用于確定接地故障的位置的方法和設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于確定接地故障的位置的方法和設(shè)備,其能夠確保定位結(jié)果的精確度,無(wú)論地下線纜所占的百分比如何。該方法包括:基于分布電容來(lái)計(jì)算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量;以及利用負(fù)序分量以及所計(jì)算的零序分量和所計(jì)算的正序分量來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于確定接地故障的位置的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)中接地故障的定位。
【背景技術(shù)】
[0002]接地故障的定位一直是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)中存在許多因素,會(huì)降低所估計(jì)的故障位置的精確度,諸如故障電阻和負(fù)載。由于配電網(wǎng)(distribution network)具有特定的特征,其進(jìn)一步使故障定位算法復(fù)雜化,所以它們更具有挑戰(zhàn)性。這些例如包括線的不均勻性和分布式的負(fù)荷(load tap)等。
[0003]在現(xiàn)代的基于微處理器的保護(hù)繼電器中,基于阻抗的故障定位算法已成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其之所以流行的原因是其容易實(shí)施,因?yàn)槠淅门c其他功能相同的信號(hào)。
[0004]但是,目前的故障定位算法沒(méi)有考慮饋線的分布電容。在架空線路或地下線纜的百分比較低(例如,低于至智能電子裝置(Intelligent Electrical Device, IED)的下游饋線總長(zhǎng)度的30%)的情況下,該算法的性能是令人滿意的。然而,當(dāng)?shù)叵戮€纜的百分比增加時(shí),分布電容的值也增加,因此當(dāng)?shù)叵戮€纜的百分比較高時(shí),其將嚴(yán)重降低故障定位算法的計(jì)算精確度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于確定接地故障的位置的方法和設(shè)備,其能夠確保定位結(jié)果的精確度,無(wú)論地下線纜所占的百分比如何。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一種用于確定接地故障的位置的方法,該方法包括:基于分布電容來(lái)計(jì)算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量;以及利用負(fù)序分量以及所計(jì)算的零序分量和所計(jì)算的正序分量來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,提供了一種用于確定接地故障的位置的設(shè)備,該設(shè)備包括:計(jì)算部件,用于基于分布電容來(lái)計(jì)算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量;以及確定部件,用于利用負(fù)序分量以及所計(jì)算的零序分量和所計(jì)算的正序分量來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離。
[0008]因此,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,在計(jì)算零序分量和正序分量時(shí)考慮了饋線的分布電容,從而即使在地下線纜所占的百分比較高的情況中,也能確保所確定的故障位置的精確度。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0009]通過(guò)以下借助附圖的詳細(xì)描述,將會(huì)更容易地理解本發(fā)明,其中相同的標(biāo)號(hào)指定相同結(jié)構(gòu)的單元,并且在其中:
[0010]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定接地故障的位置的方法的流程圖;
[0011]圖2是示意性地示出用于單個(gè)相對(duì)地故障的對(duì)稱組件等效圖;
[0012]圖3示出了饋線的示意性等效電路圖;[0013]圖4示出IED下游的正序網(wǎng)絡(luò)的兩端網(wǎng)絡(luò)的示意性等效電路圖,其中忽略了饋線阻抗;
[0014]圖5示出用于估計(jì)下游饋線總長(zhǎng)度1的示意性簡(jiǎn)化示意圖;并且
[0015]圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定接地故障的位置的設(shè)備的示意性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]提供參考附圖的下面描述以幫助全面理解由權(quán)利要求及其等價(jià)物限定的本發(fā)明的示范性實(shí)施例。其包括各種細(xì)節(jié)以助于理解,但應(yīng)當(dāng)將它們認(rèn)為僅僅是示范性的。因此,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,可以對(duì)這里描述的實(shí)施例做出各種改變和修改,而不會(huì)背離本發(fā)明的范圍和精神。同樣,為了清楚和簡(jiǎn)明,省略了對(duì)公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0017]應(yīng)當(dāng)明白,雖然可以在這里使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分,但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)為這些術(shù)語(yǔ)所限制。這些術(shù)語(yǔ)僅被用來(lái)將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層和/或部分與另一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層和/或部分相區(qū)分。