關(guān)于復(fù)雜輸電線路故障的測(cè)距方法分析

曾娜

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司德陽(yáng)供電公司,四川德陽(yáng) 618000)

關(guān)于復(fù)雜輸電線路故障的測(cè)距方法分析

曾娜

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司德陽(yáng)供電公司,四川德陽(yáng) 618000)

隨著土地資源的緊缺,以及受到周圍建筑的影響,復(fù)雜輸電線路大量的出現(xiàn),架空線--電纜混合復(fù)雜輸電線路是最常見(jiàn)的復(fù)雜輸電線路之一。復(fù)雜輸電線路在電網(wǎng)中承擔(dān)著輸送電能的任務(wù),如果復(fù)雜輸電線路出現(xiàn)故障,將會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量造成影響,甚至還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。文章以架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路為例,探析了復(fù)雜輸電線路故障的測(cè)距方法,以供參考。

復(fù)雜輸電線路 故障 測(cè)距方法

隨著高電壓等級(jí)的復(fù)雜輸電線路如雨后春筍般的出現(xiàn)，標(biāo)志著我國(guó)復(fù)雜輸電線路進(jìn)入了全新的時(shí)代。但是，當(dāng)新型復(fù)雜輸電線路發(fā)生故障時(shí)，不僅會(huì)給線路巡視工作人員帶來(lái)不小的工作難度，還將會(huì)影響供電的可靠性、穩(wěn)定性以及安全性。復(fù)雜輸電線路故障的測(cè)距方法，能夠準(zhǔn)確的展出復(fù)雜輸電線路的故障點(diǎn)，這樣能夠有效的降低人工尋找故障的工作量，對(duì)及時(shí)的修復(fù)線路和保證供電可靠性具有至關(guān)重要的作用。

1 復(fù)雜輸電線路故障的測(cè)距方法分析

架空線—電纜混合輸電線路是由較長(zhǎng)距離的架空線以及短距離的電纜交替形成的復(fù)雜輸電線路。由于架空線與電纜線的波阻抗存在差異，導(dǎo)致行波在兩種線路中的傳播速度存在差異，而且電纜線中行波的波速會(huì)隨著頻率的變化發(fā)生明顯的變化。因此，在進(jìn)行架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路故障的測(cè)距過(guò)程中，應(yīng)該解決波速不同、波速隨頻率變化而變化等不確定性問(wèn)題。

1.1 架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路故障的測(cè)距方法

架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其中Lm表示電纜段的長(zhǎng)度、Ln表示架空線段的長(zhǎng)度、Z表示架空線段和電纜段連接的位置、M和N表示兩邊的電源。假設(shè)架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路在Z點(diǎn)出現(xiàn)故障，會(huì)向M端和N端發(fā)出暫態(tài)行波，故障發(fā)生的時(shí)間為t0，行波到達(dá)M端和N端的實(shí)踐分別為tm和tn，因此，從行波Z點(diǎn)傳播到輸電線路兩端的時(shí)間分別表示為：Δtm=tm-t0(公式1)；Δtn=tn-t0(公式2)，兩者之間的時(shí)間差公式表示為：Δt=Δtm-Δ tn=tm-tn(公式3)。Zm表示架空線上的一點(diǎn)，當(dāng)線路發(fā)生故障之后，如果tm-tn＞Δt，則表明故障發(fā)生在架空線路段，如果tm-tn＜Δt，則表明故障發(fā)生在電纜段。由于兩端線路的長(zhǎng)度以及線路的參數(shù)都是已知的，則能夠通過(guò)公式計(jì)算出行波在兩段線路上的傳播速度v，1/=v(公式4)，其中l(wèi)代表單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電感，c代表單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電容值如圖1所示。

當(dāng)判斷出線路故障的存在位置之后，可以采用單端行波故障測(cè)距原理確定故障點(diǎn)的位置。單端行波故障測(cè)距方法是根據(jù)行波理論的輸電線路故障測(cè)距方法，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)，初始波到達(dá)母線位置之后發(fā)生折反射，從母線向故障位置發(fā)射的行波經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，從故障地點(diǎn)反射到原來(lái)的位置，該段時(shí)間間隔和故障的距離呈正比關(guān)系。

1.2 架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路故障測(cè)距的仿真分析

文章以某架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路為例，該線路的全長(zhǎng)為150km，其中架空線段的長(zhǎng)度為135km，電纜段的長(zhǎng)度為15km，采樣頻率為1MHz，接地電阻為0.1Ω，假設(shè)在電纜段距離M端10km處發(fā)生了故障，故障類型為A相接地，故障的發(fā)生時(shí)刻為0.015s。由于線路之間存在相互的干擾，影響故障測(cè)距的準(zhǔn)確性，因此決定利用凱倫貝爾矩陣對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行相量變換，由模量替代相量，能夠有效的消除各個(gè)模量之間的耦合關(guān)系。但是，因?yàn)橄嗄ぐl(fā)生變換之后，導(dǎo)致大地和三相導(dǎo)線形成回路，大地對(duì)模量測(cè)距準(zhǔn)確性的影響相對(duì)較大，因此決定采用線模進(jìn)行測(cè)距。由于小波變換之后的模極大值點(diǎn)能夠?qū)?yīng)信號(hào)上的奇異點(diǎn)，因此采用小波變換工具進(jìn)行線模量分析，這樣能夠確定行波波頭到達(dá)故障點(diǎn)消耗的時(shí)間。當(dāng)故障點(diǎn)位于架空線和電纜段的連接處，行波到達(dá)M端消耗的時(shí)間表示為：Lm/ vm=Δtm(公式6)，到達(dá)N端消耗的時(shí)間表示為：Ln/vn=Δtn(公式7)。vm與vn可以通過(guò)公式4算出，通過(guò)計(jì)算得知：Δtm為75μs；Δtn為451.84μs；vm為2×105km/s，vn為2.98775×105km/s，Δt為-376.84μs。初始行波到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間t1為0.015048s，故障點(diǎn)反射行波到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間為0.015147s，通過(guò)計(jì)算得知Δt=-429μs，-376.84μs＞-429μs，得知故障點(diǎn)位于電纜段，并且距離M端的距離L=[vm(t2-t1)]/2=9.9km。值得注意的是，如果位置不同、接地電阻不同，則仿真結(jié)果也會(huì)存在一定的差異。

2 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著社會(huì)對(duì)電能需求量的不斷增加，電力系統(tǒng)的容量也在不斷的增加，各個(gè)區(qū)域大電網(wǎng)在逐漸的形成，輸電線路的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，輸電距離也越來(lái)越復(fù)雜。為了能夠?qū)崿F(xiàn)降低投資、節(jié)約用地的目標(biāo)，新型的復(fù)雜輸電線路應(yīng)用而生，于是復(fù)雜輸電線路的故障位置測(cè)定具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在基于前人研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)于復(fù)雜輸電線路故障的測(cè)距方法進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的研究人員提供一定的參考。

[1]曹義.復(fù)雜輸電線路故障測(cè)距方法研究[D].南京理工大學(xué),2014 (3).

[2]唐學(xué)用,黃民翔,尹曉光,姚偉鋒.電纜-架空線混合輸電線路故障測(cè)距方法研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011,39(14):69-73.

[3]夏璐璐,何正友,李小鵬,陳雙.基于行波固有頻率和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的混合線路故障測(cè)距方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2010,34(18):67-72.