錢永亮

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鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的區(qū)外故障測距延拓方法研究

錢永亮

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司文山供電局，云南 文山壯族苗族自治州 663000）

針對(duì)鏈?zhǔn)骄W(wǎng)的所有線路利用單端法或雙端法進(jìn)行故障定位，并針對(duì)傳統(tǒng)測距法存在局限性的問題，提出一種針對(duì)鏈?zhǔn)骄W(wǎng)的行波測距范圍延拓方法。通過一臺(tái)行波測距裝置獲得的線路區(qū)外故障初始波頭和故障點(diǎn)反射波波頭實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈?zhǔn)骄W(wǎng)的準(zhǔn)確測距。

鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)；故障測距；延拓方法；行波

1 概述

輸電線路發(fā)生故障后快速、準(zhǔn)確地確定線路故障位置，有助于減輕現(xiàn)場運(yùn)維人員的巡線負(fù)擔(dān)，縮短故障修復(fù)時(shí)間，減少系統(tǒng)停電損失，有效保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

現(xiàn)行的故障測距方法主要有故障分析法、阻抗法和行波法。行波法是利用故障行波在母線與故障點(diǎn)之間的傳播時(shí)間來測定故障距離，其測距精度較高，適用范圍較廣。當(dāng)線路發(fā)生故障后行波測距裝置能夠?qū)λO(jiān)測的各條線路進(jìn)行測距，然而對(duì)于鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，若在輸電線路的各端均裝設(shè)行波測距裝置，對(duì)鏈?zhǔn)骄W(wǎng)的所有線路利用單端法或雙端法進(jìn)行故障定位，勢必增加測距成本，還將不可避免受到兩種測距方法局限性的影響。

因此，需要探索一種針對(duì)鏈?zhǔn)骄W(wǎng)的行波測距范圍延拓方法，通過一臺(tái)行波測距裝置獲得的線路區(qū)外故障初始波頭和故障點(diǎn)反射波波頭實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈?zhǔn)骄W(wǎng)的準(zhǔn)確測距。

2 鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的區(qū)外故障測距延拓方法

在鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的一端裝設(shè)行波測距裝置采集量測端獲得的下級(jí)線路故障時(shí)的故障初始行波和故障點(diǎn)反射波，通過行波測距理論以及經(jīng)驗(yàn)波速進(jìn)行故障定位，克服鏈?zhǔn)捷旊娋€路未被監(jiān)測線路的故障測距困難和雙端行波法運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)。鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的區(qū)外故障測距延拓方法是：三個(gè)變電站組成的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測距裝置，當(dāng)未被行波測距裝置監(jiān)測的輸電線路NP發(fā)生故障后，利用行波測距裝置采集健全線路MN中靠近母線M側(cè)量測端TA1的電流行波，并分別記錄故障初始行波和故障點(diǎn)反射波通過健全線路MN傳播到TA1的時(shí)間，再求其時(shí)間差?，最后結(jié)合測距理論以及經(jīng)驗(yàn)波速計(jì)算故障距離.具體步驟如下。

2.1 故障波頭時(shí)間差的求取

對(duì)由三個(gè)變電站組成的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測距裝置，當(dāng)未被行波測距裝置監(jiān)測的輸電線路NP發(fā)生故障后，故障初始行波到達(dá)母線N后發(fā)生透射和反射，透射行波沿健全線路MN繼續(xù)傳播，反射行波到達(dá)故障點(diǎn)后又發(fā)生反射并經(jīng)母線N透射到健全線路MN上，因此健全線路MN的量測端TA1能感受到來自故障點(diǎn)的初始行波和故障點(diǎn)反射波，根據(jù)電流行波圖找出故障初始行波到達(dá)母線N端并經(jīng)母線N透射到健全線路MN后，量測端TA1獲得的故障波頭時(shí)間，記為1；故障點(diǎn)反射波經(jīng)母線N透射到健全線路MN時(shí)，量測端TA1獲得的故障波頭時(shí)間記為2，求取其時(shí)間差為：

