專利名稱：采用時標分組自動標定電力系統線路故障的方法
技術領域：
本發明涉及一種采用時標分組自動標定電力系統線路故障的方法，它適用于具有通信通道的不同供電方式的電力線路，可以自動標定短路故障、過流故障、小電流系統的單相接地故障。
(二)、背景技術目前電力線路故障的查找方法，主要有電抗(電阻)法、脈沖法、分段試送法等。
由于架空電線路的電抗與導線幾何均距、導線半徑之間為對數關系，因此導線在桿塔上的布置和導線截面積的大小對線路電抗沒有顯著影響，電抗法就是假定線路電抗沿線路均勻分布，通過測量故障線路的母線殘壓和故障電流，并經過適當變換，求得故障點至變配電所母線的短路電抗，從而測得故障點距離的。該原理故探儀曾應用于鐵路10kV自閉、貫通線路，但由于自閉、貫通線路參數變化大，規律性差，很難準確輸入基礎參數，造成判斷不準確，影響了故障搶修速度，沒有成功推廣。
電抗法在牽引供電得到廣泛應用，主要是因為牽引網的接觸線參數比較穩定。但由于短路類型的不同、過渡電阻的不同、電抗(阻抗)值的非均勻分布、復線區段和采用吸流變區段的影響、站場股道數量的不同、校正值與實際值差距等等因素的影響，有時判斷也存在很大誤差。且該裝置由測量回路、比較回路、控制回路、電源部分組成，實現起來較復雜，任一環節出現問題，都直接影響故障判斷。
脈沖法是當線路發生故障時，由變配電所自動發生脈沖波，脈沖波以一定的速度沿線路傳播，當到達故障點時，即產生反射，然后沿線路返回變配電所。測量脈沖波的傳播及返回時間，或者測量脈沖的頻率(數量)，即可測得故障點距離。這種方法不受電力系統運行方式的影響，誤差較小，但裝置復雜，特別是脈沖信號在線路上傳送時，受外界干擾較大，有時甚至無法測量。目前在停電后故障的探測中應用較多，如脈沖法的電纜故障探測儀等，而在運行線路上應用不多。
分段試送法廣泛應用于電力線路故障的查找，這種方法簡單實用，不受技術條件限制，只需現場人員與調度和變配電所人員電臺或電話聯系即可。當線路上發生短路故障時，主備配電所先后跳閘，停止向線路供電，通過工人現場打開關，配合變配電所試送電，將故障區段判斷并隔離；接地故障時可通過分段打開關結合變配電所接地報警的有無來判斷接地點。這種故障處理方法，對故障處理人員素質要求高，且具有很大的盲目性，效率低、消耗大量人力、故障延時較長，使重要負荷長時間不能恢復供電，影響了供電的可靠性，已經遠遠不能滿足電力用戶的要求。
以上這些故障查找判斷的方法在實際應用中，有的查找判斷時間較長，費時費力；有的對運行線路的參數依賴性較強，不能準確判斷故障點，不能滿足人們對供電可靠性越來越高的要求。

發明內容
為了克服現有技術的缺點，本發明提供一種采用時標分組自動標定電力系統線路故障的方法，它不僅判斷準確，不依賴線路參數，不受外界干擾，而且應用范圍廣，簡單實用。
本發明解決其技術問題所采取的技術方案是沿電力線路分段布置故障信號采集裝置，所有的故障信號采集裝置都有通信手段實現與調度主站的通信，并且所有的故障信號采集裝置依次連續分配地址；當單方向供電的電力線路發生故障時，無故障電流通過的故障信號采集裝置，不向調度主站發送信號，有故障電流通過的故障信號采集裝置采集故障信號，將故障發生的時間以及本采集點的地址上傳給調度主站，形成帶時標和地址的故障信號，調度主站搜集本電力線路上所有故障信號，將上傳故障信號按時標進行分組，設采集裝置地址按供電方向遞增排列，那么故障區段判斷為位于沿供電方向這一組時標中地址最大的故障信號采集裝置與其后的沒有上傳故障信號的地址最小的采集裝置之間；當雙方向主備供電方式的電力線路發生故障時，由于主備配電所先后向供電線路供電，整個線路上的故障信號采集裝置都采集故障信號并上傳，按發生的時間分兩組，設采集裝置地址按主供方向遞增排列，則故障區段位于第一組中地址最大的采集裝置與第二組中地址最小的采集裝置之間。
