鏈式網(wǎng)絡(luò)的區(qū)外故障測距延拓方法研究

錢永亮

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鏈式網(wǎng)絡(luò)的區(qū)外故障測距延拓方法研究

錢永亮

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司文山供電局，云南 文山壯族苗族自治州 663000）

針對鏈式網(wǎng)的所有線路利用單端法或雙端法進行故障定位，并針對傳統(tǒng)測距法存在局限性的問題，提出一種針對鏈式網(wǎng)的行波測距范圍延拓方法。通過一臺行波測距裝置獲得的線路區(qū)外故障初始波頭和故障點反射波波頭實現(xiàn)對鏈式網(wǎng)的準確測距。

鏈式網(wǎng)絡(luò)；故障測距；延拓方法；行波

1 概述

輸電線路發(fā)生故障后快速、準確地確定線路故障位置，有助于減輕現(xiàn)場運維人員的巡線負擔(dān)，縮短故障修復(fù)時間，減少系統(tǒng)停電損失，有效保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

現(xiàn)行的故障測距方法主要有故障分析法、阻抗法和行波法。行波法是利用故障行波在母線與故障點之間的傳播時間來測定故障距離，其測距精度較高，適用范圍較廣。當(dāng)線路發(fā)生故障后行波測距裝置能夠?qū)λO(jiān)測的各條線路進行測距，然而對于鏈式網(wǎng)絡(luò)，若在輸電線路的各端均裝設(shè)行波測距裝置，對鏈式網(wǎng)的所有線路利用單端法或雙端法進行故障定位，勢必增加測距成本，還將不可避免受到兩種測距方法局限性的影響。

因此，需要探索一種針對鏈式網(wǎng)的行波測距范圍延拓方法，通過一臺行波測距裝置獲得的線路區(qū)外故障初始波頭和故障點反射波波頭實現(xiàn)對鏈式網(wǎng)的準確測距。

2 鏈式網(wǎng)絡(luò)的區(qū)外故障測距延拓方法

在鏈式網(wǎng)絡(luò)的一端裝設(shè)行波測距裝置采集量測端獲得的下級線路故障時的故障初始行波和故障點反射波，通過行波測距理論以及經(jīng)驗波速進行故障定位，克服鏈式輸電線路未被監(jiān)測線路的故障測距困難和雙端行波法運行成本高的缺點。鏈式網(wǎng)絡(luò)的區(qū)外故障測距延拓方法是：三個變電站組成的鏈式網(wǎng)絡(luò)，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測距裝置，當(dāng)未被行波測距裝置監(jiān)測的輸電線路NP發(fā)生故障后，利用行波測距裝置采集健全線路MN中靠近母線M側(cè)量測端TA1的電流行波，并分別記錄故障初始行波和故障點反射波通過健全線路MN傳播到TA1的時間，再求其時間差?，最后結(jié)合測距理論以及經(jīng)驗波速計算故障距離.具體步驟如下。

2.1 故障波頭時間差的求取

對由三個變電站組成的鏈式網(wǎng)絡(luò)，僅有與母線M相連的變電站內(nèi)安裝行波測距裝置，當(dāng)未被行波測距裝置監(jiān)測的輸電線路NP發(fā)生故障后，故障初始行波到達母線N后發(fā)生透射和反射，透射行波沿健全線路MN繼續(xù)傳播，反射行波到達故障點后又發(fā)生反射并經(jīng)母線N透射到健全線路MN上，因此健全線路MN的量測端TA1能感受到來自故障點的初始行波和故障點反射波，根據(jù)電流行波圖找出故障初始行波到達母線N端并經(jīng)母線N透射到健全線路MN后，量測端TA1獲得的故障波頭時間，記為1；故障點反射波經(jīng)母線N透射到健全線路MN時，量測端TA1獲得的故障波頭時間記為2，求取其時間差為：

