CN1261671A - 使用正相序电量的故障定位装置 - Google Patents

Abstract

一种平行传输线路故障定位装置,包括:数据接收单元,接收电流差动继电器的发送和接收信号,测量本端部的发送信号的接收定时。故障检测单元,根据接收的电数据判断线路上的故障并输出起动信号。数据存储单元,存储及更新电数据并当输出起动信号时存储与故障相关的电数据。同步校正单元,对电数据进行同步校正处理。设定单元,输入三相阻抗值及线路长度。故障定位单元,使用设定单元的设定值和经同步校正处理的电数据执行故障定位。

Description

使用正相序电量的故障定位装置

本发明涉及通过使用正相序电量值执行故障定位的故障定位装置，该正相序电量值是基于一个端部(本端部)及另外的一个端部或多个端部(另侧一个或几个端部)的正相序电压的电量及每相电流的电量，这些端部设置在平行传输线路上，所述电量值是通过电流差动继电器如脉冲编码调制继电器(以下称为PCM继电器)获得的，这些继电器能从与平行传输线路连接的所有端部容易地获得数据。

一种浪涌接收系统及一种脉冲定位系统例如已传统地被采用为传输线的故障定位系统。

对于浪涌接收系统(以下称为系统1)，根据在具有故障浪涌冲击的传输线两侧上的传输时间差来测量到故障点的距离。

脉冲定位系统(以下称为系统2)则是当故障发生时从本端部发送脉冲信号并由从故障点的脉冲返回时间确定故障点。

此外，近年来已采用了一种阻抗测量系统。

在系统1及系统2中，需使用信号耦合设备将电数据转换成预定电平，以输出到传输线。但是，这种信号耦合设备相当贵。

另一方面，还有一种系统(以下称为系统3)将由电压互感器及电流互感器获得的电压和电流转换成数字数据。系统3基于使用数字数据获得的阻抗来测量到故障点的距离。

对于系统3，已推荐出多个系统：例如，日本专利公开文献No.58-29471描述了一个系统，它根据一个端部上的电压及电流来判断故障地点，及描述了传输线的故障定位装置。

在Mr.Houki及Mr.Kitani著的、1957年由Ohm公司出版的文章中描述了一种根据两个端部上的电压及电流判断故障点的系统。

总地来说，这是一种使用一端故障定位的阻抗测量系统的系统，它根据以下的等式使用由数字差动继电器获得的等于故障电流分量的每个端部电流数据的电流矢量和。

图8是表示阻抗测量系统的系统电路图。

由图8可以知道，满足以下等式：

V_A＝x·z·I_A+V_F……(1)

V_F＝I_F·R_F     ……(2)

V_A：A端部的电压

I_A：A端部的电流

z：传输线单位长度的阻抗值

V_F：故障点剩余电压

I_F：故障电流

R_F：故障点的电阻(故障电阻)

x：测量值(从A端部到故障点的距离)。

当R_F是实数电阻分量时，以下给出的等式(3)将被满足，其中：

^*：表示共轭分量，及I_m{}：表示{}的虚数分量。

测量值：x由基于等式(3)的等式(4)给出。

I_m{V_A·I_F ^*}

＝I_m{x·z·I_A·I_F ^*+R_F·I_F·I_F ^*}

＝I_m{x·z·I_A·I_F ^*}                   ……(3)

x＝[I_m{v_A·I_{F *}}]/[I_m{z·I_A·I_F ^*}]     ……(4)

但是，对于故障点的电阻被视为实数电阻时，等式(4)才被满足。

如果故障点的电阻具有电抗分量，I_F及V_F将不具有相同相位。由于等式(3)在该情况下不能被满足，因此，将产生测量误差。

如果使用另一侧端部的电压来解决上述这种问题，可使用等式(5)来计算测量值：x，而不受故障点剩余电压的影响。

V_A＝x·z·I_A+V_F

V_B＝(L-x)·z·I_B+V_F

x＝(V_A-V_B+L·z·I_B)/[z·{I_A+I_B}]  ……(5)

V_B：B端部的电压

I_B：B端部的电流

L：A端部和B端部之间的线路长度。

但是，当使用电流差动继电器时，需要另侧端部所有相的电压及电流通过使用等式(5)来进行故障定位。

虽然电流差动继电器的电流数据应该正好被使用，但不能对于所有相传输电压，因为受数据传送速率的限制。

例如，根据“Institute of Electrical Engineers of Japan paper magazineB(113 No.2，Heisei 5)”(日本电气工程师协会论文杂志B(113 No.2，平成5年))，PCM继电器的传送速率为54kbps，该继电器是典型的另侧端部型继电器。

