基于電磁場(chǎng)檢測(cè)的架空線單相接地故障定位方法

1、說明書摘要本發(fā)明公開了一種XXXl（簡(jiǎn)要說明本發(fā)明解決什么技術(shù)問題，采用了什么主要的技術(shù)特征【一般直接復(fù)制權(quán)利要求1加以修改即行】，獲得的有益效果）注意：字?jǐn)?shù)不超過300字。1摘要附圖指定一副最能從整體上反映本發(fā)明的圖（假如有附圖的話）1權(quán)利要求書1、一種（主題名稱），其特征在于：（其特征是：）。（獨(dú)立權(quán)利要求：前序部分+特征部分，前序部分=本發(fā)明主題名稱+與現(xiàn)有（或接近）技術(shù)共有的必要技術(shù)特征【必要：是指缺少了就不能夠解決技術(shù)問題】， 特征部分=區(qū)別于現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)的必要特征）2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的（主題名稱），其特征在于：。（從屬權(quán)利要求：引用部分+特征部分，對(duì)引用的權(quán)利要求作進(jìn)一步要求）

2、1說明書基于電磁場(chǎng)檢測(cè)的架空線單相接地故障定位方法技術(shù)領(lǐng)域001本發(fā)明涉及一種故障定位方法，尤其涉及10kV中性點(diǎn)非有效接地配電網(wǎng)中架空線路單相接地故障定位方法。（涉及的技術(shù)主題，便于專利局分類）背景技術(shù)（寫明現(xiàn)有技術(shù)中得不足，或缺點(diǎn)，抑或是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題）002我國(guó)10kV配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式的主流同世界大多數(shù)國(guó)家一樣，就是采用不接地或經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償接地方式。003當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，保護(hù)不立即啟動(dòng)跳閘，允許帶故障繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間（有關(guān)規(guī)程規(guī)定不超過2h），從而有效降低了中斷供電的幾率。允許帶接地故障繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，是中性點(diǎn)非有效接地電網(wǎng)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。004帶接地故障運(yùn)行，

3、有一定風(fēng)險(xiǎn)，主要表現(xiàn)在：1. 危及接近故障點(diǎn)的人、畜安全；2. 可能是電網(wǎng)絕緣薄弱環(huán)節(jié)擊穿，導(dǎo)致多點(diǎn)接地短路故障發(fā)生；3. 如果接地持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，超過絕緣監(jiān)測(cè)用電壓互感器及消弧線圈的熱穩(wěn)定承受能力，可能導(dǎo)致上述設(shè)備熱穩(wěn)定破壞。正是基于上述風(fēng)險(xiǎn)的考慮，電力部門的有關(guān)規(guī)程把允許接地故障持續(xù)時(shí)間限定為2h。005在中性點(diǎn)非有效接地的電網(wǎng)中，單相接地故障是主要故障模式，約占電網(wǎng)全部故障的80%左右；進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)顯示，配網(wǎng)90%以上的單相接地故障集中在架空線路上。因此，配網(wǎng)接地故障定位的首要任務(wù)，也是最艱難的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)架空線的接地故障定位。006國(guó)內(nèi)外有數(shù)不清的人在做接地故障定位的探索。在國(guó)際上，德國(guó)的

4、H.Roman的探索頗具影響。他起初與奧地利的 G.Druml合作，利用線路零序電流數(shù)據(jù)集中采集的導(dǎo)納法進(jìn)行接地故障距離定位的研究，后與H.Hylla（德）合作，將導(dǎo)納法應(yīng)用到農(nóng)村中壓配電網(wǎng)的快速故障定位中。H.Roman分別與G.Druml及H.Hylla合作撰寫的三篇論文，先后在第15、16、17屆國(guó)際供電會(huì)議上發(fā)表參考文獻(xiàn)1-3。他們的成功之處在于，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，能快速將故障點(diǎn)鎖定在一定范圍內(nèi)，大幅度縮小了需要人工進(jìn)一步查找故障點(diǎn)的范圍。但仍存在諸多不足：1) 僅限于補(bǔ)償電網(wǎng)；2) 誤差過大，平均誤差1205m，最大誤差2383m，因而，稱不上真正意義上的故障定位，只能算區(qū)段

