【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备监测，具体为一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法。
技术介绍
1、随着配电网的拓扑结构日益复杂，提高配电网的自动化程度，确保电力供应的可靠性和满足电力用户的需求变得愈发重要，及时且准确的故障测距方法对于快速修复线路故障、保障供电可靠性具有重大意义，特别是在10kv铠装电缆的应用中，故障测距的准确性直接关系到电力系统的稳定运行和维修效率。
2、目前，配电网故障测距方法主要分为行波法和阻抗法，行波法存在反射波识别困难、对采样设备要求高以及存在定位死区的问题，限制了其在实际应用中的效果，而阻抗法则受到配电网中性点小电流接地方式的影响，在发生单相接地故障时，虽然可以带故障运行一段时间，但故障电流较小，且其他类型故障产生的故障电流衰减迅速，有效时间窗短，导致故障信息提取困难，此外，阻抗法中的暂态法虽然利用故障过程的暂态信号进行分析，但故障分量衰减快，有效时间窗短暂，而稳态法则存在故障电气量幅值小、易受干扰以及测距精度受不同步数据影响的问题。
3、尽管现有技术已经提出了一些改进方案，如通过特定时刻分析简化计算实现快速测距，或者引入两端非同步相角差来消除不同步的影响，但这些方法仍然存在一定的局限性，例如，特定时刻分析的方法对采样设备要求高，不经济，而引入两端非同步相角差的方法虽然可以在一定程度上消除不同步的影响，但在发生故障到保护动作时间较短的情况下，难以准确测量正序和负序电气量，从而影响测距精度，此外，现有的测距方法大多无法同时适用于所有类型的故障，限制了其应用范围。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法，该方法基于附加并联电感的技术原理，有效解决了配电网故障测距中的问题，通过在线路跳闸后投入附加电感，不仅限制了短路电流，还使线路能够带故障运行一段时间，从而增加了测量时间和负序分量的幅值，为测距提供了稳定的正序和负序电气量。
2、本专利技术为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法，该测距方法的具体步骤为：
3、s100，附加电感配置规划：分析配电网线路的电阻、电容、电感分布及预期故障电流的参数，运用电气计算软件依据电力系统稳态与暂态特性理论模拟不同故障工况下的电流响应，确定额定电感值、电流承载能力、耐压等级及损耗的参数，通过安装架构与连接组件，将选好的附加电感接入母线端断路器；
4、s200，故障响应控制：构建智能配电网故障监测体系，集成电流互感器、电压互感器的实时监测数据与智能保护装置故障诊断逻辑，一旦线路故障致使电流和电压逾越预设阈值，立即触发故障监测机制，精准识别故障发生时刻、类型及相别，故障发生瞬间，qf1断路器依设定的电流整定值迅速跳闸，并同步启动计时模块记录故障时刻，依据故障类型确定电感接入时机与模式，稳态阶段运用测量设备持续监测电气量，待采集完成，依故障瞬时性或永久性智能决策开关q状态，瞬时性故障重启线路时全面校验系统电气参数与设备健康状态后精准闭合qf1断路器恢复供电，永久性故障则开启q上传故障信息；
5、s300，故障信息采集与优化：根据电磁理论与现场实测数据挖掘技术，运用有限元分析确定首端电气量测量点于负序电压最优测点的位置，在此部署宽频响电压互感器与高线性度电流互感器，构建多传感器协同采集网络，捕获三相电压、电流信号全态变化，经光纤传输至现场数据采集终端，再经集成滤波、放大、隔离与抗干扰功能的信号调理电路预处理，基于电网精确模型与故障等效电路求解附加电感最佳值，投入运行后，实时监测线路电流、负序电压动态变化，自适应微调电感参数；
6、s400，故障测距计算：
7、所述不对称故障测距：线路不对称故障时，运用对称分量法剖析正序和负序网络，依基尔霍夫定律构建涵盖线路两侧正负序电压、电流及阻抗完整关系矩阵方程，结合首端电气量测量点于负序电压最优测点与末端高精度电压采集数据代入方程求解故障点正负序电压理论值，以s端测量装置为精准时钟源，量化n端对时误差产生的非同步相角δd，利用末端正序与负序电压比值构建不对称故障测距函数，公式为：其中和分别表示由s和n端测量数据推测的正负序故障点电压，经复数域运算求解一元二次复数方程获故障距离与全线距离比值其中，lsf为s端到故障点f的距离，lsn为线路总长，根据预设精度要求与线路参数特性筛选有效k值，结合线路总长精准定位故障点；
8、所述对称故障测距：鉴于无负序分量特性，选取a相与b相线路s端电压电流及n端电压为变量，参照不对称故障处理流程与原理，构建对称故障测距函数，公式为：其中分别为a、b相s端电压，分别为а、в相n端电压，以末端电压比值消除非同步角误差，求解方程获取故障距离。