传输的实际例子在下述文献中描述(41-TOSHIBA REVIEWNo.11，“用于传输线路的数字电流差动继电器设备”，1986年11月)。

这里在图9中示出了上述文献的一部分。根据图9，三相(a，b，c)的每个电流数据在三相^*12比特/(1/720Hz＝1.388ms)的时帧内发送。作为电压数据，分配4比特/(1/720Hz＝1.388ms)。

此外，当确定要将什么量作为每相的量看待时，用于执行故障定位的电量需要根据哪一相是故障相而改变。

例如，在两相故障及接地故障的情况下，需要使用相对相的电压及相对相的电流。

此外，在单相接地故障的情况下，需使用接地故障相的电量。

由于需要为此目的选择故障相的功能，就有必要将所有相的电量发送到另侧端部。

通常，为了改善执行故障定位计算的精度，必需进行校正，这将考虑相邻线路的电磁感应。这里，在平行传输线结构中，相对一条线路来说另一线路被称为相邻线路。

也即，以等式(6)中给出的方式计算等式(4)中分母的(z·I_A)部分或等式(5)中分母的[z·(I_A+I_B)]部分。等式(6)表示具有r相故障的情况。

(z·I)_r＝z_rr·I_r+z_rs·I_s+z_rt·I_t+z_rr’·I_r’+z_rs’·I_s’+z_rt’·I_t’…(6)

I_r’，I_s’，I_t’：相邻线路的电流

r，s，t：三相

z_rr：本线路r相的自阻抗

z_rs：本线路r相受本线路s相影响的互阻抗

z_rt：本线路r相受本线路t相影响的互阻抗

z_rr’：本线路r相受相邻线路r相影响的互阻抗

z_rs’：本线路r相受相邻线路s相影响的互阻抗

z_rt’：本线路r相受相邻线路t相影响的互阻抗。这就是，为执行精确的故障定位，要考虑由相邻线路引起的电磁感应时，就需要相邻线路的电流数据。换言之，当故障发生在本线路r相时，一个线路r相的压降将受到另外相电流(例如，本线路s相，本线路t相，相邻线路r相，相邻线路s相，相邻线路t相)的影响。

但是，如上所述，当考虑由设在线路#10L及线路#20L上的每个电流差动继电器来获得每个电压数据及电流数据时，由于电流差动继电器通常根据每线路的长度设置，在每个线路#10L及#20L之间不能进行采样同步。因此，在此情况下，电压数据及电流数据不能用来执行故障定位。

本发明的一个目的是提供一种故障定位装置，它能克服上述相关技术的缺点。

本发明的另一目的是提供一种故障定位装置，它能使用需要的最少电量来改善故障定位，且不需要选取故障相。

为了实现这些目的，在包括其两侧上具有端部的第一线路及第二线路的平行传输线路上，基于通过设在所述第一线路及所述第二线路两侧上的端部处的电流差动继电器获得的平行传输线的状态来执行故障定位，本发明包括：数据接收单位，用于接收来自设在两侧上的所述端部中的第一端部处的所述电流差动继电器的发送信号及接收信号，测量来自设在所述第一端部处的所述电流差动继电器的所述发送信号的接收定时，其中所述发送信号及所述接收信号各包括平行传输线路的所述状态；故障检测单元，用于根据来自所述数据接收单元的包括所述平行传输线路的状态及所述接收定时的电数据来检测所述第一线路及所述第二线路上的故障，当所述故障被检测到时，所述故障检测单元输出起动信号；数据存储单元，用于存储及更新来自所述数据接收单元的所述第一线路及所述第二线路的所述电数据，当所述起动信号从所述故障检测单元输出时存储与所述故障相关的所述电数据，其中所述电数据涉及所述第一端部及与所述第一线路及所述第二线路的第二端部相对应的另一侧端部；同步校正单元，用于根据关于来自所述数据接收单元的所述发送信号的所述接收定时的信息对在输出所述起动信号时存储的所述电数据进行同步校正处理；设定单元，用于将三相阻抗值及所述第一线路及所述第二线路的线路长度设定为设定值；故障定位单元，用于通过使用由所述同步校正单元进行所述同步校正处理后的所述电数据、由所述设定单元设定的所述三相阻抗值及线路长度来执行故障定位，其中作为结果获得的测量值相应于到故障点的距离；及输出单元，用于输出该测量值。

