TWI383162B - Fault location method - Google Patents
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- TWI383162B TWI383162B TW98144186A TW98144186A TWI383162B TW I383162 B TWI383162 B TW I383162B TW 98144186 A TW98144186 A TW 98144186A TW 98144186 A TW98144186 A TW 98144186A TW I383162 B TWI383162 B TW I383162B
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Description
本發明是有關於一種輸電線的偵測技術,特別是指一種故障定位方法。
電力佈局上,通常是以一輸電線來聯繫兩個變電器,因此輸電線品質的維持是有效供電的先決條件。當供電不穩定,系統大都要求在所傳電力信號的3~5個週期內就找出輸電線的故障位置,以儘快排除障礙。
習知一種故障定位法,是先測量該輸電線而得知所傳電力信號的電壓與電流,再藉由離散傅利葉轉換(DFT,Discrete Fourier Transform)對電壓與電流分別進行濾波來取出基頻相量(phasor),最後再就「電壓相量之於電流相量的相對關係」與「輸電線的特徵阻抗」做比較,來分析出故障位置。
然而,這種定位法主要建立在穩態相量的基礎上。但發生故障後,DFT算出的相量除了穩態成分,通常也挾帶著暫態成分(如:衰減直流成分),使得故障定位的精確度大受影響。為此,C. S. Yu在2006年於”A Discrete-Fourier-transform based adaptive mimic phasor estimator for distance relaying applications,”IEEE Trans. Power Delivery,vol.21,no.4,pp.1836-1846
中提出改良式的DFT架構,企圖移除其中的衰減直流成分,只是計算成本大幅地超出預期。
因此,本發明之目的,即在提供一種故障定位方法,能在系統要求的時間內提供輸電線上發生故障的位置,不但定位精確度高,也能有效控制計算成本。
於是,本發明故障定位方法,適用於為聯繫一第一變電器和一第二變電器間的一輸電線,計算出一故障位置,包含以下步驟:(A)分別量測於該第一變電器處的一第一參考電壓與一第一參考電流和該第二變電器處的一第二參考電壓與一第二參考電流;(B)設定一故障參數的初始值,該故障參數是該故障位置與該第二變電器的距離之於該輸電線總長的比例;(C)基於該輸電線的一總長、一特徵阻抗和一傳播常數以及該故障參數,得到一第一組阻抗,該第一組阻抗表示了位於該故障位置與該第一變電器之間的該輸電線的等效電路模型;(D)利用該第一參考電壓和該第一參考電流和該第一組阻抗得到一第一故障電壓;(E)基於該輸電線的總長、該特徵阻抗和該傳播常數以及該故障參數,得到一第二組阻抗,該第二組阻抗表示了位於該故障位置與該第二變電器之間的輸電線的等效電路模型;(F)利用該第二參考電壓、該第二參考電流和該第二組阻抗得到一第二故障電壓;(G)計算該第一、第二故障電壓的差值,並利用該差值來更新該故障參數,並基於更新後的故障參數重複步驟(C)~(G),直到更新後的故障參數使該第一、第二故障電壓趨於接近;及(H)利用更新完成的該故障參數求出該故障位置。
