研究特高压输电线路保护故障测距的应用

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1、研究特高压输电线路保护故障测距的应用摘要：文章结合笔者的实际工作经验，简要地阐述了特高压输电线路行波保护原理，在此基础上针对特高压输电线路故障测距原理进行了研究，旨在为特高压输电线路保护故障测距工作提供参考与指导。关键词：特高压输电线路；故障分析；行波测距；应用目前，随着我国经济的持续发展，人民生活和工业用电量需求增长很快，无形中促进了我国特高电压输电线路的建设。然而，特高压输电线路输送距离长，架线走廊地形复杂等特点，同时由于线路的分布参数而导致的阻抗测距已不能满足精度要求，线路一旦发牛非金属性故障，很难准确地找到故障点。为此，做

2、好特高压输电线路保护故障测距工作具有重要的意义。下面结合工作实践，主要针对特高压输电线路保护故障测距的实际应用进行了论述。1特高圧输电线路行波保护原理目前，现行的特高压输电线路保护系统主要由行波保护、微分欠电压保护、低电压保护和纵差保护等组成，其中的行波保护、微分欠电压保护是线路的主保护，具有保护动作速度快、精确度高等优点。然而，在实际运行的过程中，经常受直流电源换相失败、雷电等暂态过程的干扰，口耐受过渡电阻能力较低，这直接影响了对特高压输电线路的保护效果，因此,在特高压输电线路保护系统设置时，我们应充分考虑到这方面的问题。行波保

3、护是利用故障时刻的暂态行波木身带有的故障点信息来实现保护的，具有超高速的动作性能和保护动作精度高等特性，一直被认为是特高压输电线路的主保护。根据电磁场理论所提出的观点，电能以波的形式传播，无论线路正常运行还是发生故障，线路上都存在运动的电压行波和电流行波。当特高压输电线路发生故障时，会从故障点产生向两侧以接近光速传播的暂态的电压行波和电流行波，如图1所示，这些行波屮带有丰富的故障信息，继电保护系统可以充分利用这些暂态故障行波进行故障故障分量，构成超高速的行波保护，以满足特高压输电线路保护速动性要求。图1故障暂态行波传播图根据以上故

4、障发生时的暂态电压、电流行波不受两端换流站的控制，其携带的丰富故障信息具有一定的真实性和可靠性，通过分析暂态电压、电流行波的幅值、方向和时间，能客观、准确的了解故障特征，便于继电保护做出正确的保护动作。此外，同传统的基于工频电气量保护相比，行波保护具冇保护速率高、精度高等优势，而且不受系统振荡、电流互感器饱和等因素影响，在国内外特高压输电线路保护中一直是主保护，在保护特高压线路和维护电网稳定运行中发挥了巨大作用。2特高压输电线路故障测距原理近年来，我国特高压输电线路故障测距采用的原理包括行波原理和故障分析原理两种，从而形成了两大类

5、特高压输电线路故障测距方法一一行波法和故障分析法，下面对此进行逐一论述。2.1基于行波原理的故障测距行波法是基于行波原理发展起来的，其通过检测暂态行波波头或反射波波头到达测量点的时间，再结合波速计算出具体的故障位置，具有较快的响应速度和较高的测距精度。就目前看，我国实际运行中的多数特高压输电线路甚至超高压输电线路的故障测距装置都是基于行波原理设置的，如SIEMENS.ABB和中科院的故障测距装置。因为行波测距装置不仅具备响应速度快、测距精度高等特性，更不受线路类型、接地电阻、两侧系统参数、故障类型的影响，能快速、准确、及时的计算出

6、故障点位置。行波测距原理是比较简单的,难点在于如何准确的检测出暂态行波的波头，若不能准确的检测出波头,就无法得到故障暂态行波从故障点到测量点的时间。在这一问题上，目前常用的方法是小波变换，就是利用线路故障产生的各行波浪涌到达母线时所引起的本线路电流暂态故障分量在主频率尺度下的二进小波变换模极大值点位置来表征相应行波浪涌达到时间，进而实现单端或双端测距。此外，还有学者提出采用数学形态学来分析与处理故障信号，以实现行波测距。在利用行波测距吋，还存在一个难以克服的技术难题，那就是发生高阻接地故障时，故障暂态行波信号较弱，可能存在暂态行波

7、波头定位失准问题，对测距可行性影响是较大的。因此，在今后技术研发工作中应注重这一方面的探讨，致力于提高测距精度与可靠性，以满足各种故障状态下的输电线路故障测距需求。行波测距装置现已在500kV超高压线路中展开运用。2.2基于故障分析的故障测距故障分析法是利用故障时系统记录下来的有关参数以及测量点处的工频电压量、电流量，通过相关测距方程计算以求出故障点至测量点距离的一种方法。其测距原理是：当故障发牛时，在系统运行方式确定和线路参数已知的条件下，测量点的电流量、电压量是故障点距离的函数，利用故障时记录下来的测量点电流量、电压量进行计算

8、，进而得到故障位置。根据计算所需电气量的测量点，故障分析法可具体分为单端电气量法、双端电气量法。基于故障分析的测距常集成与线路主保护内，其所需电气量均来自于保护装置。2.3基于阻抗法的故障测距阻抗法是传统的故障测距方式，英原理是根据故障发生时的测量