输电线路行波故障测距中雷击与相关问题分析

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1、第一章绪论检测到达两端母线的第一个波头之间的时间差来实现测距，基本不受线路过渡电阻的电弧特性、系统运行方式的变化(是否多分支线路)等因素的影响，也不存在后续波头的识别问题，可靠性高，能独立完成绝大多数故障情况下的测距工作，但由于必须使用GPS等时标系统以及两端通信来保证测距系统时间同步和数据交换，实施成本相对较高，另外如果两端信号采集装置采样时间不一致，通常会给测距精度带来不良影响。从可靠性的角度考虑，现今常用的行波测距系统均以双端D型原理为主I引，在某些情况下(如多回线路结构)可采用单端A型行波法进行补充，以获得满意的测距效果。1．2．2雷击对行波法的影响运行统计资料显示，雷害

2、是造成高压输电线路停电事故的主要原因之一唧。根据电磁场和高电压理论，雷击线路或雷击线路附近地面时同样会在线路上产生暂态行波，行波沿导线传播并在波阻抗不连续点处发生折反射，形成一系列高频暂态信号，当这些高频暂态量传至测量母线时就会被行波检测装置所捕获。然而现有的行波测距或保护装置主要依靠检测到的暂态行波信号来判断故障的方位和距离，并没有从信号本身的性质来对行波信号进行分类，这意味着如果线路遭受雷击，那么行波测距或保护装置因无法将其与普通短路故障区分开而可能造成误动或得到错误的测距结果，可靠性和准确性均得不到保证。输电线路上因雷击而出现的雷电过电压主要分为感应雷过电压和直击雷过电压两

3、种lloJ。实测证明，感应雷过电压峰值一般不超过500kV，对于110kV及以上等级的高压输电线路基本不构成威胁，通常不会引起闪络事故【111。直击雷发生时，由于高幅值的雷电流直接注入输电线路，其产生的过电压峰值往往很高，对线路的危害比较严重。根据雷击强度的不同，直击雷时会出现两种情况【12】：非故障性雷击和故障性雷击。如果雷电流较小，没有造成线路短路，可以认为发生了非故障性雷击：倘若雷电流足够大，引起线路闪络并发展为短路故障，这种情况可称之为故障性雷击。从继电保护的角度来看，感应雷和非故障性雷击并未给线路造成实质性的损害，也不会影响输电系统的正常运行，保护不应该动作；故障性雷击

4、由于已经发生了绝缘击穿现象，为避免线路遭受进一步的损坏，保护应该及时动作切除故障线路。因此，为保证行波测距和保护装置的可靠性以及提高其抗干扰能力，关键在于至少能够将感应雷、非故障性雷击与故障性雷击和普通短路故障区分开。除了可靠性受影响之外，某些情况下行波测距的准确性也会因雷击而降低。对于故障性雷击，大部分情况下落雷点和短路点位置相同，此时行波测距的精度变化不大；极少数情况如绕击可能导致落雷点和闪络点不一致，这将对行波测距的精度产生不良影响【131。图1．3为线路发生绕击下落雷点和短路点不相同时的示意图。当雷电流绕过避雷线击中导线后，雷电过电压波没有在落雷点引起闪络故障，而是沿线路

5、传输一段距离后，在绝缘薄弱的其它地方诱发闪络，使得线路上存在多个行波源，行波信号异常复杂，各波头的性质也变得难以判断，这将影响传统行波测距算法的精度，甚至导致测距失败。图1．3雷击故障示意图总而言之，雷击是影响行波测距技术和可靠性和精度的主要因素之一，为提高行波测距装置的抗干扰能力及改善测距精度，研究识别雷电干扰、雷击故障和普通短路故障的方法具有重要意义，同时这也是进一步推广行波测距乃至保护技术过程中必须解决的一个问题。3，东南大学硕士学位论文1．3雷击识别的研究现状针对行波测距和保护中的雷击识别问题，目前主要有两类处理方法。一类是利用线路发生普通短路故障或遭受雷击前后电流和电压

6、的时域波形变化特点来区分雷击和短路故障，具有代表性的有：故障电流幅值法、相模量比值法和时域波形法。另一类以小波分析等工具对行波信号进行多分辨率分析，提取暂态特征进而对故障类型进行判别，例如小波能量谱法和Hilbert-Huang时频谱法。(1)故障电流幅值法文献【9】提出利用线路遭受雷击后电流突变量的大小来区分雷击是否造成短路故障。当发生非故障雷击时，由于并未引起线路短路，故线路上的暂态电流主要是幅值不断衰减的雷电波，雷击前后故障分量电流变化不大；当发生故障性雷击或普通短路故障时，由于短路点处故障电流的存在，使得雷击或短路后故障分量电流突增，根据这一特点可以将非故障性雷击与故障性

7、雷击和普通短路故障区分开。故障电流幅值法原理简单，计算方便，实时性强，但实际应用中因过渡电阻的差异而存在一定限制。比如发生普通短路故障时如果过渡电阻较高，则故障后故障分量电流变化不会很大，若阈值设置稍有不当，就可能出现误判的情况。(2)相模量比值法文献[141通过分析感应雷和普通短路情况下暂态电压线模量和零模量之间的差异构成判据以实现感应雷与普通短路故障的区分。对于感应雷，其在三相线路产生的雷电过电压极性相同，幅值相近，因而相模变换后零模分量将远远大于线模分量；对于普通短路故障，