一种单相双分裂电缆线路单相接地故障的定位方法与流程

本发明涉及电缆线路接地故障定位方法，具体为一种单相双分裂电缆线路单相接地故障的定位方法。

背景技术：

1、单相双分裂电缆线路是一种电力传输和分配系统的拓扑结构，通常用于提高电力系统的可靠性和稳定性，这种线路结构允许电力在故障情况下仍然能够在部分线路上传输，从而减少停电的可能性，电缆线路单相接地是一种常见的线缆故障，当发生单相接地故障时，由于线缆铺设距离较长，从而造成对线缆的故障定位相对较为复杂；

2、根据中国专利申请号为：202010727351.8，公开了一种基于行波原理的多源数据融合的高压电缆线路故障在线定位装置及定位方法，定位装置包括数据收集装置、数据后台、服务器以及设备前端；并一种改进的电缆故障精确识别定位方法，过对信号的深入研究及分析，利用多种信号分析方法，进一步提取特征信号量，通过理论分析和仿真，可以进一步提高对故障的判断，改善目前电缆的检测方法，辅助运维人员，及时发现电缆故障隐患，保证电缆运行正常，减少电力事故的发生，为电网电缆线路的智能检测提供有效的解决方案；

3、对比案例有效的解决了现有技术中的电缆接地故障检测受磁场因素的影响容易造成检测误差的问题，具有能够减少误差的优点，该种定位方式由于缺少对电缆线路的分析，不同环境和不同的铺设距离对线缆的故障定位均有一定影响，电缆在运行时受环境的影响容易使参数发生变化，从而使得故障定位容易出现误差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种单相双分裂电缆线路单相接地故障的定位方法，具备了能够为电缆接地故障自适应保护提供基础的优点，解决了由于电缆在运行时受环境的影响容易使参数发生变化，从而使得故障定位容易出现误差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：其定位方法包括如下步骤：

3、a.根据单相双分裂电缆的结构和运行特点，分析单相双分裂电缆电流分布的内在机理及影响因素；

4、a1.分析距离保护原理应用于单相双分裂电缆的适用性；

5、a2.分析方向纵联保护原理应用于单相双分裂电缆的适用性；

6、a3.分析电流差动保护原理应用于单相双分裂电缆的适用性；

7、a4.总结各原理保护应用于单相双分裂电缆存在的问题和影响因素，提出受制约的不同保护功能的改进思路；

8、b.从理论分析和仿真两方面开展不同运行方式下单相双分裂电缆内部不同位置发生单相接地故障的特性研究；

9、b1.首先需要获取线芯自阻抗、护套自阻抗、线芯与护套间互阻抗以及线芯对地电容等参数，建立电缆正常运行时的数学模型；

10、b2.根据电缆运行温度，建立热路模型，通过热路模型推导出线芯温度，为自适应保护提供基础；

11、b3.根据电缆运行电流，采用对称分量法将其转变为序分量，建立电缆运行序电流数学模型；

12、b4.建立区外故障复合序网，考虑电缆品字形敷设方式及金属护层交叉互联接地方式得到其通用故障计算模型；

13、b5.通过对各因素的分析，建立故障分量计算模型并加以仿真，在仿真时，针对不同因素分别加以考虑；

14、b6.通过pscad软件进行防真验证，仿真结果后与数学模型中的重要参量加以对比验证，以确定数学模型的正确性；

15、d.分析500kv单相双分裂电缆故障点定位；

16、d1.启动元件；

17、d2.纵联差动保护影响；

18、d3.纵联方向保护影响；

19、d4.距离保护影响；

20、d5.对选相元件；

21、d6.根据接地故障点提出一次设备配置需求及故障时的隔离措施。

22、优选的，所述步骤b6具有代表性的参量有电缆的电流和电压、电缆序电流和序电压、电缆护层环流以及电缆表面温度，在仿真时分别设置不同的负荷量，观察电流电压特性。

23、优选的，所述步骤d3纵联零序保护广泛用于接地故障的主保护，由于零序功率方向继电器具有明确的方向性，且不受过渡电阻的影响，当线路发生正向故障时零序功率方向元件的基本原理比较零序电流和零序电压之间的相角差，设i0m、i0n为m侧保护和n侧保护的零序电流，u0m、u0n为m侧保护和n侧保护的零序电压，i0f为故障点流出的零序分量电流；c1m、c1n为零序网m侧和n侧的分配系数，若仅考虑各阻抗的电抗分量，则，c1m、c1n均为一实数；