通过参照以下结合附图作出的详细说明，将会对本发明更完全地理解，并对其许多附带优点更容易及更好地理解。

图1是表示根据本发明的故障定位装置第一实施例的功能框图；

图2是解释根据本发明的故障定位装置第二实施例的时间关系图；

图3是解释根据本发明的故障定位装置第三实施例的时间关系图；

图4是解释根据本发明的故障定位装置第四实施例的时间关系图；

图5是表示根据本发明的故障定位装置一个实施例的系统图；

图6是解释根据本发明的故障定位装置第五实施例的功能框图；

图7是表示根据本发明的故障定位装置第六实施例的处理的流程图；

图8是表示阻抗测量系统原理的系统图；

图9是表示PCM继电器的传输系统的传输格式。

在不偏离本发明精神及基本特征的情况下本发明也可用另外具体形式实施。因此应参照附设权利要求书而非上述说明来限定本发明的范围。

图1是表示根据本发明故障定位装置的第一实施例的功能框图。

#10L及#20L分别表示希望在其中能发现故障地点的平行传输线路结构的第一及第二线路。

首先来解释靠近A端部(“本端部”)的一侧。

PCM继电器(31A、32A)通过设在A端部(本端部)侧的电流互感器(11A，12A)及电压互感器(21A，22A)来获得电流数据及电压数据。

并且，电量、如电流数据及电压数据被发送和接收，同时将与设在靠近B端(“另侧端部”)的PCM继电器连续地取得采样同步。

故障定位装置1包括：数据接收单元11，故障检测单元12，数据存储单元13，同步校正单元14，设定单元15，故障定位单元16及输出单元17。

下面将简要地解释故障定位装置1的各个单元。

数据接收单元11从每个PCM继电器接收数据。

故障检测单元12根据来自接收单元11的数据检测故障。

数据存储单元13将来自数据接收单元11及故障检测单元12的数据作为存储数据存储。

同步校正单元14执行线路(#10L，#20L)之间的同步校正处理。

设定单元15建立对于故障定位所需的设定值。

故障定位单元16执行故障定位。

结果输出单元17根据故障定位单元16的结果提供输出。

以下将进一步地详细解释各个单元。

数据接收单元11通过接收PCM继电器31A的自发送信号和自接收信号及PCM继电器32A的自发送信号和自接收信号获得传输线路(#10L，#20L)所有端部的电量，同时，当来自每个PCM继电器(31A，32A)的本端部发送信号被接收时，测量定时。

故障检测单元12使用由数据接收单元11接收的电量判断故障的检测。

当故障检测被执行时，故障检测单元12输出起动信号。

此外，对于根据第一实施例可执行的故障检测本身可考虑使用各种判断方法。

例如，可考虑使用：差分电流判断方法，它使用所有端部的电量，或过电流判断方法，它仅仅用本端部电量。

最好使用差分电流判断方法，以便保证传输线路的内部故障的精确判断。

数据存储单元13存储数据，并在存储器范围内以预定更新间隔时间更新预先存储的数据，该预先存储的数据相应于由数据接收单元11接收的所有端部的电量。

当接收到来自故障检测单元12的起动信号时，与故障时作为先前起动信号的结果已写入存储器的所有端部的电量相对应的信息在存储器中不进行改写，以执行故障定位。

通常，PCM继电器相关地设置在图1所示的每个线路中。这就是，在同一线路本端部与另侧端部之间、例如PCM继电器31A与PCM继电器31B之间或PCM继电器32A与PCM继电器32B之间应取得采样的同步。

但是，设在线路#10L中的PCM继电器31A与设在线路#20L中的PCM继电器32A之间不取得采样的同步，在这两者之间形成异步关系。

为此原因，如果由数据存储单元13执行存储的所有端部的数据仍保留时，则不能执行故障定位。

同步校正单元14将根据通过数据单元11从每个PCM继电器(31A，32A)接收本端部发送信号的时间上所检测的接收定时信息来执行线路#10L上的电量及线路#20L电量之间的同步校正处理。

例如，当接收到来自线路#10L上的PCM继电器31A与来自线路#20L上的PCM继电器32A的本端部发送信号的接收定时差为“θ”时，从线路#20L上的PCM继电器32A接收到的电量可使用等式(7-1)，(7-2)转换成在线路#10L上的PCM继电器31A采样定时上采样的数据序列： $v_{2m}=v_{2n}\cos \mathrm{\θ}-(\sqrt{3}{v}_{2n}-{2v}_{2n-1})\sin \mathrm{\θ}---------(7-1)$ $i_{2m}=i_{2n}\cos \mathrm{\θ}-(\sqrt{3}{i}_{2n}-{2i}_{2n-1})\sin \mathrm{\θ}-----(7-2)$

V_2m，i_2m：#20L的电流数据及电压数据的采样值，

m：与线路#10L侧等同的采样时间序列，

n：在从线路#20L的数据采集器接收的时间上的采样时间序列。

设定单元15将故障定位所需的线路#10L及线路#20L的三相阻抗值设置为设定值，并将设定值发送到故障定位单元16。

此外，借助该故障定位装置，从对称分量数据中提取正相序电量，及通过使用正相序电量来执行到故障点距离的测量。

一般地说，传输线路的各阻抗值具有在三相中不同的非对称关系。此外，每个阻抗意味着自阻抗和互阻抗。

因此，作为设定值考虑到非平衡关系而设立的阻抗值不是正相序阻抗。也就是，该设定值被设定为三相的阻抗值。

例如，在传输线路中的压降将通过如等式(8)中所示的将三相数据变换成正相序电量来计算：

V_L1＝{z_rr·I_r+z_rs·I_s+z_rt·I_t+z_rr’·I_r’+x_rs’·I_s’+z_rt’，·I_t’}₁…(8)

