根据问题地方分辨复杂电路故障的长度测量方式

根据问题地方分辨复杂电路故障的长度测量方式

张亮温强

（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司028000）

摘要：源于故障的地方运用识别函数原理在两个线路交叉点分别有问题的区域，进一步运用交叉的线路正向顺序测距方程推理得到的距离表达公式在有问题的线路分段上运用精确测距。该方法不需要分辨有问题的类型，在各线路交叉点周围有问题的地方分别没有死区，测量过程不需要搜索和识别，计量较小，特别容易进行编程。实验表明，新的计算方式不会因为问题位置、电阻和电的流量大小因素，影响对准确度的标准。

0引言

地球的承载力是有限的而土地资源也是固定的，因资源的紧张缺失以及建筑物构建的影响，现如今城市的输电线路改为地下隐埋电缆的方式替代了高空明线。高压电力电缆与架空线路对比空间的占用面积减少，不容易受到外界环境的影响，使用会更加的稳定及安全性更高。按照电气参数特性电缆线路对地分布造成的电容会更大，而单位长度电容感会变小，其线路波的阻抗力要比架空线小很多，发生问题故障整个过程会更加明显的体现出问题。电缆线路的造价要比其他电线路高出很多，在施工上也是难度较大，而我国多采用架空线——电缆混合输电线路输电。架空线——电缆混合输电线路的架空线路段问题故障大多数为瞬时性故障，电缆在运作时发生故障的几率小于架空线，但随着电缆的老化绝缘行变低，安全保障也会下降容易引起永久性接地的故障。由于两种线路问题原因所导致的问题性质也是不同的，发生问题时要及时划分故障区域并精准的定位问题所在。

两种线路通过测距原理来说明不同，架空线——电缆混合输电线路的测距原理计算故障测距主要可以分为两类：行波法和分析法。首先我们来分析一下行波法，在测距上速度快、不受电阻干扰等优点，但缺点也不容小视在故障发生时信号的不确定性，其原因和线路状态因素相关，在和电缆线路相结合处的折反射影响波头存在识别性故障，在维修上需专门设备，技术也许严格标准。故障分许对设备要求较低，成本低，工程实用性强。文献［10]通过比较由线路两端推算得到的架空线、电缆线路连接点处电压幅值的大小关系判断故障区域，但当故障位置靠近架空线和电缆线路连接点时，从线路两端推算的连接点电压幅值几乎相等，容易发生故障域的误判定；文献［11］采用了与文献［10]相同的故障区段判定方法，同时考虑了测量误差因素，引入误限度参数对判定条件进行修改；文献［12]利用线路两端电气量推得线路上沿线各点的电压分布，根据从两端推得的故障点处电压幅值相等确定故障点，由于沿线各点电压幅值曲线可能呈现非单调性，测距结果需要进行伪根判断；文献［13]利用定位函数在架空线电缆混合输电线路上所选参考点与故障点相匹配时相位唯一过零这一特征定位故障，在全线路范围内搜索计算以寻找故障点，计算量较大；文献［14］利用故障区段识别函数在架空线和电缆线路连接点处的正负特征判断故障区域，在故障线路段上搜索或计算得到故障点位置，算法简单实用，但其对于实际工程中的三段混合线路的适用性还需进一步探讨。

通过已有的数据所存在的问题，本文计算采用分布参数模型建模，从结论上避免对地分布电容对计算的影响。依据问题的分布识别函数，不同的问题出现时相位特征来分析问题的所在位置，并利用故障距离表达精准的故障测距。

1故障区域分别

在现实的供电网络中，架空的网线-电阻电缆复杂供电线程通常被分为A和B两种类型。A中复杂供电线路通常由一小段架空的网线和两段供电电缆或者一小段供电电缆和两段架空的网线构成的。本篇文章是以B种类型的供电网线架空网线-供电电缆-架空网线为实例讲明问题地方分别的本质特征、并且将中间的供电电缆段为其目标区域构成问题敌方分别函数。

1.1故障敌方分别函数的性质

中部供电电缆段问题

每当问题在于中部供电电缆段ct的时候，复杂供电线路的顺序供电网络的指示图如图a所表示。在图的内容中，第一个架空供电线路的总长为L（mc）；中部供电电缆的总长度为L（ct）；尾部的架空供电网线为L（nt）；L（fc）是问题敌方f至供电线路交叉点c的长度；L（ft）是问题敌方f至供电路交叉点t的长度。

图a

源于方程式平均运输线，将m和n两侧电气的总量作为已经知道的不变量，今儿推理出c与t的顺序电流压力和电流流量是：

（1）

在供电路ct中将运用c和t的电气的总用量进而推理出问题地方f的顺序电流压力是相同的，也就是说：

（2）

在这之中，x是供电电缆上问题地方f至c的长度；r（2）与Z（c2）是供电电缆的运送不变量和具有特殊性质的阻尼。将上面的公式的右边进行展开化解得到公式：

在这之中，U（nc）与I（nc）是N一侧的电气的总用量进而推理出的c的顺序电流压力和顺序电流总流量，I（nc）的总的电流流量的对应方向是将线路的方向侧面向c流动。

