電纜―架空線混合線路故障測距方法綜述

1、電纜架空線混合線路故障測距方法綜述引言隨著現(xiàn)代城市化建設(shè)的快速發(fā)展，可用土地資源日益緊 張，而縱橫交錯的架空線路占用了大量的可用空間，是阻礙 城市化建設(shè)的主要因素之一。因而，用電纜網(wǎng)絡(luò)供電逐步取 代架空線網(wǎng)絡(luò)供電成為現(xiàn)代城市化建設(shè)的必然趨勢。與架空 線相比，電纜線具有輸電容量和可靠性高、應(yīng)用成本低、節(jié) 省空間以及美化市容等優(yōu)點，在我國得到了廣泛應(yīng)用，在原 有架空線網(wǎng)絡(luò)供電的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展為電纜架空線混合 線路供電。然而由于電纜的運行環(huán)境惡劣、制造工藝不完善 等因素，常常造成電纜絕緣水平下降，造成電纜接地故障。 同樣，架空線也經(jīng)常由于絕緣子質(zhì)量不過關(guān)、惡劣的天氣以 及人為外力的破壞等因素而發(fā)生故

2、障。當輸電線路發(fā)生故障時，精確定位故障點不僅能夠減輕 人工巡線的負擔，而且又能使線路快速恢復(fù)供電，減少停電 引起的經(jīng)濟損失。隨著電纜一架空線混合輸電線路的廣泛應(yīng) 用，如何精確定位故障點意義重大。本文介紹了各種混合故 障測距方法，并介紹了各種方法的優(yōu)勢與不足，最后對各種 方法的前景做了展望。1、利用阻抗法進行混合線路故障測距利用阻抗法進行混合故障測距的原理是先將某一側(cè)的 線路參數(shù)歸算到另一側(cè)，在依據(jù)利用輸電線路發(fā)生故障時所 搜集到的故障電壓與故障電流信息計算出線路阻抗，而輸電 線路中阻抗是與其長度成正比的，由此計算處測量點到故障 點的距離，最后再進行回代計算得出最終測距結(jié)果。該方法 的優(yōu)勢在于測

3、量的電氣量為工頻電壓與工頻電流，無需外加 其他測量設(shè)備，方便簡單，具有較高的經(jīng)濟性，被廣泛應(yīng)用 于繼電保護和故障錄波中。但阻抗法受系統(tǒng)阻抗、線路運行 方式以及過渡電阻等因素的影響較大，使得測距精度大大降 低，雖然隨著計算機技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，微機式的繼 電保護裝置能夠快速準確的將輸電線路發(fā)生故障時的各種 電氣量記錄下來，并進行分析計算，提高了阻抗法的測距精 度。但影響阻抗法測距精度的因素仍然不能很好的解決，而 且由于線路之間參數(shù)的不同，需要進行歸算，從而加大了測 距誤差。故目前很少用阻抗法進行混合線路故障測距。2、利用行波法進行混合線路故障測距行波法可以劃分為單端法和雙端法，單端法是利用故

4、障 行波在母線某側(cè)測量裝置與故障點之間往返一次所用的時 間差值來進行測距計算，雙端法是利用故障行波到達母線兩 側(cè)的時間差值來進行測距計算。行波法的主要優(yōu)勢在于受輸 電線路的運行方式、過渡電阻、互感器變換誤差以及線路參 數(shù)沿走廊分布不均勻等因素的影響比較小，測距的精度比較 高，已在 110Kv 及以上輸電線路中得到廣泛的應(yīng)用，實際測 距誤差可以的達到 200m 以內(nèi)。為了進一步減小行波測距的 誤差，一些學(xué)者提出了利用小波變換來確定暫態(tài)故障行波到 達測距裝置的時刻。首先，通過將混合輸電線路發(fā)生故障后故障行波首次都 愛打母線兩側(cè)的時間差值與整定值進行比較來確定故障發(fā) 生區(qū)段，然后利用雙端行波測距原理

5、來給出故障測距結(jié)果的 公式。但線路兩側(cè)時間的準確同步問題以及混合線路長度誤 差對測距精度的影響較大。仿真結(jié)果表明，測距誤差在 1km 以內(nèi)。在一定的基礎(chǔ)上，以在架空線與電纜的連接點處發(fā)生 故障后，故障行波到達母線兩側(cè)的時間差值為基準值；當混 合輸電線路故障發(fā)生時，通過所測得的故障初始行波到達母 線兩側(cè)的時間差值與基準值比較判斷故障發(fā)生區(qū)段，并由單 端測距原理給出測距結(jié)果。消除了混線路兩側(cè)時間的準確同 步問題以及混合線路長度誤差對測距精度的影響。 Matlab 仿 真結(jié)果表明，測距誤差在 200m 以內(nèi)。在一定的基礎(chǔ)上對單 端行波測距加以改進，利用雙端原理根據(jù)混合線路故障初始 行波到達兩端的時間

6、差進行故障區(qū)段的選擇，通過單端測距 原理給出初步測距結(jié)果，結(jié)合故障初始行波到達線路兩側(cè)的 時間差由單端原理給出準確結(jié)果。使得測距的準確性和可靠 性得以提高。ATP仿真表明，測距誤差在 200m以內(nèi)?；?時間中點的雙端行波故障測距算法，此算法只需知道線路的 具體結(jié)構(gòu)及行波在各介質(zhì)中的波速度，就可以計算出行波在 此段架空 -電纜混合配電線路中的運動時間， 進而準確定位故 障點。該算法不僅解決了傳統(tǒng)雙端行波測距不適于波速不連 續(xù)的架空 -電纜混合配電線路的問題， 而且也解決了多段電纜 -架空線的測距問題。 所提出的基于組合行波原理的高壓架空 線_電纜混合線路故障測距方法是目前行波測距方法中，測 距誤差較小，可靠性較高的的方法。而所提方法是在多段混 合線路故障中應(yīng)用前景比較好的一種方法。3、結(jié)論 本文對現(xiàn)有的各種測距方法進行了綜述，分析了各種方 法的優(yōu)勢與不足，得到如下結(jié)論：利用行波法進行混合線路 故障測距較利用阻抗法進行混合線路故障測距有較大的優(yōu) 勢，在行波法中， 基于組合行波原理的高壓架空線