V_L1：线路正相序电压

z’：相邻线路的互阻抗

I’：相邻线路的电流

r，s，t：各相

{}₁：正相序变换。

虽然传输线路三相中的阻抗是非平衡的，但通过执行该计算可以精确地计算线路电压。

但是，如果三相中阻抗的不平衡比较小，则如等式(8)中所示的由其他线路造成的电磁感应将不需要被补偿。

此外，通过仅使用正相序阻抗可以精确地测量到故障点的距离。

另外，作为对由其他线路引起的电磁感应的简单校正方法，也可使用来自本线路和/或相邻线路的零相序电流补偿电磁感应。该方法通常在具有远距离继电器的系统中采用。

故障定位单元16通过使用等式(4)或等式(5)及由同步校正单元14执行同步校正后所有端部上的电量以及来自设定单元15的阻抗设定值进行故障定位。

输出单元17输出其结果，即由故障定位单元16获得的故障定位结果。

根据该实施例，即使具有传送速率的限制，另侧端部作为设定值建立的电压数据的传输量可保持在所需的最小值上。

此外，甚至在当各线路之间电量间的采样同步预先不能被取得时，也可进行测量，而不受故障点剩余电压及选择故障相功能的影响。

虽然图中表示为两个端部的传输线路，但对具有三个或多个端部的多端部传输线路也产生同样的功能和效果。

图2是解释根据本发明的故障定位装置第二实施例的时间关系图。

将参照图1及图2来解释该实施例。

在该实施例中，将描述执行从线路#10L的PCM继电器31A及从线路#20L的PCM继电器32A接收的电量之间同步校正的方法。该方法将如下地进行：

(1)在来自线路#10L及线路#20L的A端部(本端部)侧上的每个PCM继电器(31A，32A)的本端部发送信号被每个PCM继电器发送后直到它们被故障定位装置接收时的时间延迟差变得可以忽略。

(2)PCM继电器31A(32A)的自发送信号的发送定时与相应继电器31A(32A)的采样信号同步。

图2(A)表示线路#10L上的PCM继电器的采样信号波形(以下称为SHP)。

图2(B)表示线路#20L上PCM继电器的SHP波形。

由这些波形，可以确定出一个状态，其中定时差仅为“θ1”。

因此，通常在线路#10L及线路#20L上的PCM继电器之间具有异步采样定时的关系。

此外，图2(C)及图2(D)分别表示由故障定位装置1接收来自线路#10L上的PCM继电器31A及来自线路#20L上的PCM继电器32A的本端部发送信号的接收定时。

在由线路#10L上的PCM继电器31A及由线路#20L上的PCM继电器32A发送了本端发送信号后直到这些本端部发送信号被故障定位装置1接收时的时间延迟差变为可以忽略。也即，在图2(A)至2(D)中能满足关系式：t1＝t2。

并且，PCM继电器31A(32A)的自发送信号的发送定时与相应的PCM继电器31A(32A)的采样信号同步。

因此，将具有下述的关于线路#10L上的PCM继电器31A的采样定时与线路#20L上的PCM继电器32A的采样定时之间的采样定时差“θ1”，与由故障定位器1从PCM继电器(31A，32A)接收的本端部发送信号所对应的接收定时差“θ2”之间的关系。

θ₁＝θ₂

于是，故障定位器1测量接收定时差“θ2”。

并且，通过等式(7-1)，(7-2)仅根据θ2及基于涉及线路#10L及线路#20L的数据中的至少一个数据来执行相位校正。

其结果是，使用一个线路的采样信号产生的数据将作为在其中将执行相位校正的另一线路的标准或量度。

虽然图中表示的是两端传输线路，但对于具有三个或多个端部的多端部传输线路也产生相同的功能及效果。

图3(A)-3(E)是解释根据本发明的故障定位装置第三实施例的时间关系图。现在将参照图1及图3(A)-3(E)来解释该实施例。

该实施例相应于在其中执行从线路#10L及线路#20L的A端部(本端部)上的每个PCM继电器接收的电量之间的同步校正的方法，它类似于第二实施例。这里，对于与图2(A)-(D)中相同的标记省略了其解释。

因此，该实施例基本上与第二实施例相同。

这就是，从线路#10L及线路#20L的本端部侧上的PCM继电器(31A，32A)发送本端部发送信号到该本端部发送信号被故障定位装置1接收的时间延迟差变为可以忽略。