而本發明故障定位方法,適用於為聯繫一第一變電器和一第二變電器間的一輸電線,計算出一故障位置,包含以下步驟:(A)分別量測於該第一變電器處的一第一參考電壓與一第一參考電流和該第二變電器處的一第二參考電壓與一第二參考電流;(B)基於該輸電線的一總長、一特徵阻抗和一傳播常數,得到一組因子,該組因子表示了位於該故障位置與該第一變電器之間的該輸電線的等效阻抗相對於一故障參數的比例,且該故障參數是該故障位置與該第二變電器的距離之於該輸電線總長的比例;(C)基於該等參考電壓、該等參考電流以及該組因子,計算出滿足一第一故障電壓等於一第二故障電壓的故障參數,其中該第一故障電壓是指該故障位置處基於該第一參考電壓的電壓,該第二故障電壓是指該故障位置處基於該第二參考電壓的電壓;及(D)利用該故障參數求出該故障位置。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前,要注意的是,在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1,其繪示了一個二端點的三相電力系統100。這二端點是指分處兩地的第一變電器1和第二變電器2,會藉由一總長W的輸電線3來傳遞三個分別具有不同相位的電力信號。在進行輸電線3的故障定位時,為了同步地取得這些電力信號於該等變電器1、2處的電壓與電流,較佳地會配合一全球定位衛星(GPS)系統200來監測。
而根據J. J. Grainger和W.D. Stevenson於Power System Analysis,New York:McGraw-Hill,1994
中的介紹,可知:就其中一電力信號來說,假設故障位置F發生在與變電器2距離dW處,那麼輸電線3於變電器1到此故障位置F間會等效形成如圖2所示的第一組阻抗,其中故障參數d代表「故障位置F與變電器2的距離」之於「該輸電線總長」的比例,。
第一組阻抗包括一個第一阻抗Z1(d)及二個第二阻抗Y1(d),且該等值會隨著故障參數d改變。第一阻抗Z1(d)跨接於變電器1與故障位置F間,而各第二阻抗Y1(d)則是耦接其中一跨接處與接地點。詳細參數定義如下:
其中,Zc為該輸電線3的特徵阻抗,γ為該輸電線3的傳播常數,且。
請注意,除了相位差異外,輸電線3傳送之三個電力信號具有相同的電壓絕對值,以及相同的電流絕對值,因此分析各電力信號後所對應到的等效電路會包括同樣的阻抗元件值。所以,利用前述相關其中一電力信號的電路模型來探討故障位置F,即已足夠。
進一步地,第一阻抗Z1(d)還可等效為一電阻R1(d)串接一電感L1(d),第二阻抗Y1(d)也可等效為一電導G1(d)並聯一電容C1(d),即:
而Real
[x
]代表x的實部,Imag
[x
]代表x的虛部。
值得留意的是,由於一般系統的電力信號普遍落於60Hz頻率,所以較佳地角頻率ω1
=2π×60,取樣時間Δt
為1/(60N),且N是一正整數。
由於電容C1(d)和電感L1(d)對於電路的影響是非線性的,所以本實施例特別引進S. Chapra and R. Canale
於Numerical Methods for Engineers,5 th Edition,McGraw-Hill,New York,2005
所提到的一用以描述動態相量的方式,主要是在取樣時間為Δt
的情況下,以取樣時間索引值k、k-1來描述電力信號,並且會特別強調電感L1(d)與電容C1(d)的暫態特性,即:流經L1(d)的電流變化,和C1(d)的跨壓變化。
假設量測變電器1處的電力信號會得到一第一參考電壓V1
(k)及一第一參考電流I1
(k),那麼「與變電器2距離dW」處的第一故障電壓VF1
(k,d)為:
這裡的第一故障電流Iz1
(k,d)代表:I1
(k)扣除「流往Y1(d)之電流」的結果,可進一步寫成:
請注意,對每一取樣時間索引值k來說,第一參考電壓V1
(k)與第一參考電流I1
(k)都會有些不同。而輸電線3的每一處都可能發生故障,所以除了k以外,第一故障電壓VF1
(k,d)與第一故障電流Iz1
(k,d)還會隨d變化。
另一方面,本發明領域具有通常知識者可同理推論:當故障參數為d,變電器2到此故障位置F間的一第二組阻抗會如圖3所示,且所包括的第一阻抗Z2(d)具有相互串接的一電阻R2(d)及一電感L2(d),所包括的二個第二阻抗Y2(d)分別具有並聯的一電導G2(d)及一電容C2(d)。