因而,下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層和/或部分可以被叫作第二元件、組件、區(qū)域、層和/或部分,而不會(huì)背離本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0018]在這里使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了描述特定實(shí)施例的目的,而并不意欲限制本發(fā)明。如這里所使用的,單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”意欲也包括復(fù)數(shù)形式,除非上下文明確指出并非如此。還應(yīng)當(dāng)明白,當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí),術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包括……的”、或“包含”和/或“包含……的”指定所闡述的特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在,但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件和/或其組。
[0019]除非另有定義,否則這里所使用的所有術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的一名普通技術(shù)人員所通常理解的相同的含義。還應(yīng)當(dāng)明白,諸如在通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與相關(guān)技術(shù)和本公開(kāi)的上下文的其含義一致的含義,而不應(yīng)當(dāng)以理想化或過(guò)于形式化的意義來(lái)對(duì)其進(jìn)行解釋?zhuān)沁@里明確地如此定義。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用不限于任何具體的系統(tǒng),而是可以結(jié)合各種三相電系統(tǒng)被使用,以確定電網(wǎng)的三相電線上相對(duì)地故障的位置。例如,饋線可以是架空線路或地下線纜或者二者的混合。
[0021]此后,雖然以配電網(wǎng)為例來(lái)描述本發(fā)明實(shí)施例,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白,能夠?qū)嵤┍景l(fā)明實(shí)施例的電力系統(tǒng)可以是輸電網(wǎng)或者配電網(wǎng)及其組件,并且可能包括一條或者多條饋線。而且,本發(fā)明的使用不限于采用50赫茲或60赫茲基頻的系統(tǒng),并且也不限于任何特定的電壓等級(jí)。
[0022]下面將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例。
[0023]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定接地故障的位置的方法100的流程圖。
[0024]如圖1中所示,在方法100的101中,基于分布電容來(lái)計(jì)算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量。在102中,利用負(fù)序分量以及所計(jì)算的零序分量和所計(jì)算的正序分量來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離。
[0025]因此,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,在計(jì)算零序分量和正序分量時(shí)考慮了饋線的分布電容,從而即使在地下線纜所占的百分比較高的情況中,也能確保所確定的故障位置的精確度。
[0026]圖2是示意性地示出用于單個(gè)相對(duì)地故障的對(duì)稱組件等效圖,其中故障點(diǎn)位于距測(cè)量點(diǎn)——即安放智能電子裝置(IED)的位置——X處??梢杂蒊ED來(lái)執(zhí)行如圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定接地故障的位置的方法100,并且該IED可以被實(shí)現(xiàn)各種裝置中,例如保護(hù)繼電器、線路故障指示器(FPI)、遠(yuǎn)程測(cè)控單元(Remote Terminal Unit,RTU)等等,但是,本發(fā)明實(shí)施例不限于此。此后,可以交換使用術(shù)語(yǔ)“測(cè)量點(diǎn)處”和“IED處”。
[0027]圖2中所使用的符號(hào)如下表1所示。
[0028]表1
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定接地故障的位置的方法,其特征在于,該方法包括: 基于分布電容來(lái)計(jì)算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量;以及 利用負(fù)序分量以及所計(jì)算的零序分量和所計(jì)算的正序分量來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于分布電容來(lái)計(jì)算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量的過(guò)程進(jìn)一步包括: 基于零序分布電容來(lái)計(jì)算到所述測(cè)量點(diǎn)的零序電壓降;并且 基于零序分布電容來(lái)計(jì)算到所述測(cè)量點(diǎn)的正序電壓降。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述基于零序分布電容來(lái)計(jì)算到所述測(cè)量點(diǎn)的零序電壓降的過(guò)程進(jìn)一步包括: 接收輸入的每單位長(zhǎng)度的零序饋線阻抗和零序分布電容; 獲得零序電壓和零序電流;以及 計(jì)算所述零序電壓降。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述計(jì)算所述零序電壓降的過(guò)程進(jìn)一步包括: 利用零序饋線阻抗來(lái)計(jì)算零序中每單位長(zhǎng)度的阻抗; 利用零序分布電容來(lái)計(jì)算零序中每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納; 根據(jù)零序電壓、零序電流、零·序中每單位長(zhǎng)度的阻抗和零序中每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納來(lái)計(jì)算零序第一參數(shù)、零序第二參數(shù)、零序傳播常量和零序特征阻抗;以及 根據(jù)零序第一參數(shù)、零序第二參數(shù)、零序傳播常量和零序特征阻抗而得到所述零序電壓降。