输电线路故障测距分析与应用

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1、浙江大学硕士学位论文性故障，采取重合闸的方法来自动恢复运行；对于永久性故障，在重合闸之后开关再次跳开，下一步的工作就是查找出故障点，及时修复故障部分。输电线路一般长达几百公里，而继电保护装置的实时性要求非常高，只要识别出故障发生在保护区内发出跳闸命令即可，因而不可能给出准确的故障点位置。故障测距装置就是利用线路故障前、后记录下来的线路电压、电流信号，在非实时的方式下，采用复杂的算法用时间来换取计算的精度。目前现有的各利，故障测距方法中，实现的方式和特点主要有：(1)数据采集的位置：单端、双端、线路的所有端予(对于多端线路)、相邻平行线的所有端子(除了测距

2、线路本身之外)。除单端外，其它方法均需要通讯通道传送远方的采集数据。(2)测距算法的实现装置：故障定位装置、继电保护装置、数字故障录波器(DFR)、数据采集与监控系统(SCADA)的远方终端(RTU)。除利用故障定位装置外，其它方法均可以利用现有的硬件平台来实现。(3)数据采样频率：小于1kHz，适用于继电保护装置和远方终端、在lkHz和5kHz之间，适用于数字故障录波器、大于5kHz，适用于行波记录装置。现有的算法主要利用小于lkHz采样频率，裉据基波分量实现测距。(4)同步方法：交流电气量过零点、旋转相量、GPS接收器。(5)信号处理方法：基波分量、

3、暂态波形采样值、行波。1．2故障测距算法的研究现状长期以来，高压输电线路故障测距技术受到普遍重视。尤其是20世纪70年代以来，计算机技术的普遍应用，基于微机和微处理器的故障测距算法研究已成为国内外继电保护工作者的热门研究课题之一。迄今为止，国内外已有大量探讨输电线路故障测距问题的文献发表，有些测距装置己投入现场运行。按采用的线路模型、测距原理、被测量和测量设备等的不同，故障测距可以有多种分类方法。本文从研究的角度，将其分为阻抗法和行波法两大类算法进行阐述。1．阻抗法阻抗法是根据故障时测量到的电压、电流量而计算出故障回路的阻抗。由于浙江大学硕士学位论文线路

4、长度与阻抗成正比，因此可以求出测距装置装设处至故障点的距离。阻抗法按照测量电气量的位置不同，可分为利用单端电压、电流量的单端算法和利用双端电压、电流量的双端算法。单端算法由于造价低，不受通信条件的限制，长期以来一直是人们关注的热点。单端阻抗法在实际应用中相当广泛，其优点是比较简单可靠，缺点是测距精度不高。现有的继电保护和数字故障录波器中都包含有这种单端算法的软件包。单端算法中又可分为故障分量电流算法、故障电流相位修正算法、解二次方程算法、解一次方程算法和解微分方程算法。然而，这些算法的共同特点是受到过渡电阻、负荷电流和对侧系统阻抗变化的影响。随着通讯技术

5、和GP$同步技术的发展，利用双端电气量的测距算法得以实现。双端算法可以克服单端算法原理上的缺陷，因而在精度上有所提高。双端算法按照数据同步的方式，可以分为GP$同步算法、自同步算法和不同步算法。在调度中心安装故障信息系统可以把各变电站的录波信息采集上来，利用双端测距算法可以给出故障点的准确信息，为调度决策提供有力支持。2．行波法行波法是根据行波理论实现的输电线路故障测距方法。行波算法也可以分为单端算法和双端算法。当输电线路发生故障时，从母线向故障点传播的行波经过一段时间后，又从故障点反射回来，这段时间间隔与故障距离成正比。检测这个时间是单端行波测距算法的

6、基本思想。双端行波算法是利用故障点产生的行波第一次到达两端的时间差实现测距。GP$在电力系统的推广，也为这种算法的实现提供了可能。行波法测距的精确性和鲁棒性在理论上不受线路类型、过渡电阻和两侧系统阻抗的影响，但对硬件的要求较高，要求高速采样，并对大量数据存储和分析提出了较高要求。随着对行波理论的深入和小波分析工具的应用，行波测距装置也已得到了实际应用。我国已有多套行波测距装置研制成功。总之，输电线路故障测距技术在无数继电保护工作者的不懈努力下，取得了长足的发展，然而有关理论研究和实际应用多少还存在着一些问题，值得进一步地研究和改进。浙江大学硕士学位论文1

7、．3本文的主要工作本文以输电线路故障测距算法为研究内容，在总结前人研究成果的基础上，主要做了以下工作：1．总结了现有的各种阻抗测距算法，并将其归结为单端电气量和双端电气量的两大类算法。对单端阻抗测距算法的故障分量电流算法、故障电流相位修正算法、解二次方程算法、解一次方程算法、解微分方程算法和双端阻抗算法的GP$同步算法、自同步算法、不同步算法的原理、特点进行了分析，提出了利用电流分布系数为实数的单端故障分量电流实用算法和利用分布参数模型结合模分析的双端同步、不同步精确算法。2．总结了现有的各种行波测距算法，并将其归结为A、B、C、D、E和F型六类算法。重

8、点对最具应用前景的单端A型算法和双端D型算法的原理、特点进行了分析。3．综合上述