输电线路故障行波分析与测距探讨

输电线路故障行波分析与测距探讨

董彦辉张守财

（国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐830001）

摘要：基于输电线路故障时产生的暂态行波进行故障定位，既能满足超高压输电线路对保护装置迅速动作的速度要求，还能对故障进行精确定位，且基本不受故障类型的影响。影响行波故障测距精度的主要因素有行波的速度和行波波头准确到达时刻的标定。针对常用的行波波速确定方法——公式法和在线测量法，通过在不同线路长度、不同故障距离下的仿真分析得到相对应的行波波速，并将所得到的波速用于同一故障距离测量，通过对测距结果对比分析，找出在某种故障距离下的最优波速，从而达到提高测距精度的效果。通过仿真分析发现，在线实时测量波速在合适范围内的测距精度比固定波速的测距精度高，满足规范标准对测距误差不超过1%的要求。

关键词：输电线路；故障测距；暂态行波；行波波速

引言

经过电网改造与升级，我国的输电线路传输功率、电压等级越来越高；但由于我国地理环境复杂，输电线路所经区域跨度大、环境变化与差异大、加上季节与气候、天气与温差等的影响，给电力系统带来了诸多故障。另一方面，随着我国各地区经济提升、城市发展、生活水平改善，人们对于基础的电力供应需求也在不断上升，而有的地区却存在电力过剩，全国在总体上表现出一些剩余与紧缺现象交叉一起的现象，也就是说电力的量在地域分布极不均衡，给发电企业的发展带来了诸多负面压力，所以，需要以市场为导向积极推动电力输送与资源共享，当然由于调度范围广，所以途经各处环境复杂、故障多发，为了解决这些问题，目前已经出现了新技术，比如，行波分析与测距技术就是其中之一，可操作性强，适应范围较为普遍，值得进一步深入讨论。

1概述

高压输电线路故障测距办法主要有两类：一是阻抗法，二是行波法。阻抗法以工频电气量为根底，经过求解差分或微分方式表示的电压均衡方程式而完成故障测距，这种算法大局部是树立在一种或几种简化假定之上。而经历标明，这些假定经常带来很大的误差，经过对这些误差进行补偿或者采用多端线路数据，能够在一定水平上进步算法精度，但关于某些系统构造或故障类型，阻抗算法存在明显缺乏，如高阻接地，多电源线路，断线故障，分支线路，线路构造不固定，有时同杆、有时分杆架设的双回线，直流输电线路等。即便在阻抗算法能够运用的场所，由于受互感器误差特性和过渡阻抗等多种要素的影响，阻抗算法常常不能满足对故障测距的精度请求。行波故障测距的研讨可追溯到20世纪50年代，人们依据电压和电流故障行波在线路上有固定的传播速度这一特性，提出了多种行波故障测距办法，并分为A、B、C三品种型。其中，A型是依据故障点呈现的行波抵达母线后反射到故障点，再由故障点反射后抵达母线的时间差来测距；B型是依据故障点呈现的行波分别向两侧母线运动的时间差来完成测距；C型是故障后人为施加高频或直流信号，依据雷达原理测距，该办法还需求应用电力线载波通道，牢靠性和精确性难以满足系统请求。

2行波波速的计算方法

2.1公式计算方法

当输电线路的长度和电磁波的波长相比不能忽略时，不能采用集中参数模型，而必须使用分布参数模型。由于线路具有分布的电阻、电感、电导、电容，会导致导线上产生波过程，如果是集中参数，则无波过程。在输电线路上发生故障产生行波时，由于采用三相输电方式，各相之间存在相互耦合的现象，使分析计算困难。因此，通常采用坐标变换将相空间变为其它坐标空间，如可将三相导线时的参数解耦等效为与单导线时相同，即将相空间变换为模空间，这个空间的电压、电流称为模电压、模电流。工程实际中，通常将模量分为地模分量和线模分量。当不考虑线路的损耗和频率特性时，输电线路的线模分量和地模分量的速度计算公式分别为：

3行波波速确定方案研究

由公式（1）计算得出的固定波速，是在假定输电线路为无损线路的前提下得到的，即不考虑线路的损耗和频率特性，但实际输电线路通常情况下是有损耗的，且暂态行波一般为高频分量，是有频率特性的。因此，由该公式计算得到的波速与线路的实际波速值会有一定的偏差。由公式（3）计算得到的波速，在输电线路本身较长和区外故障发生在较远处时，由于行波衰减畸变，导致检测到的到达两侧的时间不准确，甚至存在较大的误差，此时计算的行波波速将存在较大误差。在本方案设计中，将在输电线路距离不同、区外故障发生位置不同等条件下，进行行波波速的仿真计算。线路的参数，比如单位长度的电阻、电感、电容，都在线路建设好之后就已确定给出，所以通常由公式（1）计算出来的波速将会是一个固定值，且其未考虑线路参数随运行方式改变和气候条件变化等带来的影响，故将其作为基本参考波速。由公式（3）计算得到的波速是一个实时量，它将随线路参数和运行方式等的变化而变化，因此将其作为实时测量波速。将测量波速与故障测距装置设置的整定波速进行故障测距的仿真分析，并通过对测距结果进行对比分析，找出最优波速。

结语

在新的深化变革政策与向现代化的企业化开展之路的双重背景下，应该以可持续开展理念为指导，坚持与时俱进、因时制宜，应用一些新型的技术，如本文所讨论的行波剖析与测距办法，进步对输电线路故障的诊断与定位，为抢修争取时间，俭省维修本钱，及时恢复电力供给，促进整体配电网络的安全运转，提升配电网络、供电网络整体程度的进步；最重要的是经过这些新型技术能够推进我国配电网改造的晋级优化，能够减少因电网故障形成的安全事故，为检修与故障扫除提供足够的时间；如此，才有可能真正使民众的用电需求到达满足，完成更大范围的资源共享能够使电力企业的供电才能与程度到达优质化、均质化，完成双赢，并走向可持续开展之路。

参考文献：

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