基于电磁场检测的架空线单相接地故障定位方法.docx

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基于电磁场检测的架空线单相接地故障定位方法

说明书摘要

本发明公开了一种XXXl

（简要说明本发明解决什么技术问题，采用了什么主要的技术特征【一般直接复制权利要求1加以修改即行】，获得的有益效果）

注意：

字数不超过300字。

摘要附图

指定一副最能从整体上反映本发明的图（假如有附图的话）

权利要求书

1、一种（主题名称），其特征在于：

（其特征是：

）。

（独立权利要求：

前序部分+特征部分，前序部分=本发明主题名称+与现有（或接近）技术共有的必要技术特征【必要：

是指缺少了就不能够解决技术问题】，特征部分=区别于现有现有技术的必要特征）

2、根据权利要求1所述的（主题名称），其特征在于：

。

（从属权利要求：

引用部分+特征部分，对引用的权利要求作进一步要求）

说明书

基于电磁场检测的架空线单相接地故障定位方法

技术领域

[001]本发明涉及一种故障定位方法，尤其涉及10kV中性点非有效接地配电网中架空线路单相接地故障定位方法。

（涉及的技术主题，便于专利局分类）

背景技术

（写明现有技术中得不足，或缺点，抑或是本发明所要解决的技术问题）

[002]我国10kV配电网的中性点接地方式的主流同世界大多数国家一样，就是采用不接地或经消弧线圈补偿接地方式。

[003]当电网发生单相接地故障时，保护不立即启动跳闸，允许带故障继续运行一段时间（有关规程规定不超过2h），从而有效降低了中断供电的几率。

允许带接地故障继续运行一段时间，是中性点非有效接地电网的独特优点。

[004]带接地故障运行，有一定风险，主要表现在：

1.危及接近故障点的人、畜安全；

2.可能是电网绝缘薄弱环节击穿，导致多点接地短路故障发生；

3.如果接地持续时间过长，超过绝缘监测用电压互感器及消弧线圈的热稳定承受能力，可能导致上述设备热稳定破坏。

正是基于上述风险的考虑，电力部门的有关规程把允许接地故障持续时间限定为2h。

[005]在中性点非有效接地的电网中，单相接地故障是主要故障模式，约占电网全部故障的80%左右；进一步的统计显示，配网90%以上的单相接地故障集中在架空线路上。

因此，配网接地故障定位的首要任务，也是最艰难的任务是实现架空线的接地故障定位。

[006]国内外有数不清的人在做接地故障定位的探索。

在国际上，德国的H.Roman的探索颇具影响。

他起初与奥地利的G.Druml合作，利用线路零序电流数据集中采集的导纳法进行接地故障距离定位的研究，后与H.Hylla（德）合作，将导纳法应用到农村中压配电网的快速故障定位中。

H.Roman分别与G.Druml及H.Hylla合作撰写的三篇论文，先后在第15、16、17届国际供电会议上发表[参考文献1-3]。

他们的成功之处在于，当电网发生单相接地故障时，能快速将故障点锁定在一定范围内，大幅度缩小了需要人工进一步查找故障点的范围。

但仍存在诸多不足：

1）仅限于补偿电网；

2）误差过大，平均误差1205m，最大误差2383m，因而，称不上真正意义上的故障定位，只能算区段定位或线段定位；

3）该方法只能用在具有网格状结构的配网中。

我国的大部分配网为放射状，无法采用。

导致导纳法测距误差过大的原因在于，故障上相对距离的计算式是建立在这样一个不符合客观实际的“伪设”上的，即将“所测量的被接成环网的线路A和B”视为“一条均匀线路”所造成的。

实际上，均匀只是特例，不均匀才有普遍性：

网络中既有电缆，也有架空线；网络中有树形接线；网络中导线截面各不相同；导线空间分布不同等，造成纵向感抗与横向导纳不对称且在发生故障期间无法予以补偿。

因此，H.Roman等人坦言，导纳法定位“似乎仅在一定条件下适用”。

[007]在我国，架空线接地故障定位方法与装置很多，公告为CN101382577b的中国发明专利《配电网单相接地故障定位装置》颇具代表性。

该项发明提供的架空线定位方法原理是：

先将接地故障线路断开，并在线路始端故障相注入幅值可达3000V，最大电流可达200ma的高压直流信号；然后，手持检测器（基于该发明原理研制的）的检测人员眼线路在关键岐点处登杆检测上述直流信号，必要时，通过反复检测确定故障区段；当确定故障区段在1000m范围内后，在线路故障相始端注入频率为60Hz的高压交流信号，沿线路下方用信号检测器检测交流信号，确定故障点。

该方法对接地/过渡电阻小特别是对完全接地的单相接地故障的定位无疑是有效的，但面对过渡电阻较大，特别是面对高阻接地故障时，3000V的直流电压往往不足以将故障点击穿，即无法重现原有的故障现象，定位便无从谈起。