假設量測變電器2處的電力信號會得到一第二參考電壓V2
(k)及一第二參考電流I2
(k),那麼「與變電器2距離dW」處的第二故障電壓VF2
(k,d)為:
其中的第二故障電流Iz2
(k,d)代表:I2
(k)扣除「流往Y2(d)之電流」的結果,可進一步寫成:
最後,因為配合著GPS系統200,可以準確地測得電力信號於變電器1、2的同步電壓與電流。所以,不管於哪一暫態(如:取樣時間索引值k),從變電器1推演或是從變電器2推演故障位置F的電壓準位,都會得到相同的值。簡言之,只要找出符合V F 1
(k
,d
)-V F 2
(k
,d
)=0的d,就能推得:在與變電器2距離dW處,輸電線3發生了故障。
參閱圖4,在前述方程式的基礎下,本發明故障定位器5之第一較佳實施例適用於耦接一內建於變電器1的第一量測模組11,並耦接一內建於變電器2的第二量測模組21。這兩個模組11、21會分別量測輸電線3上的電力信號,以供故障定位器5做為計算故障位置的參考。
故障定位器5包含一設定單元51、一第一電流運算模組52、一第一電壓運算模組53、一第二電流運算模組55、一第二電壓運算模組56、一逼近模組57、一定位模組58,以及一阻抗計算單元59。且模組52、53耦接,模組55、56耦接,而逼近模組57則分別耦接模組53、56、58。較佳地,電流運算模組52、55和電壓運算模組53、56會統整到一運算裝置50中。
量測模組11、21與故障定位器5所執行的本發明故障定位方法之第一較佳實施例包含圖5的以下步驟:
步驟70:第一量測模組11接收由GPS系統200傳來的一同步時間kΔt
,而據以測得第一參考電壓V1
(k)、V1
(k-1)、V1
(k-2)與第一參考電流I1
(k)、I1
(k-1)。另一方面,第二量測模組21也接收該同步時間,而據以測得第二參考電壓V2
(k)、V2
(k-1)、V2
(k-2)與第二參考電流I2
(k)、I2
(k-1)。
步驟71:設定單元51為故障參數d設定一初始值。
步驟72:阻抗計算單元59在式(1)、(2)、(5)的基礎下,基於輸電線3的長度W、特徵阻抗Zc和傳播常數γ以及故障參數d,得到第一組阻抗和第二組阻抗。
亦即,求得第一阻抗Z1(d)、第二阻抗Y1(d)、電感L1(d)、電容C1(d),以及第一阻抗Z2(d)、第二阻抗Y2(d)、電感L2(d)、電容C2(d)。
步驟73:運算模組52~53基於方程式(2)~(4),利用第一參考電壓V1
(k)、V1
(k-1)、V1
(k-2)和第一參考電流I1
(k)、I1
(k-1)和第一組阻抗,求出第一故障電壓VF1
(k,d);並且運算模組55~56基於方程式(5)~(7),利用第二參考電壓V2
(k)、V1
(k-1)、V1
(k-2)和第二參考電流I2
(k)、I2
(k-1)和第二組阻抗,求出第二故障電壓VF2
(k,d)。
而步驟73包括圖6的以下子步驟:
子步驟731:第一電流運算模組52基於方程式(2)和(4),使電流I1
(k)、I1
(k-1)分別扣除「流到第二阻抗Y1(d)的穩態與暫態電流」,來求出流往第一阻抗Z1(d)的電流Iz1
(k,d)、Iz1
(k-1,d)。
詳細來說,本例的實施態樣是:先藉由一穩態單元SU算出V1
(k)和V1
(k-1)的平均結果並放大Y1(d)倍,再藉由一暫態單元TU算出V1
(k)和V1
(k-1)兩個相減除以Δt
的結果並放大C1(d)倍,然後再利用一擷取單元PU使電流I1
(k)扣除穩態單元SU與暫態單元TU的輸出,而得到電流Iz1
(k,d)。
請注意,隨著時間過去,第一電流運算模組52能依序為索引值k=1,2,3...做計算,因此不但可根據V1
(k)、V1
(k-1)、I1
(k)求得電流Iz1
(k,d),也能根據V1