本發明具有下列優點1、判斷準確。由于時標分組判斷電力線路故障的依據是線路上各故障信號采集裝置通過故障電流的時間，而這一時間是以帶時標的遙信量形式上傳給主站的，是一個直接量，沒有通過任何計算來生成，只要主控站與各個被控站時間一致，其判斷的準確性是不容置疑的。2、不依賴線路參數。由于時標分組標定電力線路故障的方法不同于電抗法，不需要預先將線路的導線截面、導線長度等參數輸入以供計算，因此不存在對線路參數的依賴關系。3、不受外界干擾。由于時標分組標定電力線路故障的方法以采集故障電流為前提，而任何干擾源造成的電流波動都與線路故障時的電流有明顯區別，可以說這種故障判斷方法不受任何外界因素的干擾。4、應用范圍廣。本方法適合于不同電壓等級的電力線路，可以自動標定電力線路短路故障、過流故障、小電流系統的單相接地故障，是一種可以普遍采用的新的方法。5、簡單實用。


圖1為本發明單方向供電故障區判斷示意圖。
圖2為本發明雙方向供電故障區判斷示意圖。
圖3為本發明自閉、貫通高壓負荷開關遠動控制圖。
具體實施方式
(1)、采用時標分組法實現線路短路、過流故障區段的標定。
①、單方向供電方式中短路、過流故障的自動標定如圖1所示，配電所單方向向線路供電，線路上共裝設8處故障信號采集裝置，將線路分成a～i九個區段。設故障信號采集裝置和配電所斷路器可以與調度主站進行通信，當線路上圖示h段內某點發生永久性短路故障時，配電所斷路器故障跳閘，并將跳閘發生的時間上傳調度主站，同時故障信號采集裝置1、2、7同時采集到故障信號，將故障信號發生的時間和各采集點的地址上傳給調度主站，其它故障信號采集裝置由于沒有流過故障電流，不向調度主站發送信號，調度主站按信號采集裝置上傳信號的時標進行分組，由于1、2、7時標一樣(或相差無幾)將其分成一組，那么故障區段位于沿供電方向這一組時標中地址最大的故障信號采集裝置(即7)與其后的沒有上傳故障信號的采集裝置的地址最小的采集裝置(即8)之間，從而準確快速地將故障區段標定。對于短路故障，故障信號采集裝置可以是電流互感器和電流繼電器，通過對電流繼電器的適當整定還可以實現線路過流故障的查找。
如果線路裝設有自動重合閘裝置，則當h內發生短路故障時，配電所斷路器跳閘，故障信號采集裝置1、2、7上傳故障信號后，配電所自動重合閘裝置啟動，斷路器合閘再次向線路送電，由于故障點沒有消失，配電所再次故障跳閘，則故障信號采集裝置1、2、7再次上傳故障信號，調度根據上傳信號的時標，將故障信號分成兩組，第一次的1、2、7和第二次的1、2、7，兩組的地址完全相同可以按一組來處理，故障區段仍然判斷為7和8之間。
②、雙方向供電線路短路、過流故障的自動標定雙方向供電線路有主備供電方式和雙方向同時供電方式，雙方向同時供電方式只有在短時的并列運行時才出現，可以不予考慮，我們只討論雙方向主備供電方式。如圖2所示，配電所1與配電所2之間的電力線路共裝設有4處故障信號采集裝置，將線路分成a～e共五個區段，正常運行時由配電所1向線路供電，配電所2作為備用。配電所1、2和故障信號采集裝置可以與調度主站進行通信。