输电线路暂态过程中故障分量的研究

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1、研究与分析YANJIUYUFENX障套／广(吉林省电力公司，吉林长春130021)●摘要：长距离输电线路发生故障后，产生的行波在输电线路上传播，在故障点和电源侧发生多次反射，形成了●一系列具有谐振频率的周期性高频分量．在频域上表现为某一特定频率的谐波形式。分别利用集中参数和分布参数等效输电线路，讨论了暂态过程中故障分量的特点，分析了不同故障条件下故障分量的大小，同时考虑了线路杂散电容、线路串补、并联电抗器、电源阻抗对故障分量的影响，利用ATP软件对一条500kV线路进行了仿真验证。关键词：行波；故障分量；高频分量；固有频率中图分类号：

2、TM726文献标志码：A文章编号：1673—7598(2009)06—0026—05类型、故障时刻、过渡电阻等、同时分析了系统元件0引言对其影响，包括电源阻抗、母线电容、串补、并联电抗器等，最后利用ATP对分析结果进行了仿真验证。由于线路分布电容的存在，长距离高压输电线路发生故障后，故障暂态过程中含有大量的高频分1高频分量的特点量，这对传统的继电保护带来了不利的影响，一般利用低通滤波器将其滤除。文献f1】为了设计提取工频利用分布参数可以准确地对输电线路进行等分量的低通滤波器，分析了故障后电压的频谱。值，但在实际工程计算中，常常利用T型

3、或兀型电路由于超高压和特高压输电线路的大规模建设。进行等值，本文考虑2种情形下高频分量的特点。输电线路的暂态过程持续lt,Jl'~J较长。传统基于工频1。1利用分布参数等值输电线路量的保护将难以满足快速动作的要求。基于暂态量图1给出了利用分布参数等值的故障网络，、的保护由于其动作速度快，不受负荷电流和系统振L、G和C分别为线路单位长度正序的电阻、电感、荡影响等优点受到广泛的关注。基于暂态量的保护电导和电容，为电源阻抗，为故障点处阻抗，主要分为2大类，一类是基于行波的保护[2-4]，利用线为故障前F点处电压，d为故障点与电源点之间的距路

4、一侧或两侧的行波构成保护判据：一类是利用暂离态能量构成保护判据，其中包括利用高、低频能量比zF值l5和非周期分量l8l等。这些保护原理都是利用暂态量在时域的特点构成保护原理。(，)故障发生后，由故障引起的初始行波在输电线路上传播，在故障点和电源之间进行反射，频域上表图1利用分布参数表示的故障附加状态现为某一固定频率的谐波形式，这些频率称为输电故障产生的初始行波沿线路向电源方向传播，线路的固有频率，固有频率中最低频率是其主频。然后在处和故障点处发生多次反射，产生一系列本文利用集中参数和分布参数等效输电线路，具有固有频率的高频分量，固有频

5、率的大小可以通分析了固有频率在频域的特点，详细讨论了故障情过式(1)求出1：况下影响固有频率的各种因素，包括故障位置、故障1一厂Ie-~=0(1)收稿日期：2009—04—28作者简介：李广(1974一)，男，吉林长春人，工程师，从事电力系统稳定与控制方面的工作。YANJIUYUFENXI研究与分析式中：路，==．下11+sL1)，=，gm=Rm+sL。S乙1F1-[Rm+sLm+I(R)1f1+丢)sC卜÷L)=0(7)、／糌令Zm=O，求解式(7)可得：式(1)转化为指数形式，可以表示为：f51=—R111-AiA3eZO,ee=

6、0(2)一芸±、／矗一篆式中：Al=IF1f虚部对应固有主频的角频率，固有主可表示为：A2=Jf，一2rr41、／Cl√广—0．1——16L—1-C—1R—12101=angle(FI)1．3固有频率的特点02=angle(Fz)根据以上分析，固有频率有以下特点：式(2)有无穷多个解，可以用式(3)表示：(1)直观上，用分布参数等值输电线路时，固有09=÷ln()+()k=0，±1。。，(3)频率是行波在有限长度输电线路传播并在其两端多所以固有频率可表示为：次反射形成的，用集中参数表示线路时，固有频率是f_-：下(01+02+2k11

7、")k=0线路分布电容和线路分布电感之间产生的谐振频2，±1，±2，⋯，(4)订2’一一’”率，二者是相互统一的。式中：拄，c为行波传播速度。(2)固有频率在频域上表现为其主频的谐波形式，在所有固有频率中，主频所占的比例最大，随着衰减系数为：固有频率的增大，该频率分量所占比例越小，衰减越o【=_1ln(x／3S~)(5)快。(3)固有频率主频电流，和方向相反l】2_31。1。2利用集中参数等值输电线路输电线路可以用若干个T型网络的串联电路来等值_lOl。图2给出了利用T型网络等值的故障电路，理2影响固有频率的因素论上，对于Ⅳ个兀型或T

8、型网络等效的输电线路为根据以上分析，高频分量的固有频率不是固定无穷大时，就是真实线路)，固有频率有Ⅳ个。不变的，而是随系统各种条件的变化而有规律地改变。影响固有频率的主要因素包括2部分，一部分和赶二一故障条件有关，如故障