(k-1)、V1
(k-2)、I1
(k-1)求得電流Iz1
(k-1,d)。
子步驟732:第一電壓運算模組53基於方程式(2)和(3),使電壓V1
(k)扣除「第一阻抗Z1(d)的穩態與暫態壓降」,來求出第一故障電壓VF1
(k,d)。
詳細來說,本例的實施態樣是:先藉由一穩態單元SU算出Iz1
(k,d)和Iz1
(k-1,d)的平均結果並放大Z1(d)倍,再藉由一暫態單元TU算出Iz1
(k,d)和Iz1
(k-1,d)兩個相減除以Δt
的結果並放大L1(d)倍,然後再利用一擷取單元PU使電壓V1
(k)扣除穩態單元SU與暫態單元TU的輸出,而得到電壓VF1
(k,d)。
子步驟733:第二電流運算模組55基於方程式(5)和(7),使電流I2
(k)、I2
(k-1)分別扣除「流到第二阻抗Y2(d)的穩態與暫態電流」,來求出流往第一阻抗Z2(d)的電流Iz2
(k,d)、Iz2
(k-1,d)。
子步驟734:第二電壓運算模組56基於方程式(5)和(6),使電壓V2
(k)扣除「第一阻抗Z2(d)的穩態與暫態壓降」,來求出第二故障電壓VF2
(k,d)。
本例中,該等電壓運算模組52、55的實施態樣相似,該等電流運算模組53、56的實施態樣也相似。而子步驟733~734的執行順序不限於在子步驟731~732之後,為了爭取更短的定位時間,較佳地子步驟733~734會與子步驟731~732平行執行。
步驟74:設定單元51使一比較參數設定為:「故障參數」加上「一逼近步階δ」,即d+δ。
步驟75:運算模組52~53、55~56基於方程式(2)~(7),求出電力信號於「與變電器2距離(d+δ)W」處的一第一比較電壓VF1
(k,d+δ)和一第二比較電壓VF2
(k,d+δ)。
由於此步驟的執行方式類似於步驟73,故不再贅述。
步驟76:逼近模組57計算該第一、第二故障電壓的差值f
(k
,d
),並利用該差值來更新該故障參數d,並基於更新後的故障參數d重複步驟73~76,直到更新後的故障參數d使該第一、第二故障電壓趨於接近,就令一定位參數dopt
等於d。
也就是說,逼近模組57會根據一非線性函數f
(k
,d
)=V F 1
(k
,d
)-V F 2
(k
,d
)=0來進行逼近。為了儘快求出符合這個非線性函數f(k,d)的解,本實施例選用前述Numerical Methods for Engineers
一書提到的改良式正割(secant)法來實現。根據此法,逼近模組57包括一演算單元572及一判斷單元573,而步驟76包括圖7的以下子步驟:
子步驟761:演算單元572計算該等故障電壓VF1
(k,d)、VF2
(k,d)的差異而得到一逼近前信號f
(k
,d
),並計算該等比較電壓VF1
(k,d+δ)、VF2
(k,d+δ)的差異而得到一比較信號f
(k
,d
+δ),然後藉由正割法建議的式子(8),求取一逼近後參數dNEW
。
子步驟762:判斷單元573比較是否滿足|d NEW
-d
|<ε,ε是一誤差容忍值,|x
|代表x的絕對值。當判斷結果為否,則執行子步驟763;若為真,則跳到子步驟764。
子步驟763:判斷單元573比較「已執行子步驟761的次數」是否等於一計次容忍值η。若是,則執行子步驟764,若否,則使下一個故障參數d設定為這個dNEW
,並跳回步驟73。
子步驟764:設定單元51使定位參數dopt
設定為該逼近後參數dNEW
,至此達成逼近模組57的目的。
步驟77:定位模組58更使定位參數dopt
乘上輸電線總長W,且將「與變電器2距離d opt ‧W
遠」的輸電線位置當作發生故障的位置,而結束本次故障定位法的流程。
值得注意的是,相較於習知技術總是試圖忽略或移除那些例如衰減直流成分的暫態成分,本例的運算模組52、53、55、56則是以動態相量描述方式保留了由電容C1(d)、C2(d)和電感L1(d)、L2(d)造成的暫態成分,所以相較於習知技術,逼近模組57所根據的函數f
