線段參數(shù)測(cè)試，修改程序中架空線路的波速參數(shù)，以保證測(cè)量精度。用戶可對(duì)已知長(zhǎng)度LO的線路測(cè)量時(shí)，分別測(cè)量非故障相長(zhǎng)度LI和故障相長(zhǎng)度L2，可通過下列公式得到故障距 離Lx=L0XL2/Llo根據(jù)波的傳輸理論和理論公式可知，當(dāng)故障點(diǎn)離測(cè)試點(diǎn)距離越近，在注入點(diǎn)出現(xiàn)第一個(gè)駐波波谷時(shí)的頻率f0越高。當(dāng)故障點(diǎn)距離太近時(shí)可能測(cè)量不到f0的值，當(dāng)故障點(diǎn)離測(cè)試點(diǎn)距離太遠(yuǎn)時(shí)f0的值可能只有幾百赫茲，我們所測(cè)到的可能不是第一駐波點(diǎn)而是第二、第三駐波點(diǎn)，當(dāng)曲線波形中第一駐波點(diǎn)所示故障距離大于50kM時(shí)，可通過選擇大于50kM的檔位來(lái)進(jìn)行精確的測(cè)量。本發(fā)明所述提供的方法只需要在變電站內(nèi)對(duì)在停電狀態(tài)下的35KV以上的線路進(jìn)行故障測(cè)量，利用此種方法制造的儀器具有體積小、攜帶方便、成本低廉、自帶電池交直流兩用、具有圖形和數(shù)字顯示功能、操作方便。在變電站內(nèi)對(duì)故障線路進(jìn)行檢測(cè)，避免了線路巡查人員舟車勞頓費(fèi)時(shí)費(fèi)工，提高了工作效率，它可以確切的測(cè)量出故障的距離，確定故障桿塔，縮短故障排查時(shí)間，降低了搶修成本，提高經(jīng)濟(jì)效益約30%以上。以每個(gè)地市公司每年處理兩起輸電線路搶修任務(wù)為例，直接維修成本和間接電量損失50萬(wàn)算，造成的損失就達(dá)100萬(wàn)元而且還是最保守的計(jì)算。同時(shí)，在當(dāng)前供電和保電任務(wù)不斷加劇的情況下，縮短輸電線路查找故障時(shí)間，不但有可觀的經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)社會(huì)效益也十分明顯。
權(quán)利要求
1. 一種輸電線路故障尋址的方法，其特征在于采用異頻駐波虛擬法進(jìn)行故障尋址，包括以步驟 a.通過掃頻電路進(jìn)行測(cè)量采樣； b.根據(jù)所測(cè)線路電壓等級(jí)選擇對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)標(biāo)識(shí)主以確定該電壓等級(jí)下線路的波速； c.通過控制左移和右移鍵改變標(biāo)識(shí)線的位置，尋找波谷發(fā)生最低的頻率點(diǎn)； d.結(jié)合分析對(duì)所測(cè)的曲線在頻率軸即X軸方向進(jìn)行曲線的壓縮與放大，調(diào)節(jié)測(cè)量的精細(xì)度； e.通過數(shù)學(xué)模型分析得到的線路末端為開路斷線或短路接地的故障狀態(tài)標(biāo)識(shí)和進(jìn)行距離計(jì)算的數(shù)據(jù)；f.由單片機(jī)計(jì)算已知電壓等級(jí)下的波速設(shè)計(jì)換算故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離L=O.25v/f ; g.通過駐波波谷檢測(cè)模塊確定輸出信號(hào)電壓與頻率變化特性關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輸電線路故障尋址的方法，主要涉及電網(wǎng)檢測(cè)與監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，解決了傳統(tǒng)尋址方法精確度低及成本較高的問題，本發(fā)明采用異頻駐波虛擬尋址，結(jié)合了其它傳統(tǒng)方法的優(yōu)點(diǎn)，采用波的傳輸原理，由于波的頻率不同，其在輸電線路上形成駐波的波谷波峰的位置就不同，通過改變波的頻率，使波的波谷正好出現(xiàn)在信號(hào)的注入點(diǎn)，由于線路上的波速是固定的，在已知波速的情況下就可以計(jì)算出線路的長(zhǎng)度，定位更加精確。利用此種方法制造的儀器體積小，攜帶方便、成本低廉、圖形數(shù)字化界面，操作簡(jiǎn)單，在變電站就可以完成故障尋址，工作效率高，可以為我們電力部門節(jié)約更多的寶貴時(shí)間和大量的人力財(cái)力物力，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01R31/08GK102645616SQ20121013982
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者劉雷昌, 姚楠, 曲永, 李吉浩, 李延都, 馬紅舉 申請(qǐng)人:河南省電力公司南陽(yáng)供電公司