此外，上述定位方法还存在着以下的明显不足：

1）停电外注信号，导致广大用户不必要的长时间停电损失，由此也丧失了非有效接地方式的可带故障运行的优点；

2）在检测高压直流信号进行区段（线段）定位时，工作人员需登杆接近（有时还需要多次反复登杆）高压直流，测量存在一定的安全隐患，如遇大风天（例如风力超过9级）有关规程规定是不允许登杆作业的，如遇雨天，人身安全隐患更大。

3）测试所需设备多，测试过程需多人配合，效率较低。

[008]上述两例所反映的背景技术，在目标上是一致的，即都是为实现架空线接地故障定位。

但所采取的技术路线则完全不同：

前者通过对接地故障自然信息的适度加工以实现在线定位；后者则先停电，后外注交/直流信号进行定位；此外，结果也有相似之处：

前者没有到“位”（即无法确定故障点具体位置），后者的定位范围不能覆盖包括高阻接地及电弧接地等各种故障现象

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种（主题名称）。

（说明要解决的技术问题）

本发明所采用的技术方案是：

（解决上述现有技术的不足所采用的技术方案）

与现有技术相比，本发明的有益效果是（本发明的有益效果，就是说相对现有的技术，本发明的进步在哪里）

附图说明（有附图需要说明，没附图，这部分不需加入）

图1为；

图2为。

[009]本发明的目的是克服现有技术的缺陷与不足，提出一种以空间电场/磁场之间的相位关系为主判据及以磁场幅值信息为辅助判据的架空线故障定位方法，并提供基于该定位方法研制的架空线接地故障探测仪。

应用该定位方法和探测仪沿故障线进行“对折”式检测，便可实现对10kV故障馈线的故障区段、故障线段进行快速定位。

对故障点进行准确定位的预定目标。

[010]中性点不接地的配电网在正常运行时，其中性点对地电压（即零序电压）很低，趋近于零；当电网中的某一部件如架空线路发生永久性单相接地故障时，零序电压突增，最高可达运行相电压（完全接地故障时），且全网各处零序电压幅值几乎相等；与此同时，在零序电压作用下，故障线路上的故障区段、故障线段、故障点流过具有零序性质的接地故障电流；与此同时，健全线路（非故障线路）上一级故障线路上的故障点下游以及非故障分支也有零序电流流过，但一般情况下，它们的幅值相差甚大且相位相反，即流过故障馈线、故障区段、故障线段、故障点的接地电流幅值（严格意义上讲，它们之间仍稍有差异，该差异是由沿线对地分布电容及沿线部分非故障分支对地分布电容引起的，由于它们的占比非常低，为分析方便，通常忽略这种差异。

），等于流过所有健全线路的零序电流总和；流过故障线路的零序电流滞后零序电压90度，流过非故障线路的零序电压，均超前零序电压90度。

在中性点不接地电网中。

由于永久性接地波形较好，因此，上述分析完全适用于接地电流中的基波分量。

[011]在消弧线圈补偿接地的电网中，我们关注的不是基频电流分量，因为它的大部分已被消弧线圈电感电流所补偿。

我们最关注的是在各种谐波电流中的含量通常最大、且不会被消弧线圈电感电流补偿掉的5次谐波电流。

在补偿电网中，5次谐波在故障线路与非故障线路中的分布及其与5次谐波电压之间的相位关系，同基波在中性点不接地电网中的情况完全相似。

[012]架空线发生接地故障时，随着网络零序电路参数的改变，架空线周围的空间电场与空间磁场信号也将随之骤变。

[013]架空线周围基频电场的分布具有明显的非线性特征，距导线越近，电场强度越强，随着距离的增加，电场强度降低很快，但在距地面2m以内的空间，其电场强度基本是均匀的。

在架空线附近如有高大建筑物、高大树木、架空线低压线路、通讯线路、？

？

线路等，则会使电场被屏蔽。

当电场中有人或较高的杂草、灌木或物体存在时，也会使空间电场发生畸变。

[014]架空线周围由线路电流产生的空间磁场强度与该点与导线间的距离成反比关系。

在架空线的走廊附近，对磁场产生屏蔽作用的情况极少。

[015]影响架空线磁场的主要因素有：

1）导线架设高度；

2）导线相间距离；

3）导线排列方式；

4）导线负荷电流。

我国架空配电线路设计技术规程规定，配电线路导线主要采用水平排列和三角形排列。

[016]若三相无限长导线a、b、c为水平排列且与地面平行，在与三相导线垂直的平面内建立如图1所示的平面坐标。

图1，水平排列的三相导线电流在p点产生的磁场。

设三相导线坐标为（Xk，Yk），k=a,b,c，检测点P的坐标为x,y；

则在线路下方P点处的磁场强度水平分量（水平磁场）表示为

Bx=SaIa+SbIb+ScIc

（1）

Sa=

Sb=

Sc=

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

（采用最优例子来说明本发明，说明本发明怎么去解决技术问题的。

）

（其实整个说明书结构就是：

为什么（技术问题）+是什么（技术方案）+怎么做（具体实施））

说明书附图