基于行波的故障測距仿真

黃月明（廣東明電電力設備有限公司，廣東 東莞 523273）

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基于行波的故障測距仿真

黃月明
（廣東明電電力設備有限公司，廣東 東莞 523273）

摘 要：簡要介紹了行波的基礎概念和行波測距理論。行波測距分為單端和雙端測距，雙端法利用故障行波達到線路兩端的時間差測距，利用PSCAD進行了雙端法行波測距的仿真驗證行波測距的可行性。

關鍵詞：行波；波頭；反射；測距

1　引言

電力工業(yè)作為一個基礎產業(yè)，其發(fā)展的步伐，直接關系到社會經濟的發(fā)展步伐。

輸電線路故障定位是輸電故障處理的第一步，所以故障點的定位速度和定位精度直接關系到故障查找和處理的速度，所以電力輸電線路故障定位技術一直是電力行業(yè)研究的一個重要課題。目前故障測距主要有包括故障錄波分析法、阻抗法和行波分析法。其中故障錄波分析法、阻抗法的故障測距對技術的要求比較低，已在實際工程中應用的比較廣泛，但這兩種方法都是根據工頻電量進行判斷，實際應用中存在定位偏差大的弊端。行波測距與上述兩種方法不同，其通過濾波選取某一段的高頻電氣量進行計算故障點的距離，受外部因素影響較小。

2　行波理論

2.1行波基本概念

輸電線路的行波就是向線路兩端傳播的電磁波，在忽略電阻和電導的情況下，行波傳播速度：

2.2行波的反射與折射

行波在波阻抗不同點或集中參數阻抗點處，即阻抗不匹配處，會產生反射和折射行為。

行波的反射是行波在遇到阻抗不匹配時，會產生一個與原來行波方向相反的行波，此行為稱為行波反射；同時，行波還會穿過阻抗不匹配處，繼續(xù)向前傳播，此行為稱為行波折射。

3　行波法測距

由上文可知，行波在傳播過程中存在折射和反射現象，利用其傳播速度及特性可得到不同的行波故障測距方法，主要分為行波單端故障測距和行波雙端故障測距：

3.1行波單端故障測距

當F 點發(fā)生故障時，產生一個行波，行波沿線路兩端傳播；沿S端行波到達S 時間記為，由于母線阻抗與線路阻抗不匹配產生一個反射波；到達故障點F 時故障處阻抗與線路阻抗不匹配，產生一個反射波；當反射波再次到達S 端時間記為。根據以上分析可知，故障點F 與S 端距離為：

其中V為行波速度

3.2行波雙端故障測距

當F端發(fā)生故障時，產生一個沿S端的行波和一個沿R端的行波，根據達兩個行波到達S端和R端的時間差，利用公式（3）可計算故障點F距離S端的距離。

其中V為行波速度 L為線路總長度

4　行波測距仿真

4.1搭建模型

利用PSCAD搭建如圖1所示的仿真模型，

線路總長設置為100km，故障點設置在距離S端90km處。故障時間設置在仿真開始后的0.1s發(fā)生。

4.2數據分析

仿真之后，得到如圖2所示的S和R兩端經過濾波之后剩下的高頻電流趨勢圖。

由圖2可知，故障后故障行波到達S端的時間為仿真開始后的0.100292703863，故障行波到達R端的時間為0.100025536481s，線路全長為100km，按公式（3）可得：

根據數據分析，定位的故障點距離S端的距離為90.075Km，實際設計的故障點距離S端為90.00km，誤差為90.075-90.000=0.075km=75米。

5　總結

輸電線路的故障測距方法的快速性、精確性、可靠性直接關系到故障查找和故障處理的速度，所以電力輸電線路故障定位技術一直是電力行業(yè)研究的一個重要課題。行波測距受干擾因素較少，測量準確、可靠，是輸電線路故障分析一個非常有效的方法。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.189

作者簡介：黃月明（1985-），女，廣東高州人，本科，助理工程師，主要從事電氣設計工作。