?=1－2. （1）

式（1）中：1為量測端TA1獲得的故障初始行波到達(dá)母線N端并經(jīng)母線N透射到健全線路MN的故障波頭時(shí)間；2為量測端TA1獲得的故障點(diǎn)反射波到達(dá)母線N端并經(jīng)母線N透射到健全線路MN后量測端TA1獲得的故障波頭時(shí)間。

2.2 鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的故障定位

根據(jù)公式（1）計(jì)算故障距離如下：

=·?/2. （2）

式（2）中：為故障點(diǎn)距離母線的距離；為波速。

3 應(yīng)用實(shí)例及分析

3.1 應(yīng)用實(shí)例1

由3個(gè)變電站M、N、P組成的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)如圖1所示，健全線路MN的長度=90 km，故障線路NP=120 km。假設(shè)線路NP距離母線N端40 km處發(fā)生A相接地故障，故障初始角為60°，過渡電阻為10 Ω，采樣率為1 MHz。

應(yīng)用實(shí)例1線路NP故障時(shí)TA1檢測到的電流行波如圖2所示。根據(jù)圖2找出故障波頭對(duì)應(yīng)的時(shí)間1=0.265 071 s，2=0.265 34 s；求故障波頭時(shí)間差?=1－2=0.000 269 s，為經(jīng)驗(yàn)波速，大小為2.98×108m/s；最后利用公式（2）計(jì)算故障距離=·?/2= 40.081 km。

3.2 應(yīng)用實(shí)例2

由三個(gè)變電站M、N、P組成的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，健全線路MN的長度=90 km，故障線路NP=120 km。假設(shè)線路NP距離母線N端100 km處發(fā)生A相接地故障，故障初始角為90°，過渡電阻為10 Ω，采樣率為1 MHz。

應(yīng)用實(shí)例2線路NP故障時(shí)TA1檢測到的電流行波如圖3所示。根據(jù)圖3找出故障波頭對(duì)應(yīng)的時(shí)間1=0.265 333 s，2=0.266 001 s，故障波頭時(shí)間差?=1－2=0.000 668 s，為經(jīng)驗(yàn)波速，大小為2.98×108m/s，最后利用公式（2）計(jì)算故障距離=·?/2= 99.532 km。所提出的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)區(qū)外故障測距延拓方法只需在鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的一端安裝檢測設(shè)備，克服了未被監(jiān)測線路的故障測距困難和雙端行波法運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)，降低了建設(shè)成本。此外，此方法不受故障瞬時(shí)性以及故障電阻變化等因素的影響，測距結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

圖1 鏈?zhǔn)骄W(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 應(yīng)用實(shí)例1線路NP故障時(shí)TA1檢測到的電流行波圖

圖3 應(yīng)用實(shí)例2線路NP故障時(shí)TA1檢測到的電流行波圖

4 總結(jié)

利用回路電流故障主導(dǎo)波頭時(shí)差的輸電線路故障行波定位方法，算法基于單測點(diǎn)獲得的回路行波信息，兼具無需對(duì)側(cè)通訊與時(shí)間同步以及故障首波頭易標(biāo)定的優(yōu)勢，且對(duì)特定拓?fù)湫问侥軐?shí)現(xiàn)測距范圍延拓，但是測距精度與現(xiàn)場線路長度和波速的精確度有關(guān)，雖然現(xiàn)場自動(dòng)實(shí)現(xiàn)存在一定難度，但是根據(jù)回路波頭時(shí)間差的方法可以進(jìn)行測距范圍的延拓。

對(duì)于鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，可以利用上一級(jí)輸電線路的行波測距裝置對(duì)下一級(jí)線路的故障進(jìn)行初步粗測，由于行波在母線處會(huì)受到多條線路折射和母線雜散電容的影響，損失了大量能量，被行波測距裝置捕捉到時(shí)，可能波頭已經(jīng)衰減或畸變較為嚴(yán)重，但是在波頭未完全消失殆盡的情況下，依然有利用行波測距裝置進(jìn)行測距的可能性。

［1］高效海，蘇曉龍.一種新的單端行波測距方法［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（12）：87-91.

［2］桑亞平.基于行波法的輸電線路故障測距方法的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

2095－6835（2018）23－0017－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.017

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