9、进一步地，所述s100，附加电感配置规划中所考虑的配电网线路参数还包括线芯材质、绝缘特性、线路长度、导线半径、线间间距及环境温度对线路电阻、电容、电感的影响因素；所述电气计算软件采用电磁暂态分析软件，模拟故障工况时设置不同故障类型、故障位置及过渡电阻值。
10、更进一步地，所述s100，附加电感配置规划中通过公式计算短路电流il，公式为：其中es表示电源电动势，ω0为系统频率，j表示是虚数单位，第j个，l表示附加电感，zs表示电源侧的阻抗。
11、更进一步地，所述s100，附加电感配置规划中通过公式计算附加电感l，公式为：其中，il表示短路电流il，es表示电源电动势，ω0为系统频率，j表示是虚数单位，第j个，l表示附加电感，zs表示电源侧的阻抗。
12、更进一步地，所述s200，故障响应控制中电流和电压逾越阈值的确定，阈值依据线路额定电流、额定电压以及系统运行安全裕度因素设定，对于额定电流为ie的线路，电流阈值为k1ie，k1取值依据线路负载特性、故障发生概率及系统稳定性要求确定，在1.2-1.5之间；在电压方面，以额定电压ue为基准，考虑电压波动范围与系统绝缘耐受能力，将电压阈值设定为ue(1±k2)，k2依电网电压等级、线路长度及周边环境因素而定，取值在0.05-0.1区间。
13、更进一步地，所述s200，故障响应控制中qf1断路器的预设电流整定值的确定，开展线路故障电流概率统计分析，依据历史运行数据，针对不同故障场景分别计算故障电流出现频次及幅值分布，确定各类型故障电流均值μ与标准差σ，综合考虑设备热稳定极限，依据设备手册给定的热稳定电流ith及允许持续时间tth，确保整定值小于ith，同时遵循保护选择性要求，上级保护动作时间t1与本级保护动作时间t2需满足t1＞t2+δt，δt为时间级差，通过计算分析与校验调整，确定整定值为kie，k取本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，该测距方法的具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S100，附加电感配置规划中所考虑的配电网线路参数还包括线芯材质、绝缘特性、线路长度、导线半径、线间间距及环境温度对线路电阻、电容、电感的影响因素；所述电气计算软件采用电磁暂态分析软件，模拟故障工况时设置不同故障类型、故障位置及过渡电阻值。
3.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S100，附加电感配置规划中通过公式计算短路电流IL，公式为：其中Es表示电源电动势，ω0为系统频率，j表示是虚数单位，第j个，L表示附加电感，Zs表示电源侧的阻抗。
4.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S100，附加电感配置规划中通过公式计算附加电感L，公式为：其中，IL表示短路电流IL，Es表示电源电动势，ω0为系统频率，j表示是虚数单位，第j个，L表示附加电感，Zs表示电源
5.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S200，故障响应控制中电流和电压逾越阈值的确定，阈值依据线路额定电流、额定电压以及系统运行安全裕度因素设定，对于额定电流为Ie的线路，电流阈值为k1Ie，k1取值依据线路负载特性、故障发生概率及系统稳定性要求确定，在1.2-1.5之间；在电压方面，以额定电压Ue为基准，考虑电压波动范围与系统绝缘耐受能力，将电压阈值设定为Ue(1±k2)，k2依电网电压等级、线路长度及周边环境因素而定，取值在0.05-0.1区间。
6.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S200，故障响应控制中QF1断路器的预设电流整定值的确定，开展线路故障电流概率统计分析，依据历史运行数据，针对不同故障场景分别计算故障电流出现频次及幅值分布，确定各类型故障电流均值μ与标准差σ，综合考虑设备热稳定极限，依据设备手册给定的热稳定电流Ith及允许持续时间tth，确保整定值小于Ith，同时遵循保护选择性要求，上级保护动作时间t1与本级保护动作时间t2需满足t1＞t2+Δt，Δt为时间级差，通过计算分析与校验调整，确定整定值为kIe，k取值范围1.5-3，依线路特性微调。
7.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S200，故障响应控制中电感接入时机与模式，单相接地故障且电流未超整定值允许带故障运行期间，其他故障发生即刻闭合辅助开关Q引入电感；单相接地故障初期电流未超限但后期需检修测距，在QF1跳闸后控制闭合Q操作，在暂态过渡阶段，借高速数据采集系统实时监测电气量动态变化。