针对上面的内容可用改造问题地方分别的函数像一下表示，运用中部供电电缆为其针对的地方进行分别问题内容。

在这期间，arg（·）是取相应的函数；U（mc）、U（nc）、I（mc）、I（nc）的运算公式像公式1和公式3相同；这个时候的变化位x不是问题区域长度，却是中部供电电缆上的每一个点至c的长度，这个发内可以表示为0至L（ct），当x为0的时候可以表示交叉点c，x为L（ct）可以表示交叉点t。

根据公式4的分布内容可以得出，每当问题产生于中部供电电缆而且x为问题地方的危位置至c的长度的情况下，问题地方的分辨计算方法为：f（x）为0。其实真实情况下，每当问题产生在中部供电电缆时候，f（x）就会在问题出发点产生180度的突然变化，这个结论的实际产生过程可以证明。如下：

当t电气用量推理问题发生点f顺序的电流压力、电流流量的具体数值为：

这个公式基于基尔霍夫的运算定律，在问题地方f发生：

在问题地方电气的总用量推理得出c的顺序电流压力、流量的具体数值是：

让我们将公式5和公式6分别带入到公式7当中，可以得到：

根据图片a可以得出U（fc）与U（mc）相等、I（fc）与-I（mc）相等，并且将公式8带入公式4可以得出：

针对高压的供电电路，当中的不变系数是：

当中，r（0），L（0），C（0）是单元的电路迟钝的阻尼的具体数值、电流感应值和电流容量值。根据高压的供电线路的阻尼的数值特别微弱，将r（2）约等于jB（2）带入公式9可以得出：

每当复杂供电线路产生问题的时候，L（fc）为固定值，根据公式10可以知道问题地方分别函数f（x）的具体数值范围在-90至90之间。在现实电路网当中Bx的范围在0至二分之一π之间，g（x）关于x是呈单调递减的趋势，根据公式3在问题地方是成立的，也就是说g（x）在问题地方经过0的单调递减函数，因此每当x变大到几乎趋近于问题地方时候，f（x）由90度突然变化到负90度。因此可以得出，当x为0的时候，f（x）的值为90度；而当x为L（ct）的时候，f（x）的具体数值为负90度。根据第三节期间的具体线路的数值可以得出中部供电电缆的地方有问题时候的函数可以表示为图b。

图b

前端架空供电网线问题

每当问题发生于前端架空供电线路MC的时候，f（x）约等于负90度，以下内容可以证明。

每当问题地方产生在前端架空供电线路的时候，复杂供电线路各个用电用量之间可以用以下公式表示：

我们将公式11和公式12带入公式4可以得出：

我们将r1约等于jB1，r2约等于jB2，公式13简化后可以得到公式14：

（14）

每当复杂供电线路产生问题后，L（fc）是不变量。高压供电的供电网路的特殊阻尼公式为：

因此，Z（c1）和Z（c2）就可以表示为比0大的实数，并且在现实网路期间，Bx在0至二分之一π之间，根据公式14可以得到g（x）小于0。因此可以得出，每当前端架空的网路产生问题的时候，f（x）约等于负90度，也就是说问题区域分别函数党x为0和x为L（ct）这两个地方的具体数值是负90度，如图片c。

图c

尾端架空供电网线问题

每当问题在尾端架空网路Nt的嘶吼，问题地方分别函数f（x）约等于90度，证明如下。

每当问题地方产生在尾端架空网路的时候，供电各个电流的总量符合下面公式：

我们将公式15和公式16分别带入问题区域分别公式4可以得出：

我们将r1约等于jB2，公式17可以简化得出：

每当复杂供电网路产生问题的时候，L（ft）为不变量，根据g（x）的公式可以得出g（x）是根据x的变化单调递减；每当x不变的时候，g（x）是根据L（ft）单调递增。源于x在0至L（ct）之间变化，L（ft）在0至L（vt）之间变化，因此每当x为L（ct）的时候，g（x）有一个最小的具体数值。每当问题产生在t的时候，L（ft）为0，我们取x为L（ct），因此这个时候g（x）为0是最小数值。每当问题产生在Nt内部的时候，L（ft）大于0，因此g（x）大于0。因此可以得出f（x）在x为0和x为L（ct）这两个地方的具体数值均为90度左右，尾端架空网路问题的f（x）的表示方式可以如下：

图d

问题产生的时候，可以根据公式4得出问题地方分辨函数，根据问题产生在不相同的路径的时候，问题地方分辨函数的终极特性和函数的特征不相同，因此用以分辨问题区域。但是可以得出的是，计算方法以中部电缆未问题分辨针对对象结构地方分辨函数，每当问题产生在首尾两段时候，x的值是不变的，同时x的数值大小和问题具体位置和架空的网路的长度并无关联。