并且，该实施例使用与PCM继电器的采样信号同步的PCM继电器自发送信号的发送定时。

在图3(E)中，在故障定位装置1中设有标准时钟信号。当接收到来自线路#10L及线路#20L的每个PCM继电器(31A，32A)的本端部传输信号时，故障定位装置1将测量标准时钟与接收定时之间的偏差(θ1，θ2)。

在等式(7-1)，(7-2)中，仅使用θ1来对从线路#10L上的PCM继电器31A接收的电量执行相位校正。

并且，仅使用θ2来对从线路#20L上的PCM继电器32A接收的电量执行相位校正。

以此方式，可以看成：线路#10L及线路#20L上的每个电量是被设在故障定位装置1中的标准时钟采样的。

因此，故障定位装置1可使用每个被补偿的电量来执行故障定位。

如上所述，在该实施例中使用标准时钟信号来作为确定故障定位的标准。

并且，在故障定位装置接收来自线路#10L及线路#20L的本端部上的每个PCM继电器(31A，32A)的发送信号及标准时钟的时间上，测量每个接收定时的偏差。

此外，对于接收到的电量执行相位校正，及其结果是，可提供同步校正功能。

虽然图中表示的是两端部传输线路，但对于具有三个或多个端部的多端部传输线路也将产生相同的功能及效果。

图4是解释根据本发明的故障定位装置第四实施例的功能框图。

该实施例将参考图1，图4及图5来解释。

在该实施例中，表示出一种定位方法，它使用从线路#10L及线路#20L的每个PCM继电器(31A，32A)接收的所有端部的电量。

此外，虽然图中表示的是两端部平行传输线路，该同一方法也可应用于具有三个或多个端部的多端部平行传输线路。

如上所述，作为对称电量的正相序电量具有测量故障点的特征，即不管故障是怎样的或不管在传输能力限制方面故障是怎样的，均不要考虑故障相的选择。

正相序电量是一种对称分量，在对称座标方法中对称分量包括正相序、负相序及零相序。

由于正相序电量存在于任何故障情况下，故不需要检测故障相也能执行所需功能。但是，零相序至正相序仅伴随着接地故障。也即，相故障不产生出正相序。

此外，负相序仅由不平衡故障产生。这就是，当发生三相故障时不产生负相序。

因此，若不检测故障相，使用正相序电量来进行关于故障点的故障定位是不合适的。

即使这样，如果使用正相序电量，例如等式(9)中的正相序电压时，故障电压将不能变为零，这可例如参照“Protection relayengineering”(“保护继电器工程”)，日本电气工程师协会编辑，第三章，(1981年7月20日出版)。

因此，从可靠性看，使用公知的端部故障定位方法是不合适的。

三相故障(3ФS)…V_F1＝0(V_rF＝V_sF＝V_tF＝0)…(9-1)

两相故障(2ФS)…V_F1＝E_F1/2(V_sF＝V_tF＝0)…(9-2)

单相接地故障(1ФG)-V_F1E_F1/3(V_rF＝0)…(9-3)

两相接地故障(2ФG)-V_F1E_F1/2(V_sF＝V_tF＝0)…(9-4)

E_F1：故障前的电压

V_F：故障点剩余电压

r，s，t：三相

V_rF：故障点的r相电压

V_sF：故障点的s相电压

V_tF：故障点的t相电压

：近似相等。

在故障点上的正相序电压保持与故障电阻的存在无关，但上述三相故障的情况除外。

作为对该问题的解决，本发明考虑一个作为在故障点上未受到正相序电压影响的系统，并且该系统使用另一侧端部(图1中B端部)的电量。

在A端部与B端部之间发生故障的情况下，正相序电压“V_A()1及V_B()1”和正相序电流“I_A()1及I_B()1”之间的关系以及在A端部及B端部的故障点上的正相序电压之间的关系由以下的等式表示。

此外，对该原理的下列等式的解释表示在图5中。

V_A11＝X·(Z_S1L·I_A1L+Z_m1L·I_A2L)₁+V_F11

V_B11＝(L-X)(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)₁+V_F11

V_A21＝X·(Z_S2L·I_A2L+Z_m2L·I_A1L)₁+V_F21

V_B21＝(L-X)(Z_S2L·I_B2L+Z_m1L·I_B1L)₁+V_F21

                                             (10)

V_A1L1：线路#10L的A端部上的A端部电压

V_B1L1：线路#10L的A端部上的B端部电压

V_A2L1：线路#20L的A端部上的A端部电压

V_B2L1：线路#20L的A端部上的B端部电压

Z_S1L：线路#10L的单位长度的线路阻抗

Z_S2L：线路#20L的单位长度的线路阻抗

Z_m1L：线路#10L的单位长度的互阻抗

Z_m2L：线路#20L的单位长度的互阻抗

I_A1L：线路#10L的A端部上的A端部电流

I_A2L：线路#20L的A端部上的A端部电流

I_B1L：线路#10L的B端部上的B端部电流

I_B2L：线路#20L的A端部上的B端部电流

L：A端部与B端部之间的线路长度

X：测量值(从A端部到故障点的距离)

