架空配电线路离线故障定位方法

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我国中压配电网普遍采用小电流接地方式,由于小电流接地故障电流微弱,故障点破坏不明显,在架空线路停电的状态下,以目测的方式查找故障点十分困难,因此研究故障精确定位方法对于提高配电网供电可靠性具有重要的意义。目前实际工程中常用的在线故障定位方法,只能定位故障点所在区段,仍需在故障区段内查找故障点所在位置,因此需使用离线故障定位方法精确定位故障点。由于配电网线路结构复杂,分支线多且电缆架空线路混接,基于行波原理与阻抗原理的故障点精确定位方法误差大、可靠性差,难以可靠地确定故障点位置。基于交流信号注入的故障点精确定位方法无法克服线路分布电容对信号的衰减问题,直流信号注入法需要操作人员进行登杆检测,操作步骤繁琐且安全可靠性差。实际工程应用中常用的基于脉冲信号注入的离线故障点精确定位方法,其工作原理是在故障线路首端注入高压脉冲信号,利用故障点前后线路电流的幅值与流向差异进行故障点精确定位,该方法缺少对线路电流分布特征的分析,仅依靠操作人员主观辨识电流信号的特征变化,不能实现故障点的自动定位,同时忽略了不同磁场测量方式与选取不同信号基准参考点对定位精度的影响,存在定位灵敏度低、可靠性差的问题。本文介绍了高压脉冲冲击故障定位系统的构成,分析了离线故障定位系统的工作原理并建立了脉冲放电回路等效模型,通过分析故障线路电流(磁场)分布特征与波形差异,提出了一种基于波形比较原理的架空配电线路离线故障定位自动计算方法。该方法利用高压脉冲信号发生器向故障线路注入直流脉冲信号,将故障点击穿并复现故障后,故障点上下游电流(磁场)存在波形相似性差异,利用该电流(磁场)差异开发了适用于离线故障定位的波形比较算法,定义了相关系数作为波形相似程度的判别依据,通过分析不同测量点电流波形与基准电流波形的相似性差异,实现离线故障定位的自动计算,解决了传统离线故障定位方法存在的定位精度差、灵敏度低等问题。考虑到实际工程应用中直接测量线路电流信号的方式存在操作繁琐且安全性较差的缺陷,本文针对故障点上下游线路电流的磁场差异,设计了一种基于磁棒线圈的非接触式磁场测量方法,并分析了不同磁场测量方式与基准信号参考点的选取对故障定位精度的影响,完善了离线故障定位体系,提高了定位精度与实际应用的可操作性。利用仿真软件EMTP-ATP与MATLAB进行了架空配电线路离线故障定位方法的仿真分析,同时利用实际试验系统故障数据对该方法进行了验证。通过对仿真和实际试验数据的分析,验证了本文提出的基于波形比较原理的架空配电线路离线故障定位自动计算方法具有较高的可靠性,可有效实现故障点的精确定位。
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