行波法在配电网故障测距中的应用.pdf

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1、中国电力教育2010年管理论丛与技术研究专刊行波法在配电网故障测距中的应用*徐汝俊 严 凤（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003）摘 要：行波法故障测距不受系统参数、运行方式、线路不对称性及互感器变化误差等因素的影响，构成简单、容易实现。该方法通过检测行波在故障点及检测端之间往返一次的时间或利用故障点行波到达线路两端的时间差来计算故障距离，具有测距速度快、精度高的优点。本文介绍了A、B、C、E这4种行波测距方法的原理及其各自的优缺点。通过对10kV多分支配电线路单相接地故障进行仿真，比较正常线路和故障线路波形，找到了第

2、一个波形畸变点并以此来确定故障距离。结果表明测距精度满足实际要求，从而验证了C型行波法在配电网故障测距中的可行性。关键词：配电网；行波法；反射波；测距；仿真配电网与电力用户相联，所处的地理环境复杂，线路（2）分支多，接地电阻和分布电容比较大，故障定位困难，一当线路出现开路点或行波运动到线路的开路终端时，直被认为是个难点。近年来，行波法日趋成熟，其优越性8越来越受到电力行业的重视。尤其是C型行波法，在故障相当于z2→，有反射系数Ku=1，Ki=-1。线路中短路点后可以重复测距判断，很大程度上保证了测量精度，在配相当于z2，有反射系数Ku

3、=-1，Ki=1。如果线路经阻抗接地，电网故障测距中有较大的优势。此时波阻抗z2可以看做是接地电阻R和波阻抗zi并联的等行波法是通过测量故障产生的行波在故障点及检测端值阻抗，此时电压反射系数为。（母线）之间往返一趟的时间或利用故障点行波到达线路两二、行波测距方法[1-3]端的时间差来计算故障距离，一般分为A、B、C、E4种。利用行波进行故障测距有几种方法，按信号采集位置本文通过分析行波反射和折射原理，介绍了这几种行波测距可以分为单端测距和双端测距。利用故障产生的行波进行方法的原理和特点。最后通过对10kV多分支配电线路单相单端故障测距

4、的方法称为A型行波测距方法，利用故障产接地故障进行仿真分析，验证了C型行波法在配电网故障生的行波进行双端故障测距的方法称为B型行波测距方法，测距中的可行性。故障后由人工注入脉冲信号单端测距的方法称为C型行波一、行波反射与折射原理测距方法，利用线路故障发生后开关重合闸的瞬间，注入行波在线路上传播时，遇到波阻抗不连续点（如故障点）电流脉冲双端测距的方法称为E型行波测距方法。[4-6]会发生反射与折射。反射和折射是行波的重要特性，其（1）A型行波测距。在线路发生故障时，故障点产生中，反射波是用来实现故障测距的重要依据。的电压（电流）行波在故

5、障点与母线之间来回反射，根据Ui行波在测量点与故障点之间往返一次的时间和行波的波速Uj来确定故障点的距离。下面以线路发生金属性接地为例，zz12o说明A型行波测距法原理。UrXLFuf图1行波的反射和折射过程MNt1如图1所示，行波Ui（入射波）沿波阻抗为Z1的线路t2传播，到达O点，波阻抗由Z1变为Z2，发生反射和折射；图2A型行波测距示意图一部分行波U（反射波）沿rZ1线路返回，另一部分行波U（透j图2中，设在t=0时刻，线路上F点发生金属性接地射波）沿Z2线路继续传播。O点的反射系数可以用反射电故障，故障点的电压行波uf以波速v

6、向两侧传播，行波在压（电流）与入射电压（电流）之比来表示，电压反射系数为：t1时刻到达检测端M，由于M点为波阻抗变化点，行波发（1）生反射，设该点反射系数为K，则反射波K×uf由检测端电流的反射波极性会发生改变，电流反射系数与电压M向故障点方向传播。由于故障点为金属性短路，当反射反射系数大小相等，符号相反。波到达故障点时会发生全反射并改变极性，在t2时刻又返*作者简介：徐汝俊，男，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生。548行波法在配电网故障测距中的应用回检测端M。四、仿真分析设故障点到信号检测点M的距离为XL，则故障点的计利用C

7、型行波法对带分支线路进行测距，通过ATP算公式为：软件进行仿真，如图4所示，在线路分支BE中间处发生单相接地故障，其接地电阻为1000Ω。信号源采用幅值为（3）10kV，宽度为2微秒的高压脉冲信号。其中，线路波阻抗如果是经电阻接地的故障，则在接地点还有一部分波为460Ω，MN=15km，AD=3km，MA=5km，MB=9km，透射到接地点的另一侧，但仍有反射波回到检测点，由于BE=2km，BC=3km，CG=1km。能量的分散，使反射波幅值比金属性接地时要小。（2）B型行波测距。B型行波测距方法利用故障点产生的行波到达线路两端的时间

8、差来确定故障距离。设线路发生故障时，行波到达线路两侧M和N的时间分别为t1和t2，波速为v，则故障点到M的距离XL由下式求出：图4仿真线路示意图（4）在检测点采用100MHZ的采样率进行采样，得到的正其中，L为母线M、N