當圖2中所示位置發生永久性短路故障時，配電所1與故障點之間流過故障電流，配電所1斷路器跳閘并將跳閘時間上傳調度主站，同時故障信號采集裝置1、2、3分別將故障發生的時間及采集裝置地址上傳給調度主站；此時，備供配電所2檢測到線路無電壓，備用電源自投裝置自動投入，配電所2斷路器合閘到故障線路并將合閘時間上傳調度主站，由于故障點沒有消失，配電所2與故障點之間流過故障電流，配電所2斷路器故障跳閘并將跳閘時間上傳調度主站，同時故障信號采集裝置4將故障發生的時間和采集裝置地址上傳調度主站。調度主站對上傳的故障信號以配電所2備自投合閘的時間為基準，按時標進行分組，由于備自投的時間按能躲過瞬時故障來整定，一般為1～2秒，則可以將故障信號按時標分成兩組，發生在配電所2備自投合閘之前的為第一組，發生在配電所2備自投合閘之后的為第二組，第一組時標為故障信號采集裝置1、2、3，第二組為故障信號采集裝置4。故障區段在第一組故障信號采集裝置中地址最大的采集裝置即3與第二組故障信號采集裝置中地址最小的采集裝置即4之間。要想更精確地查找故障點，可在線路上多設置故障信號采集裝置，以縮小故障區段。
(2)、采用時標分組法實現小電流系統線路單相接地故障區段的標定小電流系統的單相接地故障由于不造成線路線電壓的變化，不影響用戶電壓，可以帶故障短時運行，但其間相對地電壓升高為線電壓，長時間帶故障運行將造成線路絕緣受損，嚴重時將危及整個線路的安全，因此規程規定只可以帶故障運行兩小時。目前，小電流系統的單相接地故障選線可以用多種方法進行檢測，如首半波原理、零序功率方向原理等等，但對故障點的標定卻一直是一個較難的問題。基于特殊信號注入原理，沿線路分布特殊信號采集裝置，利用采集裝置上傳動作信號的時標進行分組，從而判斷接地故障區段的方法有效地解決了單相接地故障區段的標定問題。
由于小電流系統的單相接地故障時，線路可以繼續供電，因此按單方向供電原理的時標分組判斷方法來判斷接地故障區段。將接收到信號的特殊信號采集裝置上傳的時標分成一組，故障區段在沿供電方向這一組時標中地址最大的特殊信號采集裝置與沒有上傳信號的采集裝置的地址最小的采集裝置之間，從而準確快速地將接地故障區段標定。
目前，鐵路主要干線的供電形式一般為雙回路系統，分為10kV自動閉塞線路和10kV貫通線路，每隔50km至70km設置一個配電所，形成主、備互供方式，自閉、貫通電線路沿鐵路線分布，供鐵路沿線各車站信號及其它一級負荷。供電臂正常供電方式為，一所主供，一所備供(備供配電所投入備用電源自投裝置)，即主備供電模式；當發生過流、速斷故障后，主供所過流、速斷跳閘，備供配電所檢測線路無壓，啟動備用電源自動投入裝置，由備供配電所供電；永久性故障時，備供所投入后也跳閘，現場切斷故障點兩側開關，分別由主供配電所和備供配電所同時供電，主備配電所分別投入備用電源自投裝置，即自供自備模式。
圖3是京廣線邢臺——邯鄲自閉線路，兩配電所間有小康莊、留客、沙河、臨名關、黃粱夢五站，自閉線路由邢臺配電所主供，邯鄲配電所作備，在每個車站安裝一架遠動開關，每個車站信號樓內安裝一個FTU，用來采集數據，并由鐵通通道傳至調度。為了將短路電流與正常電流加以區分，即確定各遠動負荷開關是否經歷了故障電流，要在每個車站的遠動負荷開關處安裝高壓電流互感器，用以監測流過高壓遠動開關的電流。由于自閉、貫通電線路遠動負荷開關距信號樓FTU(安裝在信號樓內，用以監控信號樓電源，利用鐵通專用通道與調度主站聯系)距離較遠，受CT二次帶負荷能力及電氣化鐵路干擾影響限制，不宜采用直接向調度傳送電流值的的方法。在遠動負荷開關控制箱內設電流繼電器，對其進行適當整定，流過短路或過流電流時，將故障電流轉變成繼電器的動作信號，以遙信量的形式，傳送至調度主站。