(k
,d
)=V F 1
(k
,d
)-V F 2
(k
,d
)=0更能貼切表達實際電路情形,使得故障定位精確度獲得大幅改善。
此外,運算模組52、53、55、56的動態相量描述方式單純,加上逼近模組57採用較為簡易的改良式正割法,因此電路實現成本遠比習知DFT技術具備優勢。而且,子步驟763中,判斷單元573會對「重複執行子步驟761的次數」把關,更可有效確保本例故障定位器5能如期地在系統要求的時間內,找出輸電線3的故障位置。
一般來說,少於80公里(km)的輸電線稱為短程輸電線,80~250km稱中程,而多於250km則稱長程。基本上,第一較佳實施例適用於任何短、中、長程的輸電線。而為了提供更經濟快速的做法,第二較佳實施例更揭露了一種短程與中程輸電線專用的故障定位器及方法。
前述Power System Analysis
一書中,已證明:當使用一中程輸電線時,sinh(x
)會近似x,tanh(x
)也會近似x。因此,第一阻抗Z2(d)與第二阻抗Y2(d)可趨近如式(9),且式(9)更將Z2(d)解釋成「一第一阻抗因子ZE
」的d倍,並將Y2(d)解釋成「一第二阻抗因子YE
」的d倍。其中,各因子由於對應元件的非線性特性而呈現複數(complex number)型態,並具有一實部與一虛部。
故,電感L2(d)與電容C2(d)可整理成式(10),並且,式(10)更將L2(d)解釋成「一電感因子LE
」的d倍,並將C2(d)解釋成「一電容因子CE
」的d倍。
以此類推,可求得電感L1(d)相當於「電感因子LE
」的(1-d)倍,電容C1(d)相當於「電容因子CE
」的(1-d)倍。
進一步將這些等效元件Z1(d)、L1(d)、Y1(d)、C1(d)、Z2(d)、L2(d)、Y2(d)、C2(d)代入f
(k
,d
)=V F 1
(k
,d
)-V F 2
(k
,d
)=0,就會整理出一個變數為d的二次多項式(12),且其解如式(13)。
A
×d 2
+B
×d
+C
=0 (12)
其中,多項式的係數A、B、C也導入了動態相量描述方式,分別如下:
而I z 1_ E
(k
)代表著:在索引值k時,將因子YE
、CE
代入式(4)所得結果。I z 2_ E
(k
)代表著:在索引值k時,將因子YE、
CE
代入式(7)所得結果。另外,由於所有因子皆屬複數型態,故可預期地該等係數信號A、B、C與「式(13)的可能解d」都會是複數。
再者,利用這樣的解二次方程式法,就可直接以求出的d當作定位參數dopt
,而不需要像第一較佳實施例進行反覆的迭代運算,故第二實施例可更有效地縮短找出故障位置的時間。
此外,係數信號A、B、C不但相關於電壓V1
(k)、V2
(k)於二個取樣時間的電壓變化,也會相關於電流I z 1_ E
(k
)、I z 2_ E
(k
)於二個取樣時間的變化,所以本例也能達到貼切地描繪電路暫態特性的目的。
參閱圖8,本發明故障定位器6之第二較佳實施例適用於耦接一內建於變電器1的第一量測模組11,並耦接一內建於變電器2的第二量測模組21。故障定位器6包括一因子產生單元61、一第一電流運算模組62、一第二電流運算模組63、一係數產生單元64、一求解單元65及一定位模組66。
而故障定位器6所執行的本發明故障定位方法之第二較佳實施例包含圖9的以下步驟:
步驟80:第一量測模組11接收由GPS系統200傳來的一同步時間kΔt
,而據以測得第一參考電壓V1
(k)、V1
(k-1)、V1
(k-2)與第一參考電流I1
(k)、I1
(k-1)。另一方面,第二量測模組21也接收該同步時間,而據以測得第二參考電壓V2
(k)、V2
(k-1)、V2
(k-2)與第二參考電流I2
(k)、I2
(k-1)。
步驟81:因子產生單元61產生一組因子,包括了第一阻抗因子ZE
、第二阻抗因子YE
、電感因子LE
,與電容因子CE
