EP-4343344-B1 - METHOD FOR FAULT LOCATION IN AN ELECTRICAL DISTRIBUTION NETWORK

Inventors

• SALHAB, Elie
• CROTEAU, DOMINIQUE
• LEBOURG, Quentin
• PETIT, MARC
• LE, Trung Dung

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20230920

Claims (10)

1. A method for locating a fault affecting a phase of a faulted feeder in an electrical distribution network, comprising the following steps: - obtaining an electrical signal at the time of the fault, the electrical signal being measured (MES) at a source substation (PS) of the network solely for the faulty feeder; - examining sections (TR1, TR2, TR3, TR4, TRn) of the faulty feeder, each section having a head and a tail, and the examination of a section comprising: ∘ based on the obtained electrical signal, estimating a fault current at the tail of the section and calculating a distance of the fault from the head of the section; ∘ calculating a deviation between the calculated distance and a length separating the head from the tail of the section; and ∘ based on said difference, determining whether or not a fault location solution is identified.
2. A method according to claim 1, wherein the step of obtaining an electrical signal at the time of the fault comprises obtaining, at the source substation, measurements of the currents and voltages for the three phases of the faulted feeder and applying a Fortescue transformation to the measurements to obtain values of symmetrical components at the source substation.
3. A method according to claim 2, wherein the examination of a section comprises using a matrix model of the network to estimate, based on the values of the symmetrical components at the source substation: - the voltage and current of the phase affected by the fault at the head of the section; - a zero-sequence current at the head of the section; and - the symmetrical components upstream and downstream of the section's tail.
4. A method according to claim 3, wherein the estimation (CAL1, CAL2, CAL3) of the fault current is performed based on the symmetrical components upstream and downstream of the tail of the section, and wherein the calculation of the distance of the fault from the head of the section is performed based on the voltage and current of the faulty phase at the head of the section, the zero-sequence current at the head of the section, and the estimated fault current.
5. A method according to claim 4, wherein the estimation of the fault current is performed based on the symmetrical zero-sequence components upstream and downstream of the fault.
6. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the examination of a section further comprises estimating a fault resistance based on the voltage and current of the faulty phase at the head of the section, the zero-sequence current at the head of the section, the estimated fault current, and the estimated distance of the fault.
7. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the network is a compensated neutral network, further comprising: - estimating, for each section of the faulted feeder for which a fault location solution is identified, a first fault resistance at a fundamental frequency of the network and a second fault resistance at a dominant frequency of transient oscillations upon the occurrence of the fault; - locating the fault based on the fault location solution identified for the section exhibiting the smallest difference between the first and second fault resistances.
8. A computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to implement the method according to one of claims 1 to 7.
9. Apparatus for locating a fault in an electrical distribution network, comprising a processor configured to implement the method according to one of claims 1 to 7.
10. An electrical substation, comprising an apparatus according to claim 9.

Description

DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est celui des réseaux électriques de distribution d'électricité et plus précisément les réseaux HTA (pour « Haute Tension A », typiquement entre 1kV et 50kV). L'invention concerne plus particulièrement la localisation de défauts monophasés dans de tels réseaux. TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les réseaux HTA sont des réseaux intermédiaires entre les réseaux de Transport HTB (Haute Tension niveau B) et les réseaux BT (Basse Tension) qui arrivent chez les particuliers. Contrairement aux réseaux HTB qui sont des réseaux maillés, les réseaux HTA sont des réseaux exploités de manière arborescente. Chaque "départ" (partie du réseau constituant un arbre) est alimenté depuis un seul point d'alimentation situé dans un poste de transformation HTB/HTA dit "poste source". Il comporte des transformateurs HTA/BT qui sont les points de livraison au réseau BT. Ces réseaux deviennent de plus en plus souterrains. Or la localisation d'un défaut affectant un câble enterré nécessite une précision élevée (au mètre près) pour pouvoir creuser le sol au bon endroit et effectuer la réparation du câble. Ces câbles sont alimentés par des postes sources HTB/HTA dont le neutre est mis à la terre soit par une résistance constante (neutre impédant) soit par une bobine réglable en parallèle avec une résistance (neutre compensé). Sur les réseaux français principalement souterrains (fortement câblés), le neutre impédant est utilisé. Les paramètres de ces câbles sont généralement mal estimés ou bien négligés, ce qui conduit à des erreurs de localisation de défaut. Sur les réseaux à neutre compensé (constitués généralement d'une partie aérienne et d'une partie souterraine), cette localisation devient encore plus difficile à cause de la faible amplitude du courant de défaut à la fréquence industrielle (50 Hz). De plus, ces réseaux comportent de nombreuses ramifications (spécifiquement pour les réseaux ruraux) et il faut donc déterminer dans quelle ramification se situe le défaut. Une solution adoptée par le gestionnaire du réseau est de déployer des indicateurs de passage de défauts en différents endroits du réseau afin d'identifier une zone restreinte dans laquelle se situe le défaut. Cependant, certains indicateurs ne fonctionnent pas correctement (contraintes environnementales, paramétrage) et restent trop coûteux pour envisager de les déployer/remplacer massivement en différents endroits du réseau. Il est donc nécessaire de disposer d'une technique permettant de localiser très finement un défaut souterrain pour les deux types de réseau (neutre impédant et neutre compensé). De plus, pour les réseaux compensés et fortement ramifiés, il est nécessaire de pouvoir identifier la bonne ramification en défaut sans devoir installer de nouveaux indicateurs de passage de défaut ni ajouter des mesures dispersées dans différents endroits du réseau. Certaines études portant sur des réseaux à neutre impédant considèrent des hypothèses simplificatrices ce qui rend l'estimation des paramètres du réseau et la localisation du défaut imparfaites. De plus, afin d'estimer le courant de défaut, ces études nécessitent de réaliser des mesures en tête de chaque départ du poste source ainsi qu'au niveau du point neutre du poste source, ou bien d'appliquer des approximations permettant de simplifier le modèle du réseau. On pourra à cet égard se référer à : R. Marguet and B. Raison, "Fault distance localization method for heterogeneous distribution networks," 2014 IEEE PES General Meeting | Conference & Exposition, 2014, pp. 1-5, doi: 10.1109/PESGM.2014.6939025;T. D. Le and M. Petit, "Earth fault location based on a Modified Takagi Method for MV distribution networks," 2016 IEEE International Energy Conference (ENERGYCON), 2016, pp. 1-6, doi: 10.1109/ENERGYCON.2016.7513910. Le brevet FR 3 028 620 B1 expose quant à lui une technique de localisation dans un réseau à neutre compensé qui utilise un seul point de mesure et une fréquence d'échantillonnage de 10 MHz. Mais, d'une part, la valeur de cette fréquence exige des équipements de mesure assez puissants indisponibles dans les postes sources actuels. Et, d'autre part, cette technique fournit plusieurs solutions pour un même défaut et les erreurs de localisation, qui dépassent la précision d'un mètre, sont non négligeables. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour objectif de proposer une technique qui, au moyen de mesures réalisées uniquement en tête du départ en défaut, puisse permettre de localiser très finement le défaut et ce pour les différents régimes de neutre. A cet effet, l'invention concerne un procédé de localisation d'un défaut affectant une phase d'un départ en défaut d'un réseau de distribution électrique, comprenant les étapes d'obtention d'un signal électrique au moment du défaut, le signal électrique étant mesuré à un poste source du réseau uniquement pour le départ en défaut, et d'examen de tronçons du départ en défaut, chaque tronçon ayant une tête et une queue. L'exam