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述基于零序分布電容來(lái)計(jì)算到所述測(cè)量點(diǎn)的正序電壓降的過(guò)程進(jìn)一步包括: 接收輸入的每單位長(zhǎng)度的正序饋線阻抗; 獲得正序電壓和正序電流; 獲得接地故障電流;以及 計(jì)算所述正序電壓降。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述計(jì)算所述正序電壓降的過(guò)程進(jìn)一步包括: 利用正序饋線阻抗來(lái)計(jì)算正序中每單位長(zhǎng)度的阻抗; 利用所述接地故障電流、零序電壓、零序電流和零序分布電容來(lái)計(jì)算下游饋線總長(zhǎng)度; 利用下游饋線總長(zhǎng)度、正序電壓和正序電流來(lái)計(jì)算正序中每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納; 根據(jù)正序電壓、正序電流、正序中每單位長(zhǎng)度的阻抗和正序中每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納來(lái)計(jì)算正序第一參數(shù)、正序第二參數(shù)、正序傳播常量和正序特征阻抗;以及 根據(jù)正序第一參數(shù)、正序第二參數(shù)、正序傳播常量和正序特征阻抗而得到所述正序電壓降。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述利用負(fù)序分量以及所計(jì)算的零序分量和所計(jì)算的正序分量來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離進(jìn)一步包括:基于故障點(diǎn)處的相對(duì)地故障阻抗的虛部為零,來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離。
8.一種用于確定接地故障的位置的設(shè)備,其特征在于,該設(shè)備包括: 計(jì)算部件,用于基于分布電容來(lái)計(jì)算電網(wǎng)中的零序分量和正序分量;以及 確定部件,用于利用負(fù)序分量以及所計(jì)算的零序分量和所計(jì)算的正序分量來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備,其特征在于,所述計(jì)算部件: 基于零序分布電容來(lái)計(jì)算到所述測(cè)量點(diǎn)的零序電壓降;并且 基于零序分布電容來(lái)計(jì)算到所述測(cè)量點(diǎn)的正序電壓降。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備,其特征在于,所述計(jì)算部件基于零序分布電容來(lái)計(jì)算到所述測(cè)量點(diǎn)的零序電壓降進(jìn)一步包括: 接收輸入的每單位長(zhǎng)度的零序饋線阻抗和零序分布電容; 獲得零序電壓和零序電流;以及 計(jì)算所述零序電壓降。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備,其特征在于,所述計(jì)算部件計(jì)算所述零序電壓降進(jìn)一步包括: 利用零序饋線阻抗來(lái)計(jì)算零序中每單位長(zhǎng)度的阻抗; 利用零序分布電容來(lái)計(jì)算零 序中每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納; 根據(jù)零序電壓、零序電流、零序中每單位長(zhǎng)度的阻抗和零序中每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納來(lái)計(jì)算零序第一參數(shù)、零序第二參數(shù)、零序傳播常量和零序特征阻抗;以及 根據(jù)零序第一參數(shù)、零序第二參數(shù)、零序傳播常量和零序特征阻抗而得到所述零序電壓降。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備,其特征在于,所述計(jì)算部件基于零序分布電容來(lái)計(jì)算到所述測(cè)量點(diǎn)的正序電壓降進(jìn)一步包括: 接收輸入的每單位長(zhǎng)度的正序饋線阻抗; 獲得正序電壓和正序電流; 獲得接地故障電流;以及 計(jì)算所述正序電壓降。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備,其特征在于,所述計(jì)算部件計(jì)算所述正序電壓降進(jìn)一步包括: 利用正序饋線阻抗來(lái)計(jì)算正序中每單位長(zhǎng)度的阻抗; 利用所述接地故障電流、零序電壓、零序電流和零序分布電容來(lái)計(jì)算下游饋線總長(zhǎng)度; 利用下游饋線總長(zhǎng)度、正序電壓和正序電流來(lái)計(jì)算正序中每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納; 根據(jù)正序電壓、正序電流、正序中每單位長(zhǎng)度的阻抗和正序中每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)納來(lái)計(jì)算正序第一參數(shù)、正序第二參數(shù)、正序傳播常量和正序特征阻抗;以及 根據(jù)正序第一參數(shù)、正序第二參數(shù)、正序傳播常量和正序特征阻抗而得到所述正序電壓降。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備,其特征在于,所述確定部件基于故障點(diǎn)處的相對(duì)地故障阻抗的虛部為零,來(lái)確定接地故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103852688SQ201210505394
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】李容 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司