計及電纜金屬護層結構的電纜故障測距與識別方法.pdf

1、目前，電力電纜的應用越來越廣泛，但由于電力電纜通常埋于地下，具有難觀測性，故障查找、檢修困難，因而快速、準確的電力電纜故障定位與識別技術的需求也越來越迫切。因此，本文著重研究電纜的準確故障測距與識別方法，首先結合實際電纜結構參數(shù)，建立充分體現(xiàn)實際電纜結構的線路模型，模擬電纜不同的故障類型，獲取仿真數(shù)據(jù);然后利用雙π模型計及電纜金屬護層結構，考慮電力電纜特殊結構對電纜故障測距與識別方法的影響，根據(jù)電纜故障特征完成故障測距與識別。
　

2、　電力電纜具有特殊的金屬護層結構，分析其對電纜線路電磁場的影響，將電場影響用電容表示，磁場影響用互感表示，則可以將電纜金屬護層等效為導體，利用集中參數(shù)雙π模型計及電纜金屬護層結構，計及金屬護層結構對電纜的電氣影響;基于基爾霍夫定律，推算出單相、三相單芯電纜雙π模型首末兩端電氣量的關系式，得到計及電纜金屬護層結構的電纜數(shù)學模型;分析不同電纜故障類型的特征，可以發(fā)現(xiàn)無論故障相何處發(fā)生單相故障，其前后電流一定存在差值，但正常相相應處的前后電流

3、仍相等，并且可以通過故障點處的電氣量計算得到故障電阻值，通過故障電阻值大小可以識別故障類型。
　　研究一種基于電纜結構的故障測距與識別方法，能夠準確得到故障距離并識別出電纜單相故障。該方法考慮電纜的實際結構，在此模型基礎上，將電纜單相故障類型分為芯-護層故障（主絕緣故障）、護層對地故障（外絕緣故障）以及芯-護層對地故障（單相接地故障）。當故障發(fā)生，根據(jù)三相單芯電纜數(shù)學模型，利用導芯及護層首端電氣量得到線路沿線的電流值，根據(jù)非故障相

4、對應故障點處前后電流故障分量相等的特征，可迭代搜索得到故障距離。然后代入所得故障距離，利用電纜首端的故障分量信息，求取故障位置處的導芯與護層間、護層與地之間的阻抗值，根據(jù)阻抗值大小確定故障類型。該方法只需利用導芯及護層首端故障分量的相量值，能夠實現(xiàn)護層對地故障、芯-護層故障以及芯-護層對地故障的準確測距與類型識別，不受過渡電阻的影響，易于實現(xiàn)。
　　負荷阻抗與故障電阻是影響故障測距精度的兩大主要因素，上述單端故障測距方法使用了恒阻

5、抗負荷模型，但仿真分析發(fā)現(xiàn)，若負荷側引入變壓器模型，將使恒阻抗負荷模型不再適用故障測距方案，因此需要將負荷端阻抗值的變化考慮進電纜故障測距方法。若直接使用電纜末端電氣量，則需要同步裝置得到雙端同步數(shù)據(jù)，因而電纜負荷側使用等效阻抗模型，計及變壓器復雜電磁變化對負荷阻抗影響的同時，也消去了雙端數(shù)據(jù)同步的需要。即引入電纜末端電氣量數(shù)據(jù)，對未知的負荷阻抗進行參數(shù)識別;利用實時負荷等效阻抗進行故障定位，規(guī)避負荷阻抗未知或給定值不準確對定位精度的影

6、響。此電纜雙端故障測距方法不僅不受負荷阻抗與故障電阻的影響，而且無需雙端數(shù)據(jù)同步。
　　論文所做的理論研究和仿真結果表明:當電纜發(fā)生單相故障時，計及電纜金屬護層結構，考慮電纜內部及三相電纜之間的相互影響，利用非故障相進行故障測距的電纜單端法測距與識別方法精度高,且不受故障距離、故障類型、故障電阻、故障初相角以及電纜護層接地方式的影響;同時，基于負荷實時阻抗模型的改進阻抗雙端法，可有效解決故障電阻、負荷阻抗模型以及雙端信息同步問題，