基于暂态行波的输电线路故障测距与保护

基于暂态行波的输电线路

故障测距与保护内容概述故障行波的形成和特点故障行波的应用输电线路行波测距配电线路行波选线超/特高压输电线路行波保护结论概述故障信息的分类故障信息电量故障信息非电量故障信息低频稳态故障信息高频暂态故障信息光声音温度转速故障信息是故障检测技术的基础故障检测技术继电保护、故障测距、接地选线现有故障检测技术存在的问题特高压交/直流输电线路保护灵敏度低输配电线路准确故障测距困难中性点非有效接地的配电系统单相接地选线困难原因—由工频故障信息构成，受以下因素影响过渡电阻线路分布电容CT饱和概述是由故障引发的、运动的电场和磁场高频暂态故障信息，具突变性质、非平稳变化故障行波故障行波中包含着丰富的故障信息；现有故障检测技术把故障行波当作噪声信号加以滤除电流行波电压行波概述1948年R.F.Stevens提出行波测距1950年代末期出现了三种行波测距仪，分为A、B、C型1976年ASEA公司研制出行波保护装置RELADA1995年中国专家葛耀中和他的学生，英国专家PGele博士等人研制出现代行波测距装置2001年中国电科院研制出类似的装置2003年清华大学研制出基于行波的配电线路接地选线装置2005年清华大学等单位联合研制出单端量测距装置行波简史概述故障行波的形成和特征叠加原理行波的形成故障行波的形成和特征行波的形成单导线等值电路故障行波的形成和特征行波的形成波动方程

波动方程的通解故障行波的形成和特征波动方程的特解故障行波的形成和特征SRTr1初始波Tr2反射波Trs对端反射波

初始波Ts1反射波Ts2

对端反射波TsrA相行波的小波变换模极大值A相行波的小波变换三相行波波形故障行波和它的小波变换间的内在联系

行波不同尺度下的小波变换故障行波的小波变换模极大值表示

行波的模极大值类似于正弦信号在Fourier变换下的幅值相位小波变换模极大值彼此等价

故障行波的形成和特征故障行波的形成和特征故障行波具有如下特性：只在故障发生时出现，能准确反映故障发生；包含着故障发生时刻、故障位置、故障相、故障线等有用的故障信息；具有高频、暂态突变的性质，难以分析；不可重复，具有易逝性，造成捕捉困难；同时是时间和位置的函数，因此传统的时间分析方法和频率分析方法不能有效刻划暂态行波的故障特征。故障行波的应用

输电线路行波测距利用电流行波的故障测距—双端法单端电气量组合法故障测距—单端法配电线路行波选线超/特高压输电线路行波保护利用电流行波的故障测距利用电流行波的故障测距Ts1Ts2tSR单端电气量（A）测距法故障点距S变电站距离V--波速度TsTR

SR基于GPS的双端测距法

故障点距S变电站距离：

故障点距R变电站距离：L--线路全长利用电流行波的故障测距Ts1Ts2tSR利用重合闸的测距原理说明图故障点距S变电站距离：利用电流行波的故障测距利用电流行波的输电线路故障测距装置

1）采样频率800kHz2)误差小于1公里

3)最多监视8条线路利用电流行波的故障测距行波测距在葛洲坝直流换流站运行现场小结利用GPS的双端量行波故障测距技术是目前最先进的故障测距技术已广泛应用于各种电压等级的交直流输电线路获国家发明奖利用电流行波的故障测距仅使用单端电气量的故障测距单端行波测距不够稳定、可靠缺乏GPS同步时钟没有条件安装两套行波测距仪需要单端法

利用电流行波的故障测距存在的问题单端电气量组合法故障测距单端电气量组合法故障测距解决单端量故障测距问题的对策

故障测距的组合算法由具有鲁棒性的阻抗测距算法测距，给出故障范围由行波测距法进行精确故障定位，误差小于1kM。

新型故障录波测距装置既能记录行波故障信息、又能记录工频故障信息，实现组合法测距。

单端电气量组合法故障测距单端电气量组合故障测距算法单端电气量组合法故障测距测量阻抗法确定的故障区间行波信号的二进小波变换故障情况:相间故障、0过渡电阻.故障距离:40km.阻抗法输出结果：19.8km~59.8km.行波法输出结果：39.5km.组合法输出结果：39.5km.单端电气量组合法故障测距HPR-7000的外形结构

单端电气量组合法故障测距前置机外形工频故障信息

电流行波及其小波变换Testedsystem电压行波

电压行波

棒图分析相量分析单端电气量组合法故障测距小结组合故障测距算法有望从根本上解决单端量故障测距问题获国家发明专利授权已经应用于实际电力系统单端电气量组合法故障测距配电线路接地选线行波选线小电流接地系统单相接地选线

中性点不接地或经消弧线圈接地的系统发生单相接地后，由于未形成短路通路，接地电流非常微弱，