【摘要】：目前,电力电缆的应用越来越广泛,但由于电力电缆通常埋于地下,具有难观测性,故障查找、检修困难,因而快速、准确的电力电缆故障定位与识别技术的需求也越来越迫切。因此,本文着重研究电缆的准确故障测距与识别方法,首先结合实际电缆结构参数,建立充分体现实际电缆结构的线路模型,模拟电缆不同的故障类型,获取仿真数据;然后利用双π模型计及电缆金属护层结构,考虑电力电缆特殊结构对电缆故障测距与识别方法的影响,根据电缆故障特征完成故障测距与识别。电力电缆具有特殊的金属护层结构,分析其对电缆线路电磁场的影响,将电场影响用电容表示,磁场影响用互感表示,则可以将电缆金属护层等效为导体,利用集中参数双π模型计及电缆金属护层结构,计及金属护层结构对电缆的电气影响;基于基尔霍夫定律,推算出单相、三相单芯电缆双π模型首末两端电气量的关系式,得到计及电缆金属护层结构的电缆数学模型;分析不同电缆故障类型的特征,可以发现无论故障相何处发生单相故障,其前后电流一定存在差值,但正常相相应处的前后电流仍相等,并且可以通过故障点处的电气量计算得到故障电阻值,通过故障电阻值大小可以识别故障类型。研究一种基于电缆结构的故障测距与识别方法,能够准确得到故障距离并识别出电缆单相故障。该方法考虑电缆的实际结构,在此模型基础上,将电缆单相故障类型分为芯-护层故障(主绝缘故障)、护层对地故障(外绝缘故障)以及芯-护层对地故障(单相接地故障)。当故障发生,根据三相单芯电缆数学模型,利用导芯及护层首端电气量得到线路沿线的电流值,根据非故障相对应故障点处前后电流故障分量相等的特征,可迭代搜索得到故障距离。然后代入所得故障距离,利用电缆首端的故障分量信息,求取故障位置处的导芯与护层间、护层与地之间的阻抗值,根据阻抗值大小确定故障类型。该方法只需利用导芯及护层首端故障分量的相量值,能够实现护层对地故障、芯-护层故障以及芯-护层对地故障的准确测距与类型识别,不受过渡电阻的影响,易于实现。负荷阻抗与故障电阻是影响故障测距精度的两大主要因素,上述单端故障测距方法使用了恒阻抗负荷模型,但仿真分析发现,若负荷侧引入变压器模型,将使恒阻抗负荷模型不再适用故障测距方案,因此需要将负荷端阻抗值的变化考虑进电缆故障测距方法。若直接使用电缆末端电气量,则需要同步装置得到双端同步数据,因而电缆负荷侧使用等效阻抗模型,计及变压器复杂电磁变化对负荷阻抗影响的同时,也消去了双端数据同步的需要。即引入电缆末端电气量数据,对未知的负荷阻抗进行参数识别;利用实时负荷等效阻抗进行故障定位,规避负荷阻抗未知或给定值不准确对定位精度的影响。此电缆双端故障测距方法不仅不受负荷阻抗与故障电阻的影响,而且无需双端数据同步。论文所做的理论研究和仿真结果表明:当电缆发生单相故障时,计及电缆金属护层结构,考虑电缆内部及三相电缆之间的相互影响,利用非故障相进行故障测距的电缆单端法测距与识别方法精度高,且不受故障距离、故障类型、故障电阻、故障初相角以及电缆护层接地方式的影响;同时,基于负荷实时阻抗模型的改进阻抗双端法,可有效解决故障电阻、负荷阻抗模型以及双端信息同步问题,提高电缆故障测距与识别的准确性。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM75
【参考文献】
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