24、为便于分析，忽略各阻抗的电阻分量，仅考虑电抗分量，则可知i0m超前u0m相位90°，i0n超前u0n相位90°，即线路两侧零序功率方向元件均判为正方向接地故障，判断正确。同样分析可知在线路反方向发生故障时，i0m滞后u0m相位90°，i0n滞后u0n相位90°，即线路两侧零序功率方向元件均判为反方向接地故障，判断正确，然后分别研究线路不同地点发生不同类型故障情况下，m站侧与n站侧零序方向元件的动作情况，并仿真验证。

25、优选的，所述步骤d4距离保护是线路保护的主要核心元件之一，同相双回电缆并联运行时，每一回电缆线路的正序阻抗为z，为简化分析，假设其中一回线路在离m侧母线x处发生三相对称性接地故障，则根据电路原理进行三角形-星形变换得到，其中：

26、

27、

28、

29、当线路空载，并假设三相对称性故障为金属性直接接地，则m侧的测量阻抗为：

30、

31、本公式中测量阻抗由两部分构成，其中表征无助增影响时的理论阻抗，表征因助增电流影响而带来的附加阻抗；

32、同理可推导出n侧测量阻抗表达式：

33、

34、单相接地故障由于线路两侧系统的零序阻抗主要取决变压器的漏电抗，若两侧变压器中性点均接地，内部单相接地故障时，强、弱电源侧的零序阻抗差异一般小于正(负)序阻抗差异，单相接地故障助增电流对距离保护的影响较相间故障要小，在距离ii段整定时，为保证保护具有足够的灵敏度，不直接以全线阻抗为基准，而以电缆内部故障时保护所测得的可能最大测量阻抗为基准，进行灵敏度校核。

35、优选的，所述步骤d5拟采用工作电压变化量选相元件、差动选相元件和i0与i2a比相的选相元件进行选相；

36、1.电流差动选相元件；

37、工频变化量和稳态差动继电器动作时，动作相选为故障相；

38、2.工作电压变化量选相元件；

39、保护有六个测量选相元件，即：

40、δuopa、δuopb、δuopc、δuopab、δuopbc、δuopca

41、先比较三个相工作电压变化量，取最大相δuopφmax，与另两相的相间工作电压变化量δuopφφ比较，大于一定的倍数即判为最大相单相故障；若不满足则判为多相故障，取δuopφφ中最大的为多相故障的测量相；

42、3.i0与i2a比相的选相元件；

43、根据i0与i2a之间的相位关系，确定三个选相区之一；

44、当时选a区；

45、当时选b区；

46、当时选c区；

47、单相接地时，故障相的i0与i2与同相位，a相接地时，i0与i2a同相，b相接地时，i0与i2a相差在120°，c相接地时，i0与i2a相差240°。

48、优选的，所述步骤d4为扩大测量过渡电阻能力，接地距离ⅱ段的特性圆可向第一象限偏移，建议线路长度≥40km时取0deg，≥10km时取15deg，<10km时取30deg，注意：接地距离偏移角仅对接地距离ⅱ段有效。

49、优选的，所述步骤d3负序方向元件相对于零序方向元件，除了能正确区分区内外的单相接地故障和相间接地故障，还能正确区分区内外的相间不接地故障。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

51、本发明通过对单相双分裂电缆的结构和运行特点进行分析和研究，能够有效的判断出单相双分裂电缆的故障原因，提出受制约的不同保护功能的改进思路，为电缆正常运行和区外故障不误动、区内故障不拒动的继电保护适应性提供理论支撑，通过根据理论分析和防真验证能够精准判断电缆故障的原因，通过分析500kv单相双分裂电缆故障点定位，从而能够判断出电缆接地故障位置，进而能够方便给维修人员进行维护，为自适应保护提供基础。