()₁：正相序变换。

Z()1L，Z()2L分别为线路#10L及线路#20L的单位长度的线路阻抗。如果Z()1L与Z()2L之间的关系是对称的，则Z()1L＝Z()2L。因此，由等式(10)可获得等式(11)，及可以测量X。

x＝[ΔV_A1-ΔV_B1L+[L·{(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)-(Z_S2L·I_B2L+Z_m2L·I_B1L)}₁]]/{(Z_S1L·I_d1L+Z_m1L·I_d2L)-(Z_S2L·I_d2L+Z_m2L·I_d1L)}₁…

(11)

ΔV_A1＝(V_A1-V_A2)

ΔV_B1＝(V_B1-V_B2)

I_d()L＝I_A()L+I_B()L(矢量和){}₁：正相序变换。

参照图4来解释等式(11)。在图4中，在第一计算单元410中可获得平行传输线路A端部侧的每条线路(#10L，#20L)的正相序电压(V_A1L及V_A2L)的正相序电压差ΔV_A1。

一方面，在第二计算单元420中可获得平行传输线路B端部侧的每条线路(#10L，#20L)的正相序电压(V_B1L及V_B2L)的正相序电压差ΔV_B1。

在第三计算单元430中，由以下数据可获得以下的关系：

(1)在设定单元15(见图1)中设定的A端部与B端部之间的每条线路(#10L，#20L)的线路长度(L)，线路阻抗(Z_S1L，Z_S2L)，

(2)由相邻线路引起的互阻抗(Z_m1L，Z_m2L)

{(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)-(Z_S2L·I_B2L+Z_m2L·I_B1L)}×L

L：A端部与B端部之间的线路长度。

在第四计算单元440中，通过执行正相序变换([]₁)获得正相序电压(如下所示)。

正相序电压＝[{(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)-(Z_S2L·I_B2L+Z_m2L·I_B1L)}×L]₁

在第五计算单元450中，计算“(Z_S1L·I_d1L+Z_m1L·I_d2L)-(Z_S2L·I_d2L+Z_m2L·I_d1L)”，它为每线路(#10L，#20L)的单位长度的三相电压降。

在第六计算单元460中，通过执行正相序变换({}₁)从第三计算单元430中的三相电压值获得{(Z_S1L·I_d1L+Z_m1L·I_d2L)-(Z_S2L·I_d2L+Z_m2L·I_d1L)}₁，它是正相序电压。

在第七计算单元470中，根据由图4中第一至第六计算单元获得的各数据通过等式(11)来计算到故障点的距离。

图4中所示的每个计算单元可用软件、硬件或软件及硬件的组合来实现。

根据该实施例，在平行传输线路结构中，确定出：线路#10L及线路#20L每端部电压之间的电压差几乎为0，基于每端部电压幅值通过使用线路正相序电量的差值所产生的误差被减小了，并且正确地计算出到故障点的距离。

此外，虽然图中表示的是两端部的平行传输线路，但对于具有三个或多个端部的多端部平行传输线路也产生相同的功能及效果。

图6是解释根据本发明的故障定位装置第五实施例的示图。

现在参照图1，图5及图6来解释该实施例。

该实施例通过使用从每线路(#10L，#20L)电量接收的所有端部的数据来执行故障定位。此外，将在传输线路具有两个端部的情况下解释该实施例，但它也同样可应用于具有多于两个端部的情况。

通过采用等式(12)来确定故障线路，可以计算到故障点的距离，而不管相邻线路的工作状态；及可应用该等式来计算出测量值(即，到故障点的距离)。但是，等式(12)仅用于故障线路。

x＝[V_A1-V_B1+{L·(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)}₁]/(Z_S1L·I_d1L+Z_m1L·I_d2L)₁(13)

以下将参照图6来进行详细解释。

在第一计算单元610中，从下述数据中获得(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)×L：

(1)在设定单元15(见图1)中设定的A端部与B端部之间每线路(#10L，#20L)的线路长度(L)及线路阻抗(Z_S1L，Z_S2L)，

(2)由相邻线路引起的互阻抗(Z_m1L，Z_m2L)。

在第二计算单元620中，由第一计算单元610获得的三相电压值通过执行正相序变换({}₁)获得{(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)×L}₁，它是正相序电压。

