陳全民,張少保,詹欣圳

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司,福建 龍巖 364000）

剖析配電混合線路雙端行波故障測(cè)距技術(shù)

陳全民,張少保,詹欣圳

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司,福建 龍巖 364000）

在本文中筆者認(rèn)為，可以對(duì)線路故障所引發(fā)的暫態(tài)行波加以利用，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)配電價(jià)架空線以及電纜混合線路單相接地。同時(shí)，筆者也對(duì)故障剛剛發(fā)生時(shí)的行波模分量的暫態(tài)特征進(jìn)行了研究和分析，經(jīng)過(guò)分析筆者發(fā)現(xiàn)，即使中性點(diǎn)單相接地故障發(fā)生后，線路的穩(wěn)態(tài)線電壓總體上沒(méi)有發(fā)生變動(dòng)，但是它的故障暫態(tài)進(jìn)程依然會(huì)形成行波線模分量。在這種情況下，就可以采用一些參數(shù)較為穩(wěn)定的分量來(lái)作為測(cè)量信號(hào)。

配電混合線路；雙端行波；故障；測(cè)距技術(shù)

0 引言

在目前階段，中性點(diǎn)非有效的方式是我國(guó)中壓配電網(wǎng)主要采用的運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式線路復(fù)雜，架空線和電纜混合線路混合起來(lái)是最常見的方式。在線路形成單相接地的故障的情況下，電流就會(huì)變得十分微弱，此時(shí)電弧也會(huì)變得不穩(wěn)定，這就給定位故障點(diǎn)造成了很大的困難。如果發(fā)生短路，甚至?xí)斐赏ｋ姡蠊謬?yán)重。所以，快速精準(zhǔn)地對(duì)線路的故障進(jìn)行定位可以大幅提高供電的穩(wěn)定性，同時(shí)還能夠有效減少停電損失。

1 通過(guò)雙端測(cè)距法來(lái)實(shí)現(xiàn)故障距離的測(cè)量

1.1 行波傳播特點(diǎn)

通常，配點(diǎn)架空線與地下電纜波阻抗擁有著不同的大小和特性，行波在混合的線路的連接處通常會(huì)發(fā)生一定的折射。首先會(huì)以某個(gè)架空線處為出發(fā)點(diǎn)，將正向的電壓入射波傳輸出去，通過(guò)電纜的傳輸輸送至另外的架空線，把這個(gè)狀態(tài)下的入射波到達(dá)A點(diǎn)的時(shí)刻記為t=0，忽略掉某些因素的影響，則另外一個(gè)點(diǎn)的正向電壓行波可以通過(guò)量化的公式計(jì)算出來(lái)。通過(guò)分析筆者發(fā)現(xiàn)，混合線路中，行波的傳播會(huì)產(chǎn)生極其復(fù)雜的折射和反射。而如果將遠(yuǎn)端行波的影響也考慮在內(nèi)的話，則會(huì)產(chǎn)生更加復(fù)雜的傳播過(guò)程。

1.2 利用雙端行波測(cè)距法

上文中已經(jīng)提到，行波運(yùn)動(dòng)的有機(jī)過(guò)程較為復(fù)雜，所以僅僅取某一段的距離是無(wú)法測(cè)量出故障點(diǎn)的反射波的，所以工作人員不能只是通過(guò)單端行波去測(cè)距法，這時(shí)就有必要引入雙端測(cè)距法對(duì)故障波進(jìn)行檢測(cè)。它只需要對(duì)故障剛剛發(fā)生時(shí)的行波到達(dá)兩端線路的準(zhǔn)確時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，而不需要去考慮折射波和反射波，因此它所得出的測(cè)距結(jié)果相對(duì)來(lái)說(shuō)是非?？煽康?。因此在故障測(cè)距當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加雙端行波測(cè)距法的比例。