5、定位或線段定位；3) 該方法只能用在具有網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的配網(wǎng)中。我國(guó)的大部分配網(wǎng)為放射狀，無法采用。導(dǎo)致導(dǎo)納法測(cè)距誤差過大的原因在于，故障上相對(duì)距離的計(jì)算式是建立在這樣一個(gè)不符合客觀實(shí)際的“偽設(shè)”上的，即將“所測(cè)量的被接成環(huán)網(wǎng)的線路A和B”視為“一條均勻線路”所造成的。實(shí)際上，均勻只是特例，不均勻才有普遍性：網(wǎng)絡(luò)中既有電纜，也有架空線；網(wǎng)絡(luò)中有樹形接線；網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)線截面各不相同；導(dǎo)線空間分布不同等，造成縱向感抗與橫向?qū)Ъ{不對(duì)稱且在發(fā)生故障期間無法予以補(bǔ)償。因此，H.Roman等人坦言，導(dǎo)納法定位“似乎僅在一定條件下適用”。007在我國(guó)，架空線接地故障定位方法與裝置很多，公告為CN101382577b

6、的中國(guó)發(fā)明專利配電網(wǎng)單相接地故障定位裝置頗具代表性。該項(xiàng)發(fā)明提供的架空線定位方法原理是：先將接地故障線路斷開，并在線路始端故障相注入幅值可達(dá)3000V，最大電流可達(dá)200ma的高壓直流信號(hào)；然后，手持檢測(cè)器（基于該發(fā)明原理研制的）的檢測(cè)人員眼線路在關(guān)鍵岐點(diǎn)處登桿檢測(cè)上述直流信號(hào)，必要時(shí)，通過反復(fù)檢測(cè)確定故障區(qū)段；當(dāng)確定故障區(qū)段在1000m范圍內(nèi)后，在線路故障相始端注入頻率為60Hz的高壓交流信號(hào)，沿線路下方用信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)交流信號(hào)，確定故障點(diǎn)。該方法對(duì)接地/過渡電阻小特別是對(duì)完全接地的單相接地故障的定位無疑是有效的，但面對(duì)過渡電阻較大，特別是面對(duì)高阻接地故障時(shí)，3000V的直流電壓往往不足以將

7、故障點(diǎn)擊穿，即無法重現(xiàn)原有的故障現(xiàn)象，定位便無從談起。此外，上述定位方法還存在著以下的明顯不足：1) 停電外注信號(hào)，導(dǎo)致廣大用戶不必要的長(zhǎng)時(shí)間停電損失，由此也喪失了非有效接地方式的可帶故障運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)；2) 在檢測(cè)高壓直流信號(hào)進(jìn)行區(qū)段（線段）定位時(shí)，工作人員需登桿接近（有時(shí)還需要多次反復(fù)登桿）高壓直流，測(cè)量存在一定的安全隱患，如遇大風(fēng)天（例如風(fēng)力超過9級(jí)）有關(guān)規(guī)程規(guī)定是不允許登桿作業(yè)的，如遇雨天，人身安全隱患更大。3) 測(cè)試所需設(shè)備多，測(cè)試過程需多人配合，效率較低。008上述兩例所反映的背景技術(shù)，在目標(biāo)上是一致的，即都是為實(shí)現(xiàn)架空線接地故障定位。但所采取的技術(shù)路線則完全不同：前者通過對(duì)接地故障自

8、然信息的適度加工以實(shí)現(xiàn)在線定位；后者則先停電，后外注交/直流信號(hào)進(jìn)行定位；此外，結(jié)果也有相似之處：前者沒有到“位”（即無法確定故障點(diǎn)具體位置），后者的定位范圍不能覆蓋包括高阻接地及電弧接地等各種故障現(xiàn)象發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種（主題名稱）。（說明要解決的技術(shù)問題）本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：（解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所采用的技術(shù)方案）與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是（本發(fā)明的有益效果，就是說相對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明的進(jìn)步在哪里）附圖說明（有附圖需要說明，沒附圖，這部分不需加入）圖1為；圖2為。009本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，提出一種以空間電場(chǎng)/磁場(chǎng)之間的相

