新型行波故障测距装置在智能变电站中的应用

1、    新型行波故障测距装置在智能变电站中的应用    王道熠摘 要：智能变电站是建设智能电网的重要组成部分，由于现有书店线路行波测距装置应用到智能变电站中存在行波故障信息提起等严重问题，通过应用新型行波故障测距装置，解决电子式互感器中提取行波故障信息的难题，有利于促进智能电站管理水平的提升。本文简单探讨新型行波故障测距装置在智能变电站中的应用。关键词：智能变电站；新型行波故障测距装置；行波故障中图分类号： o434.19 文献标识码： a一.引言随着iec61850标准的提出和智能电子设备的采用，使得智能变电站的建设成为现实。目前我国正在大力推进智能变

2、电站的建设，智能变电站已成为管理、应用的重点研究对象。在智能变电站中，由于设备运行方式和常规变电站不同，原有设备无法正常工作，需要进行改进。输电线路行波测距装置就存在类似的问题。二智能变电站故障测距系统概述1.智能电网故障测距系统构成。智能电网故障测距系统的构成与现有测距系统类似，由变电站内的测距终端装置及测距主站构成。测距终端装置负责数据的采集、发送，测距主站完成计算、信息发布等功能。测距主站可以就地配置也可配置在远方，配置远方主站更有利于后期维护与管理。测距终端装置和测距主站均就地配置时，一般统称为测距装置。2.智能变电站故障测距装置为了符合智能变电站各项技术要求，智能变电站故障测距装置必

3、须做出较大改动，与传统变电站故障测距装置的区别见（图1，图中为多媒体短信服务，为通用面向对象的变电站事件），体现在以下几点：（1）数据的就地采集；（2）装置的标准通信；（3）算法程序改进，主要体现在增加阻抗法测距及过渡电阻估算等功能。3. 行波法故障测距的原理及分类近年来，全国电网逐渐升级换代，变电站容量不断增大，作为各变电站间能量传输的通道，高压输电线路在电力系统中地位显得越来越重要，高压输电线路的可靠性相对整个电网的安全运行也具有越来越重要的作用。随着电压等级从超高压到特高压不断发展，电力系统对电网安全运行的要求越来越高，输电线路发生故障后的影响也将会越来越大，对线路修复的准确性和快速性也

4、提出了更高的要求。准确快速的故障测距可有效帮助修复线路，保证线路可靠供电，从而保证整个电网的安全稳定运行，最大程度降低线路故障对整个电力系统造成的威胁，以及对国民经济和人民生活带来的综合损失。行波即线路中传播的电磁波。当输电线路发生故障时，故障点处会产生从基频到很高频率的暂态行波，暂态行波沿输电线向两端传播，在线路末端母线、故障点等波阻抗不连续的点处会发生反射和折射。经过反射和折射行波的极性会发生改变，频率会发生突变，根据这些变化量可以测量出行波到达这些点的时刻。利用线路长度，行波到达测量点的时刻以及行波传播的速度可以计算出故障点所在的位置。按照检测行波的方式，将行波测距法分为四类，a型、b型

5、、c型和d型。a型只在线路一端安装测量装置，检测行波到达测量端的时刻。它需要检测两种行波。一是由故障点产生第一次传播到测量端的行波，称为初始行波；二是由初始行波经测量端母线反射后到达故障点，再由故障点反射传输到测量端的行波，称为故障点反射波。根据这两种波到达检测端的时间差计算故障点的位置。将只在线路一端检测数据的方法称为单端法。d型需要在线路两端安装测量装置，检测从故障点传输到两个测量端的第一个行波。将在线路两端检测数据的方法称为双端法。b型和c型根据雷达原理制成，需要附加设备脉冲或信号发生器，在线路发生故障后，施加高频或直流信号，然后在检测端检测施加信号初始波和故障点反射波到达各个检测端的时

6、刻即与a型和d型类似。近年，提出e和f型测距方法，e和f型测距方法通过检测故障线路分合闸时产生的暂态行波实现测距。这种方法易受保护动作影响，对于瞬时性故障可能分合闸时故障已经消失，无法找出故障点，对于线路存在的隐患不能及时查找出来。另外根据故障行波的物理性质，有电压行波法和电流行波法。根据获取故障行波的方式又可分为单端法和双端法。三. 行波的优越性现有继电保护设备中故障测距方式有2种：工频阻抗计算法和行波分析计算法。两种方法的区别在于采用的原理不同，前者采用电压平衡方程，通过计算故障点与测距装置安装点之间的线路电抗，计算故障距离，后者采用测量和记录线路发生故障时由故障点产生的行波到达母线的时间

7、，计算出故障距离。它的基础是行波在输电线路上有固定的传播速度(接近光速)。两种方法的共同点是，根据所使用的原理中参数量，都可分为单端量算法和双端量算法。但前者由于互感器的误差、过渡阻抗和负荷电流等因素的影响，阻抗算法往往不能满足对故障测距的精度要求。国家标准对故障录波器的测距精度要求为3，但对500 kv较长距离输电线路，一般故障录波器的该项指标较难达到。作为行波测距法可以解决过渡电阻及线路分布参数的影响。早期行波法使用的是电压行波，而理论和实践证明普通的电容分压式电压互感器不能转换频率高达数百khz的行波信号，为了获取电压行波则需要装设专门的行波耦合设备，因而使得装置构成复杂、投资大，而且缺

8、乏测量和记录行波信号的技术条件，也没有合适的数学方法来分析行波信号，因此制约了行波测距的研究和发展。wfl2010输电线路故障测距系统中，采用了行波测距技术，使用的是电流行波，其优越性主要体现在运用了小波变换技术。小波分析作为数学学科的一个分支，在理论和运用上，受到重视。由于小波变换具有良好的时、频局部化分析能力，能对信号或图像的微小细节进行分析。如用小波变换对一个突变的锯齿形波进行分析，在每秒采样256次的条件下，可用16个小波来表示；但若采用傅立叶变换，由于很难分析信号中间的突变部分，则需用256个正弦波才行，这就限制了它的实际应用。因此，小波变换是利用故障暂态行波实现保护和故障测距的相对

9、更为有效的分析方法。四.新型行波故障测距装置在智能变电站中的应用。1.利用行波法测距需要解决的问题。行波法测距的可靠性和精度在理论上不受线路类型、故障电阻及两侧系统的影响,但在实际中则受到许多工程因素的制约。1)行波信号的获取。数字仿真表明:故障时线路上的一次电压与电流的行波现象很明显,包含丰富的故障信息,但需要通过互感器进行测量。关键是如何用一种经济、简单的方式从互感器二次侧测量到行波信号。一般来说,电压和电流的互感器的截止频率要不低于 10khz,才能保证信号不过分失真。用于高压输电线路的电容式电压互感器(cvt)显然不能满足要求。利用故障产生的行波的测距装置,最好能做到与其他的线路保护(如距离保护)共用测量互感器,否则难以应用推广。为了达到一个杆塔(小于1km)的测距精度,二次侧信号上升沿