高压输电线路故障测距方法比较

1、56油气田地面工程第28卷第7期(200917)高压输电线路故障测距方法比较杨志超(大庆油田供水公司生产协调部)摘要:高压输电线路的故障测距研究是保证电网安全、稳定和经济运行的重要措施之一。现有的故障测距方法按原理来分,基本上可以分为阻抗法、行波法和故障分析法。同杆并架双回线线间距离很近,线间耦合比较严重,而跨线故障的存在使故障类型多且复杂,相应的故障测距更有其复杂性和特殊性。在双端测距前进行线路参数的在线估计,可以有效地削弱线路参数变化对双端测距精度的影响。关键词:故障测距;阻抗法;行波法;故障分析法故障,全、。我国220kV高压,300kV、500kV超高压系统中双回线占2故障测距方法的分

2、类现有的故障测距方法按原理来分,基本上可以分为:阻抗法、行波法、故障分析法三大类。211阻抗法阻抗法是根据故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗,其前提是忽略线路的分布电容和漏电导。,因此。,故障测距的方法可。双端故障。目前,许多故障测距装置采用双端数据的故障测距方法,由于需要将输电线路两端的数据放在一起,因此,此种方法需要较多的设备来传送数据,就我国目前的经济和技术水平而言,在许多地方还很难采用该方法。单端测距法是仅利用输电线路一端的电压、电流数据确定输电线路故障位置的一种方法。该方法仅需要一端数据,所以设备的费用可大大降低。单端测距法的数据量比双端测距法少且不需远距离传送,除了保

3、证测距精度外,测距的可靠性增加。引起单端测距误差的主要因素是故障过渡电阻。当对端系统参数给定时,可以完全消除故障过渡电阻的影响;当对端参数变化时,一般故障过渡电阻越大,测距误差也越大。阻抗法的优点是简单、可靠,但大多数阻抗法存在着精度问题。误差主要来源于算法本身的假设,测距精度深受故障点的过渡电阻的影响,只有当故障点的过渡电阻为零时,故障点的距离才能够比较准确地计算出来。而且受实际系统中线路不完全对称以及测量端对侧系统阻抗值的不可知等因素的影响,测距误差往往远大于某些故障测距产品在理想条件下给出的误差标准。212行波法有一定比例,并在大力推广。同杆并架双回线线间距离很近,线间耦合比较严重,而跨

4、线故障的存在使故障类型多且复杂,相应的故障测距更具有复杂性和特殊性。在双端测距前进行线路参数的在线估计,可以有效地削弱线路参数变化对双端测距精度的影响。1输电线路的故障分类111瞬时故障瞬时故障能成功重合闸,多属于雷电等过电压引起的闪络,不会造成绝缘的致命损害。鸟类以及树枝造成的短时导体之间或导体对地接触也会引起这类故障。112永久故障永久故障是指导体之间以及包括一个或多个导体对地的短路故障,此类故障发生时,不可能重合闸,多由机械外力造成。113绝缘击穿由于冰雪、老化、污秽以及瞬时过电压闪络破坏等原因,使得线路某一点绝缘降低,在正常运行电压下绝缘击穿而造成短路,重合闸不成功。此类故障在低电压时

5、不出现故障状态。在故障切除后,没有明显的破坏痕迹。行波故障测距是根据行波到达母线后反射到故障点,再从故障点反射到达母线的时间差,或是根据行波初始波头到达两侧母线的时间差进行测距的一种算法。(1)早期行波法。按照故障测距原理可分为油气田地面工程第28卷第7期(200917)57A,B,C三类。A型故障测距装置是利用故障点产生的行波到达母线端后反射到故障点,再由故障点反射后到达母线端的时间差和行波波速来确定故障点距离的。但此种方法没有解决对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题,所以实现起来比较困难。B型故障测距装置是利用记录故障点产生的行波到达线路两端的时间,然后借助于通

6、讯联系实现测距的。由于这种测距装置是利用故障产生后到达母线端的第一次行波的信息,因此不存在区分故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波的问题。但是它要求在线路两端有通讯联系,而且两边时标要保持一致,这需要利用GPS技术加以实现。C型故障测距装置是在故障发生后由装置发射按所需要的测量信息来分类,可分为单端电气量法和双端电气量法。21311单端电气量法基于单端电气量的故障测距方法要解决以下几个问题:故障点过渡电阻;对侧系统运行阻抗;负荷电流。针对以上问题进行研究,在一定条件下提出了一些有影响的算法。但从理论上说,单端电气量的测距算法受对端系统阻抗变化的影响不易消除,这导致在过渡电阻短路时,

7、测距出现很大误差。随着电网自动化水平的提高以及光纤通讯的引入,线路两端的数据交换十分容易,利用线路两端的信息进行故障定位已成为可能。数,且测置共用同一套、,现场实现简单、方高压高频或直流脉冲,根据高频脉冲由装置到故障点往返一次的时间进行测距。这种测距装置原理简单,精度也高,件,比较昂贵。属于单端测距,因都需要根,故又称回波定位法;而B型测距原理属于双端通讯,需要双端信息量。A型测距原理和B型测距原理适用于瞬时性和持久性故障,而C型测距原理只适用于持久性故障。(2)现代行波法。行波相关法所依据的原理是向故障点运动的正向电压行波与由故障点返回的反向电压行波之间的波形相似,极性相反,时间延迟t对应行

8、波在母线与故障点往返一次所需要的时间。对二者进行相关分析,把正向行波倒极性并延迟t时间后,相关函数出现极大值。高频行波法与其他行波法不同,它通过提取电压或电流的高频行波分量,然后进行数字信号处理,再依据A型行波法进行故障测距。这种方法根据高频下母线端的反射特性,成功地区分了故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波。213故障分析法故障分析法是利用故障时记录下来的工频电压、电流量,通过分析计算,求出故障点的距离。事实上,在系统运行方式确定和线路参数已知的条件下,输电线路发生故障时,测量点的电压、电流量是故障点距离的函数,因此完全可以用故障时记录下来的测量点电压和电流量,通过分析计算,得出

9、故障点的位置。便。21312双端电气量法双端电气量法就是根据线路两端的电压和电流以及必要的系统参数,经过化简得到测距方程,解出故障距离。但它必须使用通道来传递两端的信息,有的算法还要解决两端数据的同步和测距方程的伪根问题。(1)采用集中参数和采用分布参数电路模型的故障分析测距法的比较。前者为简化模型,后者为精确模型;前者分析计算较为简便,后者分析计算较为复杂,但后者的测距精度明显高于前者;两者都存在区内伪根问题,但由于采用了精确的线路模型,后者的伪根比前者容易处理。(2)采用工频量的单、双端测距算法的比较。前者在测距原理上存在缺陷,无法同时消除故障电阻和对端系统阻抗变化的影响,后者在原理上无此误差,可以完全消除故障过渡电阻和两端系统阻抗的影响;在测距精度方面,后者比前者可以达到更为精确的测距效果。(3)采用工频量和利用行波的测距方法的比较。前者