計(jì)及電纜金屬護(hù)層結(jié)構(gòu)的電纜故障測(cè)距與識(shí)別方法.pdf

1、目前，電力電纜的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但由于電力電纜通常埋于地下，具有難觀(guān)測(cè)性，故障查找、檢修困難，因而快速、準(zhǔn)確的電力電纜故障定位與識(shí)別技術(shù)的需求也越來(lái)越迫切。因此，本文著重研究電纜的準(zhǔn)確故障測(cè)距與識(shí)別方法，首先結(jié)合實(shí)際電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立充分體現(xiàn)實(shí)際電纜結(jié)構(gòu)的線(xiàn)路模型，模擬電纜不同的故障類(lèi)型，獲取仿真數(shù)據(jù);然后利用雙π模型計(jì)及電纜金屬護(hù)層結(jié)構(gòu)，考慮電力電纜特殊結(jié)構(gòu)對(duì)電纜故障測(cè)距與識(shí)別方法的影響，根據(jù)電纜故障特征完成故障測(cè)距與識(shí)別。
　

2、　電力電纜具有特殊的金屬護(hù)層結(jié)構(gòu)，分析其對(duì)電纜線(xiàn)路電磁場(chǎng)的影響，將電場(chǎng)影響用電容表示，磁場(chǎng)影響用互感表示，則可以將電纜金屬護(hù)層等效為導(dǎo)體，利用集中參數(shù)雙π模型計(jì)及電纜金屬護(hù)層結(jié)構(gòu)，計(jì)及金屬護(hù)層結(jié)構(gòu)對(duì)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(guān)系式，得到計(jì)及電纜金屬護(hù)層結(jié)構(gòu)的電纜數(shù)學(xué)模型;分析不同電纜故障類(lèi)型的特征，可以發(fā)現(xiàn)無(wú)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(yīng)處的前后電流

3、仍相等，并且可以通過(guò)故障點(diǎn)處的電氣量計(jì)算得到故障電阻值，通過(guò)故障電阻值大小可以識(shí)別故障類(lèi)型。
　　研究一種基于電纜結(jié)構(gòu)的故障測(cè)距與識(shí)別方法，能夠準(zhǔn)確得到故障距離并識(shí)別出電纜單相故障。該方法考慮電纜的實(shí)際結(jié)構(gòu)，在此模型基礎(chǔ)上，將電纜單相故障類(lèi)型分為芯-護(hù)層故障（主絕緣故障）、護(hù)層對(duì)地故障（外絕緣故障）以及芯-護(hù)層對(duì)地故障（單相接地故障）。當(dāng)故障發(fā)生，根據(jù)三相單芯電纜數(shù)學(xué)模型，利用導(dǎo)芯及護(hù)層首端電氣量得到線(xiàn)路沿線(xiàn)的電流值，根據(jù)非故障相

4、對(duì)應(yīng)故障點(diǎn)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(dǎo)芯與護(hù)層間、護(hù)層與地之間的阻抗值，根據(jù)阻抗值大小確定故障類(lèi)型。該方法只需利用導(dǎo)芯及護(hù)層首端故障分量的相量值，能夠?qū)崿F(xiàn)護(hù)層對(duì)地故障、芯-護(hù)層故障以及芯-護(hù)層對(duì)地故障的準(zhǔn)確測(cè)距與類(lèi)型識(shí)別，不受過(guò)渡電阻的影響，易于實(shí)現(xiàn)。
　　負(fù)荷阻抗與故障電阻是影響故障測(cè)距精度的兩大主要因素，上述單端故障測(cè)距方法使用了恒阻

5、抗負(fù)荷模型，但仿真分析發(fā)現(xiàn)，若負(fù)荷側(cè)引入變壓器模型，將使恒阻抗負(fù)荷模型不再適用故障測(cè)距方案，因此需要將負(fù)荷端阻抗值的變化考慮進(jìn)電纜故障測(cè)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(fù)荷側(cè)使用等效阻抗模型，計(jì)及變壓器復(fù)雜電磁變化對(duì)負(fù)荷阻抗影響的同時(shí)，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(duì)未知的負(fù)荷阻抗進(jìn)行參數(shù)識(shí)別;利用實(shí)時(shí)負(fù)荷等效阻抗進(jìn)行故障定位，規(guī)避負(fù)荷阻抗未知或給定值不準(zhǔn)確對(duì)定位精度的影

6、響。此電纜雙端故障測(cè)距方法不僅不受負(fù)荷阻抗與故障電阻的影響，而且無(wú)需雙端數(shù)據(jù)同步。
　　論文所做的理論研究和仿真結(jié)果表明:當(dāng)電纜發(fā)生單相故障時(shí)，計(jì)及電纜金屬護(hù)層結(jié)構(gòu)，考慮電纜內(nèi)部及三相電纜之間的相互影響，利用非故障相進(jìn)行故障測(cè)距的電纜單端法測(cè)距與識(shí)別方法精度高,且不受故障距離、故障類(lèi)型、故障電阻、故障初相角以及電纜護(hù)層接地方式的影響;同時(shí)，基于負(fù)荷實(shí)時(shí)阻抗模型的改進(jìn)阻抗雙端法，可有效解決故障電阻、負(fù)荷阻抗模型以及雙端信息同步問(wèn)題，