假如在沙河和留客區間發生短路故障時，邢臺配電所自閉斷路器速斷跳閘，同時，小康莊、留客兩站安裝的遠動負荷開關均流過故障電流，控制器中電流繼電器發信給調度控制系統。經過2秒延時后，邯鄲配電所自閉斷路器備自投動作，由于故障點未消除，邯鄲配電所自閉饋出柜也發生跳閘，同時，沙河、臨名關、黃粱夢三站安裝的遠動負荷開關均流過故障電流，控制器中電流繼電器發信給調度控制系統。
設邢臺一邯鄲自閉遠動開關依次排號為1、2、3、4、5，上傳的故障信號時標依次為Ti、i＝1、2、3、4、5，邯鄲配電所備自投動作時標為T備，設ΔT＝500ms。調度主站系統將所有故障信號匯總后，以邯鄲配電所備自投動作的時標T備為基準，進行比較。
當T備-Ti＞ΔT時，Ti為第一組，即故障電流發生在備自投動作T備之前，當|T備-Ti|＜ΔT時，Ti為第二組，即故障電流發生在備自投動作T備之后，后臺計算機通過比較，判斷出第一組時標為T1、T2；第二組時標為T3、T4、T5。取第一組時標中i的最大值為2，取第二組時標中i的最小值為3，這兩個i值所對應的遠動負荷開關之間即留客站和沙河站之間為故障區段。調度程控將留客和沙河站遠動開關打開，合上邢臺和邯鄲自閉斷路器。成功地自動隔離了故障區段，恢復了非故障區段的正常供電，自發生故障至完成隔離恢復送電，不超過90秒。
權利要求
1.一種采用時標分組自動標定電力系統線路故障的方法，其特征在于沿電力線路分段布置故障信號采集裝置，所有的故障信號采集裝置都有通信手段實現與調度主站的通信，并且所有的故障信號采集裝置依次連續分配地址；當單方向供電的電力線路發生故障時，無故障電流通過的故障信號采集裝置，不向調度主站發送信號，有故障電流通過的故障信號采集裝置采集故障信號，將故障發生的時間以及本采集點的地址上傳給調度主站，形成帶時標和地址的故障信號，調度主站搜集本電力線路上所有故障信號，將上傳故障信號按時標進行分組，設采集裝置地址按供電方向遞增排列，那么故障區段判斷為位于沿供電方向這一組時標中地址最大的故障信號采集裝置與其后的沒有上傳故障信號的地址最小的采集裝置之間；當雙方向主備供電方式的電力線路發生故障時，由于主備配電所先后向供電線路供電，整個線路上的故障信號采集裝置都采集故障信號并上傳，按發生的時間分兩組，設采集裝置地址按主供方向遞增排列，則故障區段位于第一組中地址最大的采集裝置與第二組中地址最小的采集裝置之間。
2.根據權利要求1所述的采用時標分組自動標定電力系統線路故障的方法，其特征在于對于短路故障，所述的故障信號采集裝置為電流互感器或電流繼電器。
全文摘要
本發明涉及一種采用時標分組自動標定電力系統線路故障的方法，沿電力線路分段布置故障信號采集裝置，所有的故障信號采集裝置都有通信手段實現與調度主站的通信，并且依次連續分配地址；當電力線路發生故障時，沒有故障電流通過的采集裝置，不向調度主站發送信號，有故障電流通過的采集裝置采集故障信號，將故障發生的時間以及本采集點的地址上傳給調度主站，形成帶時標和地址的故障信號，調度主站搜集本電力線路上所有故障信號，將上傳故障信號按時標進行分組，根據供電方式的不同，可將故障區段自動標定在兩個故障信號采集裝置之間。它具有判斷準確、不依賴線路參數、不受外界干擾的優點。
文檔編號G01R31/08GK1664598SQ20051001243
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月29日 優先權日2005年3月29日
發明者萬忠澤, 包德梅, 李繼榮, 王令璇, 周衛東, 谷小進 申請人:萬忠澤, 包德梅, 李繼榮, 王令璇, 周衛東, 谷小進