在第三计算单元630中，由下述数据来确定(Z_S1L·I_d1L+Z_m1L·I_d2L)，它是受故障电流影响的平行传输线路每单位长度的三相电压降：

(1)在设定单元15(见图1)中设定的A端部与B端部之间每线路(#10L，#20L)的线路长度(L)及线路阻抗(Z_S1L，Z_S2L)，

(2)由相邻线路引起的互阻抗(Z_m1L，Z_m2L)。

在第四计算单元640中，由第三计算单元630中的三相电压值通过执行正相序变换({}₁)获得(Z_S1L·Id_1L+Z_m1L·I_d2L)₁，它是正相序电压。

在第五计算单元650中，根据由第一至第四计算单元获得的各数据用等式(13)计算到故障点的距离。

图6中的每个计算单元可用软件，硬件或软件及硬件的组合来实现。

根据该实施例，设置了能正确测量到故障点距离的故障定位装置，它不管平行传输线路中相邻线路的工作状态如何。

此外，虽然图中表示的是两端部平行的传输线路，但对于具有三个或多个端部的多端部平行传输线路也产生相同的功能及效果。

图7是解释根据本发明的故障定位方法第六实施例的流程图。

现在将参照图1，图4，图5，图6及图7来解释该实施例。

使用等式(13)，可以进行故障定位，而不管相邻线路的工作状态。这就是，该实施例提供了一种故障定位装置，它通过当故障发生时对所有端部的电路断路器的状态的确认来执行最佳故障定位。

参照图7，以下将解释该实施例。

步骤71参考设在每端部(A端部及B端部)上的电路断路器的信息来判断平行传输线路的工作状态。

当平行传输线路(#10L，#20L)工作(运行)时，将从步骤S72进行到步骤S73，其中根据步骤S71的结果运用等式(12)。

一方面，当平行传输线中的单个线路工作(例如，仅是线路#10L或线路#20L工作)时，将从步骤S72进行到步骤S74，其中运用等式(13)，并将执行故障定位。

通过以此方式执行故障定位，就可以获得能根据传输线路工作状态的最佳等式来执行故障定位的故障定位装置。

如上所述，以上实施例是根据通过正相序变换得到的数据来实现故障定位的。因此，可使用最少的必要电量来改善故障点的故障定位的精确度，而不用选取故障相。

此外，虽然图中表示的是两端部平行的传输线路，但对于具有三个或多个端部的多端部平行传输线路也产生相同的功能及效果。

另外，在该实施例中，作为获取平行传输线路上所有端部的电数据的方式，使用了PCM继电器，它是一种电流差动继电器。但这些实施例并不限制于用PCM继电器。对于本发明也可取代有限的PCM继电器，使用获取平行传输线路上所有端部的电数据的其他方式。此外，虽然这些实施例是通过基于采样时间系统的PCM继电器解释的，但基于PHASER系统(幅值/相信息传输系统)的PCM继电器也可用于本发明。

如上所述，在以上实施例中，虽然每个实施例是参照两端部平行传输线路解释的，但是，本发明也可应用于多端部平行传输线路。

在不偏离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明也可用其他具体形式来实施。这里本发明的实施例在各方面均考虑作为说明性的而非限制性的，本发明的范围将由附设权利要求书限定，而非由上述说明限定，因此落在在权利要求书等同内容的意义和范围内的所有变化应被包括在其中。

日本优先权申请文本No.PH11-12025(申请日为1999年，1月20日)，包括说明书、附图、权利要求书及摘要将结合于此作为参考。

Claims (10)

1、一种故障定位装置，用于在包括其两侧上具有端部的第一线路及第二线路的平行传输线路上，基于通过设在所述第一线路及所述第二线路两侧上的端部处的电流差动继电器获得的平行传输线路的状态来执行故障定位，所述故障定位装置设置在第一端部附近，它包括：

数据接收单元，用于接收来自设在两侧上所述端部中的第一端部处的所述电流差动继电器的发送信号及接收信号，测量来自设在所述第一端部处的所述差动继电器的所述发送信号的接收定时，其中所述发送信号及所述接收信号各包括平行传输线路的所述状态；

故障检测单元，用于根据来自所述数据接收单元的包括所述平行传输线路的状态及所述接收定时的电数据来检测所述第一线路及所述第二线路上的故障，当检测到所述故障时，所述故障检测单元输出起动信号；

数据存储单元，用于存储及更新来自所述数据接收单元的所述第一线路及所述第二线路的所述电数据，当从所述故障检测单元输出所述起动信号时，存储与所述故障相关的所述电数据，其中所述电数据涉及所述第一端部及与所述第一线路及所述第二线路的第二端部相对应的另一侧端部；

同步校正单元，用于根据关于来自所述数据接收单元的所述发送信号的所述接收定时的信息对当输出所述起动信号时存储的所述电数据进行同步校正处理；

设定单元，用于将三相阻抗值及所述第一线路及所述第二线路的线路长度设定为设定值；

故障定位单元，用于通过使用由所述同步校正单元进行所述同步校正处理后的所述电数据、由所述设定单元设定的所述三相阻抗值及线路长度来执行故障定位，其中作为结果获得的测量值相应于到故障点的距离；及

