基于电压行波的输电线单端电气量测距原理的研究

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1、摘要高压输电线路是电力系统的命脉，它担负着电能传输的重任。同时，它又是电力系统中最容易发生故障的环节。因此如果能够快速、准确地进行故障定位，就可以从技术上保证电网的安全运行，具有巨大的社会和经济效益。随着电力系统规模的扩大、高压输电线路的增多，故障测距的重要性更加突出。然而，输电线路故障的查找又是极其困难的。因此，输电线路故障测距技术的大力发展和广泛应用具有极其重要的作用。目前，输电线路故障测距法可以分为单端电气量法和双端电气量法。两种方法中又都包含利用工频量的测距方法和利用暂态行波的测距法。利用工频量的测距法有阻抗法和故障分析法；行波测距法的原理从20世纪40年代

2、提出至今，在许多方面都取得了里程碑式的突破，形成了目前的现代行波原理。从原理上看，现代行波测距原理已经发展成为具有现代技术特色的A、D、E、F四个种类一J。其中，A、E、F型原理为单端电气量原理，D型原理为双端电气量原理。上述各种测距方法都有各自的优势，同时也均面临着进一步提高可靠性和测距精度两项主要指标的任务。本文旨在提出一种基于断路器开断故障时在故障线路上产生的暂态电压行波的周期性进行测距的单端电气量行波测距方法。电力系统输电线路发生故障后，断路器开断故障时会在线路上产生暂态电压行波。其中包含了故障距离的信息。本文首先在明确行波概念的基础上，给出断路器开断故障所

3、引起的暂态行波的产生机理和传播过程，提出基于故障开断电压行波周期性的单端电气量测距原理。并以单相线路为例验证这一理论的正确性以及其不受过渡电阻和对端系统状态影响等优点。然后，给出了本原理应用于三相线路时所需要的相模变换理论。指出三相线路中模暂态行波分量的传播特性类似于单相线路中暂态行波分量的传播特性。因此基于单相线路推导出的测距原理同样适用于三相输电线路。接着，本文从分析故障开断产生的模行波分量在断口和故障点的传播特性入手，给出了本原理应用于三相输电线路各种故障类型和跳闸情况的具体方案。并用仿真实验对理论分析结果加以验证。最后，通过仿真给出本测距方法在实际应用中的测

4、距精度。并对本原理的优缺点以及实用性进行评价。关键词：单端电气量故障测距故障开断行波模式传输理论垒堡!!垦垒鱼!ABSTRACTHVtransmissionlinesaresignificantcomponentsofelectricalsystem．Theytakeonthetaskoftransmittingelectricalenergy．Howevermostfaultsofelectricalsystemareassociatedwiththem．Faultlocatorsofhighspeedandhighaccuracyarehelpfulcallhe

5、lptoensurethesafeoperationofelectricalsystem，whichhaveenormouseconomicbenefitaswellassociNbenefit．Asthedevelopmentofeleetricalnetwork，therearemoreandmoreHVtransmissionlines．AndthefaultlocatoriSalSOmoreandmoreimportant．However,faultlocatingoftransmissionlineisdifficultandnotaccuracyenou

6、gh．Thus，researchonfaultlocationissignificantandimportant．TechniquesoffaultlocationCanbedividedintotwopartspresently,namelyone-terminaltechniquesandtwo—terminaltechniques．Bothofthemcanalsobedividedintotechniquesbasedontravelingwavesandtechniquesbasedonvoltageandcurrentofpowerfrequency．A

7、lthoughtechniquesabovehavereachedthecommercializationlevel，therearestillsomeaspectswaitingtObefurtherimproved，suchasthereliability，accuracyandSOon．Therefore，anewfaultlocationmethodoftransmissionlinebasedontransientvoltagetravelingwavesinducedbyfaulttrippingisdiscussedinthispaper．Tran