?=1－2. （1）

式（1）中：1為量測端TA1獲得的故障初始行波到達母線N端并經(jīng)母線N透射到健全線路MN的故障波頭時間；2為量測端TA1獲得的故障點反射波到達母線N端并經(jīng)母線N透射到健全線路MN后量測端TA1獲得的故障波頭時間。

2.2 鏈式網(wǎng)絡(luò)的故障定位

根據(jù)公式（1）計算故障距離如下：

=·?/2. （2）

式（2）中：為故障點距離母線的距離；為波速。

3 應(yīng)用實例及分析

3.1 應(yīng)用實例1

由3個變電站M、N、P組成的鏈式網(wǎng)絡(luò)如圖1所示，健全線路MN的長度=90 km，故障線路NP=120 km。假設(shè)線路NP距離母線N端40 km處發(fā)生A相接地故障，故障初始角為60°，過渡電阻為10 Ω，采樣率為1 MHz。

應(yīng)用實例1線路NP故障時TA1檢測到的電流行波如圖2所示。根據(jù)圖2找出故障波頭對應(yīng)的時間1=0.265 071 s，2=0.265 34 s；求故障波頭時間差?=1－2=0.000 269 s，為經(jīng)驗波速，大小為2.98×108m/s；最后利用公式（2）計算故障距離=·?/2= 40.081 km。

3.2 應(yīng)用實例2

由三個變電站M、N、P組成的鏈式網(wǎng)絡(luò)，健全線路MN的長度=90 km，故障線路NP=120 km。假設(shè)線路NP距離母線N端100 km處發(fā)生A相接地故障，故障初始角為90°，過渡電阻為10 Ω，采樣率為1 MHz。

應(yīng)用實例2線路NP故障時TA1檢測到的電流行波如圖3所示。根據(jù)圖3找出故障波頭對應(yīng)的時間1=0.265 333 s，2=0.266 001 s，故障波頭時間差?=1－2=0.000 668 s，為經(jīng)驗波速，大小為2.98×108m/s，最后利用公式（2）計算故障距離=·?/2= 99.532 km。所提出的鏈式網(wǎng)絡(luò)區(qū)外故障測距延拓方法只需在鏈式網(wǎng)絡(luò)的一端安裝檢測設(shè)備，克服了未被監(jiān)測線路的故障測距困難和雙端行波法運行成本高的缺點，降低了建設(shè)成本。此外，此方法不受故障瞬時性以及故障電阻變化等因素的影響，測距結(jié)果準確可靠。

圖1 鏈式網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 應(yīng)用實例1線路NP故障時TA1檢測到的電流行波圖

圖3 應(yīng)用實例2線路NP故障時TA1檢測到的電流行波圖

4 總結(jié)

利用回路電流故障主導(dǎo)波頭時差的輸電線路故障行波定位方法，算法基于單測點獲得的回路行波信息，兼具無需對側(cè)通訊與時間同步以及故障首波頭易標定的優(yōu)勢，且對特定拓撲形式能實現(xiàn)測距范圍延拓，但是測距精度與現(xiàn)場線路長度和波速的精確度有關(guān)，雖然現(xiàn)場自動實現(xiàn)存在一定難度，但是根據(jù)回路波頭時間差的方法可以進行測距范圍的延拓。

對于鏈式網(wǎng)絡(luò)，可以利用上一級輸電線路的行波測距裝置對下一級線路的故障進行初步粗測，由于行波在母線處會受到多條線路折射和母線雜散電容的影響，損失了大量能量，被行波測距裝置捕捉到時，可能波頭已經(jīng)衰減或畸變較為嚴重，但是在波頭未完全消失殆盡的情況下，依然有利用行波測距裝置進行測距的可能性。

［1］高效海，蘇曉龍.一種新的單端行波測距方法［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2016，44（12）：87-91.

［2］桑亞平.基于行波法的輸電線路故障測距方法的研究與實現(xiàn)［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

2095－6835（2018）23－0017－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.017

〔編輯：嚴麗琴〕