2 以時(shí)間中點(diǎn)為基礎(chǔ)的故障搜索算法

固有的雙端行波測(cè)距有著嚴(yán)格的使用背景，它適合應(yīng)用于波速恒定的線路之中，因此對(duì)于波速漸變的配電混合線路來(lái)說(shuō)，它的適用性就大大減弱。曾經(jīng)有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，可以通過(guò)波速單一化的方式來(lái)盡量減小波速漸變的影響，但是這種說(shuō)法不具備量化的條件，因此有時(shí)可能不被現(xiàn)場(chǎng)工作人員所理解。線路的介質(zhì)能夠很大程度上影響到行波的運(yùn)動(dòng)速度，而且一定程度上也與線路的介質(zhì)性質(zhì)有著不可分割的聯(lián)系。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的線路參數(shù)相對(duì)保持恒定的狀態(tài)時(shí)，則運(yùn)動(dòng)的波速也基本上保持恒定。因此對(duì)于架空線和混合線路來(lái)說(shuō)，只需得知其具體的結(jié)構(gòu)，同時(shí)掌握一定的行波的波速，即可得出行波在混合線路當(dāng)中經(jīng)過(guò)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間。同理，也只需要得知具體結(jié)構(gòu)，能夠知道行波在線路一段運(yùn)動(dòng)到另外一段A點(diǎn)所要花費(fèi)的總時(shí)長(zhǎng)，這樣一來(lái)通過(guò)距離的計(jì)算也就可以對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位。也正是因?yàn)榍懊嫠岬竭^(guò)的理論在做支撐，所以筆者才能夠提出以時(shí)間中點(diǎn)為基礎(chǔ)的故障搜索新算法，通過(guò)這種算法就能夠改善波速的漸變問(wèn)題。第一步，應(yīng)該首先定義架空線，并確定出混合線路的時(shí)間中點(diǎn)。所謂時(shí)間中點(diǎn)，也就是從該點(diǎn)出發(fā)，行波的信號(hào)移動(dòng)至兩個(gè)端點(diǎn)所要花費(fèi)的時(shí)間相等；與此相對(duì)應(yīng)的概念是距離中點(diǎn)，也就是距線路兩端長(zhǎng)度相等的點(diǎn)。在輸電線路當(dāng)中，線路的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，行波信號(hào)到達(dá)兩端時(shí)間相等，則說(shuō)明兩個(gè)中點(diǎn)重合；對(duì)于混合線路來(lái)說(shuō)，線路結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，行波運(yùn)動(dòng)至兩端時(shí)間不對(duì)等，兩點(diǎn)不重合。然后根據(jù)一系列復(fù)雜的運(yùn)算和推測(cè)，隨州初步判斷故障發(fā)生的地段，最后計(jì)算出參量，以及行波在架空線中運(yùn)動(dòng)既定時(shí)間之后所到達(dá)的位置，那個(gè)位置就是故障點(diǎn)。

3 行波測(cè)距信號(hào)的選擇

3.1 行波反射規(guī)律

通常情況下，母線的出線回路數(shù)直接決定著行波是否會(huì)發(fā)生反射和折射。而筆者在分析時(shí)某種程度上忽略了線路末端分布電容的影響。有些配電系統(tǒng)采取單母線配置，這樣一來(lái)，一旦某條線路上的某個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生故障，則從這條線路通往母線觀察的波阻抗則會(huì)變成所有其他沒(méi)有發(fā)生故障的線路的并聯(lián)。行波發(fā)送至末端時(shí)，通常情況下會(huì)產(chǎn)生一定程度上的折射或者是反射。當(dāng)故障線路的末端不存在其他出線時(shí)，電流波幾乎無(wú)法被檢測(cè)到，而即使檢測(cè)到了電壓波，其當(dāng)量也相當(dāng)于入射波的兩倍；當(dāng)故障的線路末端出線數(shù)較少的時(shí)候，就能夠同時(shí)檢測(cè)到電流波和電壓波，且兩者的幅值都較??；反之，如果故障線路的末端出線數(shù)較多，則檢測(cè)到的電流波幅值就會(huì)很大，相反電壓波的幅值反而減小。

3.2 行波測(cè)距信號(hào)的選擇

配電線路的末端結(jié)構(gòu)通常情況下會(huì)發(fā)生很復(fù)雜的變化，因此需要依照著行波的具體反射規(guī)律，并依照這種規(guī)律來(lái)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行選擇，以完成故障的檢測(cè)。通常情況下配電系統(tǒng)的母線端的出線會(huì)比較多，所以應(yīng)該將電流行波作為測(cè)距的信號(hào)，以形成一種綜合利用的電流和電壓行波的測(cè)距模式。

有些配電系統(tǒng)的母線端出線較多，針對(duì)這種情況就應(yīng)當(dāng)充分地利用電流行波作為測(cè)距信號(hào)。通常情況下，線路的末端往往不會(huì)產(chǎn)生其他出線，所以就需要利用電壓波，并將其作為測(cè)距信號(hào)，構(gòu)成綜合利用的電流、電壓行波信號(hào)的測(cè)距模型；對(duì)于某些特殊的母線端出線較少的配電系統(tǒng)，則其兩端都應(yīng)當(dāng)利用電壓行波作為測(cè)距信號(hào)，構(gòu)成新的測(cè)距模式；對(duì)于兩端出線都較多的配電線路，則應(yīng)當(dāng)在兩端都放置電流行波，以此為測(cè)距信號(hào)。構(gòu)成電流對(duì)電流的行波測(cè)距模式。

4 思考和結(jié)論

在中性點(diǎn)應(yīng)用行波測(cè)距法，能夠避免很多傳統(tǒng)測(cè)距方法的不足，可以更加直接、有效地尋找到故障點(diǎn)，因此也具備非常高的研究?jī)r(jià)值。中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生行波線模分量，這樣單相接地故障和相間短路故障都可以采用行波線模分量作為測(cè)距信號(hào)。在混合線路中，行波的傳播過(guò)程通常都會(huì)較為復(fù)雜，因此在故障測(cè)距時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分利用雙端測(cè)距法。此外，配電混合線路的測(cè)距技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中還有很多關(guān)鍵性的技術(shù)需要解決，因此還有很大的進(jìn)步空間。

[1]季濤,孫同景, 徐丙垠等.配電混合線路雙端行波故障測(cè)距技術(shù)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2006,26(12)：89-94.

[2]劉美榮.配電網(wǎng)混合線路測(cè)距新方法[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2012,31(08)：219-222.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.131