问题地方分辨依据

根据以上的分析过程和结论可以得出，问题产生在不相同的地方时候，问题地方分辨的函数f（x）在两个网路交叉点x为0和x为L（ct）的最后数值均不同。每当问题产生在前端架空网路的时候，f（x）约等于f（Lct）约等于负90度；每当问题产生在交叉点c的时候，f（0）约等于0度，f（lct）约等于负90度；每当问题产生在中部供电电路的时候，f（0）约等于90度，f（lct）约等于负90度；每当问题产生在交叉点t时候，f（0）约等于90度，f（Lct）于等于0度；每当问题产生在尾端架空网路的时候，f（0）约等于f（Lct）于等于90度。

根据以上特征，可以得出一个适合架空线至电缆复杂供电电路问题区域的分辨依据：

问题产生后，可以根据计算问题地方分辨函数f（x）在x为0的时候和x为L（ct）地方时候的函数具体数值来分辨问题区域。

2问题定位计算方法

根据问题地方分辨依据分别问题地方后，根据对应的问题网路的计算公式对问题进行计算。

每当问题产生在前端架空网路时候，依据两侧电气总量可以得出问题点f和c的长度为：

（19）

每当问题产生在中部供电电路的是时候，依据线路两侧的电气总用量可以得出f到c的长为：

（20）

每当问题产生在尾端架空网路的时候，可以计算f至t的长度为：

因此可以得出，此篇文章根据问题地方分别函数的特征对问题区域进行迅速的分辨，根据问题长度表达公式进行准确的长度测量，也避免了问题点的盲目计算。

3仿真验证

此篇文章运用MATLAB/Simulink模拟软件简历架空网路-供电的=电缆-架空网路复杂供电线路的模拟模型针对此篇文章的计算方式对齐验证，线路模拟模型如图片e展示，具体如下：

系统的电流压力的级别是500kV，2端电流源头的浮动值为1.05p.u.和1p.u.，两侧的差值分别为65度。

架空网路的数值为：顺序阻尼=Z（h1）0.0346+j0.421Ω/km；零顺序阻尼=Z（h0）为0.0300+j1.1400Ω/km；顺序电容式C（h1）为0.00864μF/km；零顺序电容式C（h0）0.006175μF/km。

供电电缆的具体数值是：顺序阻尼为Z（c1）=0.024+j0.1485Ω/km；零顺序阻尼是Z（c0）=0.4120+j0.4819Ω/km；顺序电容是C（c1）=0.2811μF/km；零顺序电容为C（c0）=0.1529μF/km。

图e

暂时状态的数值采样的频率是10kHz，运用具有通滤波器滤波并且使用全波傅式算法提供基础波的相量。在现实生活中的路径较短，复杂电路的两侧电气总量的影响较为微弱，此篇文章运用问题产生的第二个周期进行测量。

问题地方分辨结论验证

表1指出复杂供电电路在不同地方产生A相经300Ω的阻尼的问题时候，此篇文章的计算方法的分辨结论，期间问题长度是问题点至M的距离。根据表格1可以得出，此篇文章的计算方法在交叉点可以清晰地分辨问题区域。

问题地方、过度阻尼、具有符合的电流流量对此篇文章的计算方式的影响。

表2所提出的计算方法是针对复杂供电电路的哥哥不同位置问题具有很好的用途，误差保持在±0.5％之间，拥有很好的精度。

表3指出在问题产生在M的80km的位置的时候，过度的阻尼针对各种各样的问题测量的结论结果。根据表格3可以得出，该篇文章的计算方法均可行，具有良好的实用性。

图片f将过度的阻尼和问题地方对该文章的计算方法AC的精度问题在三维图有着更好的展示与证明。图片g给出了过度阻尼和具有符合的电流流量在50km的c点的精度问题。由此得出结论，误差分别控制在±0.3％和±0.2％之内。满足在具体实际工程过程中对于长度的精度要求。

图f图g

4得出结论

a.依据问题地方分辨函数在各个交叉点的特征分辨问题区域，每当问题产生在前后两段架空网路的时候，两个交叉点的函数的最后数值基本相同。都是90度或者负90度，每当问题产生在中部电缆时候，两个交叉点的函数的最后数值分别都是90度和负90度。

b.根据问题长度表达函数计算方法的问题进行精确测量，从本质上不出现误差，不需要繁琐的盲目搜索，计算方法十分简便。

c.可以不需要判断是何种类型的问题，测量的结论可以不需要考虑其他因素的，针对各种因素都有良好的实用性。仿真的结论指出，最大的允许误差不超过±0.5％，有着特别良好的准确度。

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作者简介：

张亮（1993.11-），男（汉族），通化市，1000kV特高压鄂尔多斯站，职称：助理工程师

温强（1991.08-），男（汉族），呼和浩特市，1000kV特高压鄂尔多斯站，职称：助理工程师