。產生方式為:使輸電線的傳播常數γ與總長W相乘,再乘上特徵阻抗Zc,而得到第一阻抗因子ZE
;使輸電線的傳播常數γ與總長W相乘,再除以兩倍的特徵阻抗Zc,而得到第二阻抗因子YE
;取出第一阻抗因子ZE
的虛部,再除以角頻率ω1
來得到電感因子LE
;及取出第二阻抗因子YE
的虛部,再除以角頻率ω1
來得到電容因子CE
。
步驟82:第一電流運算模組62在式(4)的基礎下,以因子YE
、CE
來分別調整第一參考電流I1
(k)、I1
(k-1),而產生一第一因子電流Iz1_E
(k)、Iz1_E
(k-1)。
詳細來說,本例的實施態樣是:先藉由一穩態單元SU算出V1
(k)和V1
(k-1)的平均結果並放大YE
倍,再藉由一暫態單元TU算出V1
(k)和V1
(k-1)兩個相減除以Δt
的結果並放大CE
倍,然後再利用一擷取單元PU使電流I1
(k)扣除穩態單元SU與暫態單元TU的輸出,而得到第一因子電流Iz1_E
(k)。且以類似的方式由V1
(k-1)、V1
(k-2)和I1
(k-1)算出Iz1_E
(k-1)。
步驟83:第二電流運算模組63在式(7)的基礎下,以因子YE
、CE
來分別調整第二參考電流I2
(k)、I2
(k-1),而產生一第二因子電流Iz2_E
(k)、Iz2_E
(k-1)。
實施態樣類似步驟82,且較佳地與步驟82平行執行。
步驟84:係數產生單元64根據參考電壓V1
(k)、V1
(k-1)、V2
(k)、V2
(k-1)與因子電流Iz1_E
(k)、Iz1_E
(k-1)、Iz2_E
(k)、Iz2_E
(k-1),並且結合步驟81得到的所有因子,而在式(14)的基礎下,產生三個分別代表係數A、B、C的係數信號。
步驟85:求解單元65將這三個係數信號代入方程式(13)計算出兩個分別具有一實部和一虛部的可能解,並進一步選出那個虛部趨近於0的可能解,來使其實部當作定位參數dopt
。
步驟86:定位模組66以「與變電器2距離d opt ‧W
遠」的輸電線3位置當作發生故障的位置。
會選用虛部趨近於0的可能解,是因為:用以描述故障位置F的「距離d opt ‧W
」必定是一個實數,故此參數dopt
的虛部肯定較佳為0,礙於第二較佳實施例是以近似值為出發點,所以選擇虛部趨近於0者即可。
綜上所述,前述實施例中,該等運算模組52~53、55~56、62~63導入了動態相量描述方式,使逼近模組57與求解單元65得以在保留暫態成分的條件下算出定位參數dopt
,所以故障定位精確度比習知佳,且所使用的電路也比DFT單純,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100...三相電力系統
200...全球定位衛星系統
1、2...變電器
11...第一量測模組
21...第二量測模組
3...輸電線
5、6...故障定位器
50...運算裝置
51...設定單元
52、62...第一電流運算模組
53...第一電壓運算模組
55、63...第二電流運算模組
56...第二電壓運算模組
57...逼近模組
572...演算單元
573...判斷單元
58、66...定位模組
59...阻抗計算單元
61...因子產生單元
64...係數產生單元
65...求解單元
SU...穩態單元
TU...暫態單元
PU...擷取單元
C1(d)、C2(d)...電容
G1(d)、G2(d)...電導
L1(d)、L2(d)...電感
R1(d)、R2(d)...電阻
Y1(d)、Y2(d)...第二阻抗
Z1(d)、Z2(d)...第一阻抗
70~77...第一實施例的執行步驟
731~734...求取故障電壓的步驟
761~764...逼近模組的執行步驟
80~86...第二實施例的執行步驟
圖1是一示意圖,說明輸電線在兩變電器間發生了故障;
圖2是一方塊圖,說明第一變電器與故障位置間的等效電路;