8.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S300，故障信息采集与优化中首端电气量测量点于负序电压最优测点的确定，综合运用有限元分析与现场实测数据挖掘技术确定，考量线路的导线材质、长度、半径、间距以及绝缘介质特性的物理参数，计算线路电阻、电感、电容分布情况，同时纳入电源特性如电动势、内阻抗，以及负荷分布参数如功率、功率因数，构建出与实际电网高度吻合的模型，针对不同类型故障，设定故障位置、接地电阻的参数，模拟故障发生后的电气量变化，分析负序电压沿线分布规律，预测不同位置的负序电压理论值及变化趋势，开展现场实测工作，沿着线路等间距设置多个临时测点，安装电压互感器与数据采集装置，在实际故障发生时，同步采集三相电压数据，提取负序电压分量，计算各测点负序电压的均值与标准差，将有限元分析的理论结果与现场实测数据融合，以负序电压幅值大且稳定为核心目标，对各测点数据进行分类、筛选出负序电压最优测点。
9.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S300，故障信息采集与优化中附加电感最佳值求解流程，基于电网系统精确模型与故障等效电路分析来求解附加电感最佳值，先测定线路阻抗，包括电阻和电抗，同时明确电源特性如电动势大小与内阻抗情况，以及负荷分布参数，针对不同故障类型构建相应故障等效电路，分析故障发生后的电气量变化，综合短路电流大小及其对线路安全稳定运行的影响运用优化算法通过不断迭代计算，找到最优的附加电感值。
10.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kV铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述S400，故障测距计算中基于线路两侧的电压、电流及线路阻抗的参数...
【技术特征摘要】
1.一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法，其特征在于，该测距方法的具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述s100，附加电感配置规划中所考虑的配电网线路参数还包括线芯材质、绝缘特性、线路长度、导线半径、线间间距及环境温度对线路电阻、电容、电感的影响因素；所述电气计算软件采用电磁暂态分析软件，模拟故障工况时设置不同故障类型、故障位置及过渡电阻值。
3.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述s100，附加电感配置规划中通过公式计算短路电流il，公式为：其中es表示电源电动势，ω0为系统频率，j表示是虚数单位，第j个，l表示附加电感，zs表示电源侧的阻抗。
4.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述s100，附加电感配置规划中通过公式计算附加电感l，公式为：其中，il表示短路电流il，es表示电源电动势，ω0为系统频率，j表示是虚数单位，第j个，l表示附加电感，zs表示电源侧的阻抗。
5.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述s200，故障响应控制中电流和电压逾越阈值的确定，阈值依据线路额定电流、额定电压以及系统运行安全裕度因素设定，对于额定电流为ie的线路，电流阈值为k1ie，k1取值依据线路负载特性、故障发生概率及系统稳定性要求确定，在1.2-1.5之间；在电压方面，以额定电压ue为基准，考虑电压波动范围与系统绝缘耐受能力，将电压阈值设定为ue(1±k2)，k2依电网电压等级、线路长度及周边环境因素而定，取值在0.05-0.1区间。
6.根据权利要求1所述的一种基于附加并联电感的10kv铠装电缆故障测距方法，其特征在于，所述s200，故障响应控制中qf1断路器的预设电流整定值的确定，开展线路故障电流概率统计分析，依据历史运行数据，针对不同故障场景分别计算故障电流出现频次及幅值分布，确定各类型故障电流均值μ与标准差σ，综合考虑设备热稳定极限，依据设备手册给定的热稳定电流ith及允许持续时间tth，确保整定值小于ith，同时遵循保护选择性要求，上级保护动作时间t1与本级保护动作时间t2需满足t1＞t2+δt，δt为时间级差，通过计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云剑，周伟绩，林军，王子夫，龙泽坤，易海波，王齐，
申请(专利权)人：新疆希望电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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