输出单元，用于输出该测量值。

2、根据权利要求1的故障定位装置，其中所述电流差动继电器是一种脉冲编码调制继电器。

3、根据权利要求1的故障定位装置，其中当接收到来自所述电流差动继电器的发送信号时，所述数据接收单元测量在所述第一端部处来自所述第一线路的接收时间与来自所述第二线路的接收时间之间的接收定时差；

其中所述同步校正单元根据所述第一线路及所述第二线路中的任一个执行所述同步校正处理，并根据当接收到来自所述电流差动继电器的发送信号时由所述数据接收单元获得的所述接收定时差来执行相位校正处理。

4、根据权利要求3的故障定位装置，其中所述电流差动继电器是脉冲编码调制继电器。

5、根据权利要求1的故障定位装置，

其中所述数据接收单元包括一个标准时钟信号单元，该标准时钟信号单元以预定时间间隔输出标准信号，所述数据接收单元测量当来自所述电流差动继电器的所述发送信号被接收时所述标准信号与来自第一线路的接收定时之间的偏差和所述标准信号与来自第二线路的定时之间的偏差；

其中所述同步校正单元根据所述第一线路及所述第二线路中的任一个执行所述同步校正处理，及根据当来自所述电流差动继电器的所述发送信号被接收时由所述数据接收单元获得的所述偏差对所述电数据执行相位校正处理。

6、根据权利要求5的故障定位装置，其中所述电流差动继电器是脉冲编码调制继电器。

7、根据权利要求1的故障定位装置，

其中所述故障定位单元包括：

第一单元，用于根据以下等式计算所述第一端部上所述第一线路的正相序电压与所述第二线路的正相序电压之间的差值：

ΔV_A1＝V_A1L-V_A2L

V_A1L：在所述第一端部上所述第一线路的正相序电压，

V_A2L：在所述第一端部上所述第二线路的正相序电压，

第二单元，用于根据以下等式计算所述第二端部上所述第一线路的正相序电压与所述第二线路的正相序电压之间的差值：

ΔV_B1＝V_B1L-V_B2L

V_B1L：在所述第二端部上所述第一线路的正相序电压，

V_B2L：在所述第二端部上所述第二线路的正相序电压，

第三单元，用于根据以下等式计算三相电压：

三相电压＝{(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)-(Z_S2L·I_B2L+Z_m2L·I_B1L)}×L

L：线路长度，

Z_S1L：第一线路L的单位长度的阻抗，

Z_S2L：第二线路L的单位长度阻抗，

Z_m1L：第一线路L的单位长度的互阻抗，

Z_m2L：第二线路L的单位长度的互阻抗，

I_B1L：第一线路的所述第一端部上的三相电流，

I_B2L：第二线路的所述第一端部上的三相电流，

第四单元，用于根据以下等式由被所述第三单元获得的所述三相电压计算正相序电压：

正相序电压＝[{(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)-(Z_S2L·I_B2L+I_m2L·I_B1L)}×L]₁]，

[]₁：正相序变换，

第五单元，用于根据以下等式计算三相电压差：

三相电压差＝{(Z_S1L·I_d1L+Z_m1L·I_d2L)-(Z_S2L·I_d2L+Z_m2L·I_d1L)}，

I_d1L＝I_A1L+I_B1L(矢量和)，

I_d2L＝I_A2L+I_B2L(矢量和)，

第六单元，用于根据以下等式由被所述第五单元获得的所述三相电压计算正相序电压；

正相序电压＝[(Z_S1L·I_d1L+Z_m1L·I_d2L)-(Z_S2L·I_d2L+Z_m2L·I_d1L)]₁，及

第七单元，用于根据以下等式计算到故障点的距离：

距离＝{ΔV_A1-ΔV_B1+[{(Z_S1L·I_B1L+Z_m1L·I_B2L)-(Z_S2L·I_B2L+Z_m2L·I_B1L)}×L]₁}/[(Z_S1L·I_d1L+Z_m1L·I_d2L)-(Z_S2L·I_d2L+Z_m2L·I_d1L)]₁。

8、根据权利要求7的故障定位装置，其中所述故障定位单元通过将无故障时线路的正相序电压视为零来执行故障定位。

9、根据权利要求7的故障定位装置，其中所述电流差动继电器是脉冲编码调制继电器。

10、根据权利要求1的故障定位装置，

其中所述故障定位单元在所述第一线路及第二线路工作时并在发生故障时根据所述第一至第七单元的计算来执行所述故障定位，并当所述第一线路及所述第二线路中至少一个不工作时通过将线路的正相序电压视为零来执行所述故障定位。

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