圖3是一電路圖,說明故障位置與第二變電器間的等效電路;
圖4是一方塊圖,說明本發明故障定位器之第一較佳實施例;
圖5是一流程圖,說明本發明故障定位方法之第一較佳實施例;
圖6是一流程圖,說明求得故障電壓的流程;
圖7是一流程圖,說明逼近模組的執行步驟;
圖8是一方塊圖,說明本發明故障定位器之第二較佳實施例;及
圖9是一流程圖,說明本發明故障定位方法之第二較佳實施例。
11...第一量測模組
21...第二量測模組
5...故障定位器
50...運算裝置
51...設定單元
52...第一電流運算模組
53...第一電壓運算模組
55...第二電流運算模組
56...第二電壓運算模組
57...逼近模組
572...演算單元
573...判斷單元
58...定位模組
59...阻抗計算單元
SU...穩態單元
TU...暫態單元
PU...擷取單元
Claims (14)
- 一種故障定位方法,適用於為聯繫一第一變電器和一第二變電器間的一輸電線,計算出一故障位置,包含以下步驟:(A)分別量測於該第一變電器處的一第一參考電壓與一第一參考電流和該第二變電器處的一第二參考電壓與一第二參考電流;(B)設定一故障參數的初始值,該故障參數是該故障位置與該第二變電器的距離之於該輸電線總長的比例;(C)基於該輸電線的一總長、一特徵阻抗和一傳播常數以及該故障參數,得到一第一組阻抗,該第一組阻抗表示了位於該故障位置與該第一變電器之間的該輸電線的等效電路模型;(D)利用該第一參考電壓和該第一參考電流和該第一組阻抗得到一第一故障電壓;(E)基於該輸電線的總長、該特徵阻抗和該傳播常數以及該故障參數,得到一第二組阻抗,該第二組阻抗表示了位於該故障位置與該第二變電器之間的輸電線的等效電路模型;(F)利用該第二參考電壓、該第二參考電流和該第二組阻抗得到一第二故障電壓;(G)計算該第一、第二故障電壓的差值,並利用該差值來更新該故障參數,並基於更新後的故障參數重複步驟(C)~(G),直到更新後的故障參數使該第一、第二故障電壓趨於接近;及(H)利用更新完成的該故障參數求出該故障位置。
- 根據申請專利範圍第1項所述之故障定位方法,其中,該第一組阻抗包括一跨接於該故障位置與該第一變電器之間的第一阻抗及一跨接於該第一變電器與地間的第二阻抗,且該第二阻抗具有一電容;而步驟(D)是使該第一參考電流扣除流到該第二阻抗的電流,以求出流經該第一阻抗的電流,進而得到該第一故障電壓,其中流到該第二阻抗的電流包含有該電容的跨壓變化。
- 根據申請專利範圍第1項所述之故障定位方法,其中,該第一組阻抗包括一跨接於該故障位置與該第一變電器之間的第一阻抗及一跨接於該第一變電器與地間的第二阻抗,且該第一阻抗具有一電感;且步驟(D)是使該第一參考電壓扣除該第一阻抗的壓降來得到該第一故障電壓,其中該第一阻抗的壓降包含有流經該電感的電流變化。
- 根據申請專利範圍第1項所述之故障定位方法,其中,步驟(D)更利用相關一比較參數的第一組阻抗,得到一第一比較電壓,且步驟(F)更利用相關該比較參數的第二組阻抗,得到一第二比較電壓;步驟(G)則計算該第一、第二故障電壓的差值,並計算該第一、第二比較電壓的差值,來逼近出一逼近後參數。
- 根據申請專利範圍第4項所述之故障定位方法,其中,當該逼近後參數與該故障參數的差異不小於一誤差容忍值,以該逼近後參數當作下一個故障參數,來重複步驟(C)~(G);當該逼近後參數與該故障參數的差異小於該誤差容忍值,則以該逼近後參數來更新該故障參數。
- 根據申請專利範圍第1項所述之故障定位方法,其中,步驟(A)在目前取樣時間、前一取樣時間以及前二取樣時間,量測出該第一參考電壓和該第二參考電壓;且步驟(D)和(F)是根據該三個取樣時間的該等參考電壓,來分別計算出該第一故障電壓和該第二故障電壓。
- 根據申請專利範圍第1項所述之故障定位方法,其中,步驟(H)是將該故障參數乘上該輸電線的總長,以得到該故障位置距離該第二變電器的距離。
