42、单端阻抗法故障测距研究

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1、单端阻抗法故障测距研究单端阻抗法故障测距的研究王茂清，郭宁明，覃剑（中国电力科学研究院北京市海淀区清河小营东路15号100192）摘要：分析了影响单端阻抗法测距的因素，通过EMTP软件仿真，研究了过渡电阻对单端阻抗法故障测距精度的影响。利用单端的数据估计过渡电阻的大小，再用过渡电阻的估计值对测距结果进行修正，提高了单端阻抗法的测距精度，减少了过渡电阻对测距精度的影响。关键词：过渡电阻阻抗法故障测距EMTPAbstract：Factorswhichaffecttheaccuracyofthesingl

2、e-endedfaultlocationmethodbasedonimpedencemeasurementisanalysed,Especiallyresearchedtheimpactoftransitionresistanceontheaccuracyofsingle-endedfaultlocationmethodbasedonimpedencemeasurement.Inthearticle,thetransitionresistancewasestimatedaccordingtovolt

3、ageandcurrentdatasofoneend，thenamendtheresultofthefaultlocationtotheuseofestimateofthetransitionresistance.Inthisway,theaccuracyofsingle-endedfaultlocationbasedonimpedencemeasurementwasimprovedmuch,Theinpacttotheaccuracyacusedbythetransitionresistancew

4、asreduced.Keywords:transitionresistance,faultlocationmethodbasedonimpedencemeasurement,transmissionlinefaultlocation，EMTP1引言行波测距装置在电力系统中已经得到了广泛应用，其原理是双端行波测距算法。双端测距算法的可靠性和测距精度都比较高，但是双端测距设备结构复杂，需要线路两端的数据进行同步。现有装置是通过对数据加入GPS时标进行同步的，增加了设备的制造成本和用户的维护成本。单端行波

5、测距结构简单，不需要两端同步。但是对单端行波测距而言，一些线路结构和故障情况下无法进行单端行波测距，单端行波测距法还存在测距死区问题[1]。但是存在着可靠性不足的问题。为了提高可靠性，一种方法是通过阻抗法只作为辅助寻找波头。单端阻抗法可以用来辅助寻找故障波头，有着重要的研究价值。在各种故障中，过渡电阻对单相接地故障影响最大。所以，对单相短路接地的情况进行分析，研究对阻抗法测距精度有影响的因素。2单端阻抗法故障测距的原理单端阻抗法测距的原理类似于距离保护，是通过测量发生故障时线路的阻抗并与单位长度的线

6、路阻抗相比较得到故障点到装置安装处的距离的测距方法。在单端阻抗法测距算法中，利用故障分量电流消除过渡电阻的影响的算法是一种效果比较好的算法。它能够在一定程度上降低过渡电阻的影响。下面介绍一下该算法的基本原理。-8-单端阻抗法故障测距研究图1单相接地故障图在图1中，Zm、Zn分别为系统M端和N端的系统阻抗，Em,En为M端和N端系统的电动势。假设线路的全长为D，过渡电阻的大小为Rf。线路发生单相短路接地时，线路与地之间存在着过渡电阻。一般认为过渡电阻是纯阻性的，并且是随着短路过程的发展变化的。电力系统

7、包含着发电机，负荷，线路等组成部分，也包含了一些非线性的设备，比如异步发电机等，但是总的来分析的时候，在这里认为是一个线性的系统。当线路发生故障时，根据叠加原理，可以将图1分解为非故障状态（如图2）和故障状态（如图3）的叠加[2]。图2非故障状态图3故障状态图则有：。其中Cm是m端的分流系数，，其中，D为线路总长，d为测量端到故障点的距离，Zl为单位长度线路的阻抗。由于其他两相的没有发生故障，故障电流为零（忽略了互阻抗的作用），所以：-8-单端阻抗法故障测距研究，。Img0、Img1、Img2分别为

8、故障电流的零序、负序、正序分量。所以有：（1）且。（2）If0、If1、If2分别为故障电流的零序、负序、正序分量。根据式（1）和（2），有：（3）由于Imh是正常状态的电流，可以认为零序分量为零。所以（4）令可得：（5）对式（5）做出各电气量的相量图[3]，如图4：图4各电气量的相量图其中，，,-8-单端阻抗法故障测距研究根据相量图可的下式：（6）（7）根据式（5）、（6）、（7）可得下面迭代方程，进行迭代计算既可计算出故障距离d。初值迭代公式为：（8）其中：，，经