9、位關(guān)系為主判據(jù)及以磁場(chǎng)幅值信息為輔助判據(jù)的架空線故障定位方法，并提供基于該定位方法研制的架空線接地故障探測(cè)儀。應(yīng)用該定位方法和探測(cè)儀沿故障線進(jìn)行“對(duì)折”式檢測(cè)，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV故障饋線的故障區(qū)段、故障線段進(jìn)行快速定位。對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位的預(yù)定目標(biāo)。010中性點(diǎn)不接地的配電網(wǎng)在正常運(yùn)行時(shí)，其中性點(diǎn)對(duì)地電壓（即零序電壓）很低，趨近于零；當(dāng)電網(wǎng)中的某一部件如架空線路發(fā)生永久性單相接地故障時(shí)，零序電壓突增，最高可達(dá)運(yùn)行相電壓（完全接地故障時(shí)），且全網(wǎng)各處零序電壓幅值幾乎相等；與此同時(shí)，在零序電壓作用下，故障線路上的故障區(qū)段、故障線段、故障點(diǎn)流過具有零序性質(zhì)的接地故障電流；與此同時(shí)，健全線路（非故障

10、線路）上一級(jí)故障線路上的故障點(diǎn)下游以及非故障分支也有零序電流流過，但一般情況下，它們的幅值相差甚大且相位相反，即流過故障饋線、故障區(qū)段、故障線段、故障點(diǎn)的接地電流幅值（嚴(yán)格意義上講，它們之間仍稍有差異，該差異是由沿線對(duì)地分布電容及沿線部分非故障分支對(duì)地分布電容引起的，由于它們的占比非常低，為分析方便，通常忽略這種差異。），等于流過所有健全線路的零序電流總和；流過故障線路的零序電流滯后零序電壓90度，流過非故障線路的零序電壓，均超前零序電壓90度。在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中。由于永久性接地波形較好，因此，上述分析完全適用于接地電流中的基波分量。011在消弧線圈補(bǔ)償接地的電網(wǎng)中，我們關(guān)注的不是基頻電流分

11、量，因?yàn)樗拇蟛糠忠驯幌【€圈電感電流所補(bǔ)償。我們最關(guān)注的是在各種諧波電流中的含量通常最大、且不會(huì)被消弧線圈電感電流補(bǔ)償?shù)舻?次諧波電流。在補(bǔ)償電網(wǎng)中，5次諧波在故障線路與非故障線路中的分布及其與5次諧波電壓之間的相位關(guān)系，同基波在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中的情況完全相似。012架空線發(fā)生接地故障時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)零序電路參數(shù)的改變，架空線周圍的空間電場(chǎng)與空間磁場(chǎng)信號(hào)也將隨之驟變。013架空線周圍基頻電場(chǎng)的分布具有明顯的非線性特征，距導(dǎo)線越近，電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，隨著距離的增加，電場(chǎng)強(qiáng)度降低很快，但在距地面2m以內(nèi)的空間，其電場(chǎng)強(qiáng)度基本是均勻的。在架空線附近如有高大建筑物、高大樹木、架空線低壓線路、通訊線路、？線路等，則會(huì)使電場(chǎng)被屏蔽。當(dāng)電場(chǎng)中有人或較高的雜草、灌木或物體存在時(shí)，也會(huì)使空間電場(chǎng)發(fā)生畸變。014架空線周圍由線路電流產(chǎn)生的空間磁場(chǎng)強(qiáng)度與該點(diǎn)與導(dǎo)線間的距離成反比關(guān)系。在架空線的走廊附近，對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生屏蔽作用的情況極少。015影響架空線磁場(chǎng)的主要因素有：1) 導(dǎo)線架設(shè)高度；2) 導(dǎo)線相間距離；3) 導(dǎo)線排列方式；4) 導(dǎo)線負(fù)荷電流。我國(guó)架空配電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，配電線路導(dǎo)線主要采用水平排列和三角形排列。016若三相無限長(zhǎng)導(dǎo)線a、b、c為水平排列且與地面平行，在與三相導(dǎo)線垂直的平面內(nèi)建立如圖1所示的平面坐標(biāo)。圖1，水平排列的三相導(dǎo)線電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)。設(shè)三相導(dǎo)線坐標(biāo)