- 一種故障定位方法,適用於為聯繫一第一變電器和一第二變電器間的一輸電線,計算出一故障位置,包含以下步驟:(A)分別量測於該第一變電器處的一第一參考電壓與一第一參考電流和該第二變電器處的一第二參考電壓與一第二參考電流;(B)基於該輸電線的一總長、一特徵阻抗和一傳播常數,得到一組因子,該組因子表示了位於該故障位置與該第一變電器之間的該輸電線的等效阻抗相對於一故障參數的比例,且該故障參數是該故障位置與該第二變電器的距離之於該輸電線總長的比例;(C)基於該等參考電壓、該等參考電流以及該組因子,計算出滿足一第一故障電壓等於一第二故障電壓的故障參數,其中該第一故障電壓是指該故障位置處基於該第一參考電壓的電壓,該第二故障電壓是指該故障位置處基於該第二參考電壓的電壓;及(D)利用該故障參數求出該故障位置。
- 根據申請專利範圍第8項所述之故障定位方法,其中,步驟(C)會為一代表該第一故障電壓等於該第二故障電壓的函數,計算多個分別具有一實部和一虛部的可能解,並取出那個虛部趨近於零的可能解,來使其實部當作該故障參數。
- 根據申請專利範圍第9項所述之故障定位方法,其中,步驟(C)所根據的該函數相關於該第一參考電壓於二個取樣時間的電壓變化,且相關於該第二參考電壓於二個取樣時間的電壓變化。
- 根據申請專利範圍第9項所述之故障定位方法,其中,該組因子包括一第一阻抗因子及一第二阻抗因子,且該第二阻抗因子具有一電容因子,而步驟(C)包括以下子步驟:(c-1)利用該第一參考電壓、該第一參考電流以及該第一阻抗因子和該電容因子來調整該第一參考電流,而得出一第一因子電流;(c-2)利用該第二參考電壓、該第二參考電流以及該第二阻抗因子和該電容因子來調整該第二參考電流,而得出一第二因子電流;及(c-3)以該函數來計算該故障參數,且該函數受該等因子電流控制。
- 根據申請專利範圍第11項所述之故障定位方法,其中,步驟(C)所根據的該函數受控於該第一因子電流於二個取樣時間的變化,且受控於該第二因子電流於二個取樣時間的變化。
- 根據申請專利範圍第8項所述之故障定位方法,其中,步驟(A)在目前取樣時間、前一取樣時間以及前二取樣時間,量測出該第一參考電壓和該第二參考電壓;且步驟(C)是根據該三個取樣時間的該等參考電壓,來計算出該故障參數。
- 根據申請專利範圍第8項所述之故障定位方法,其中,步驟(D)是將該故障參數乘上該輸電線的總長,以得到該故障位置距離該第二變電器的距離。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW98144186A TWI383162B (zh) | 2009-12-22 | 2009-12-22 | Fault location method |
Applications Claiming Priority (1)
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| TW98144186A TWI383162B (zh) | 2009-12-22 | 2009-12-22 | Fault location method |
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| TW201122503A TW201122503A (en) | 2011-07-01 |
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- 2009-12-22 TW TW98144186A patent/TWI383162B/zh not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201122503A (en) | 2011-07-01 |
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