輸電線路單雙端行波測距實例研討

1、 科技資訊 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION動力與電氣工程輸電線路是電力系統(tǒng)的大動脈, 擔負著傳送電能的重任, 它又是系統(tǒng)中發(fā)生故障最多的地方。輸電線路發(fā)生故障后故障點的精確定位對及時修復線路、保證可靠供電和減小供電損失均具有重要作用。我局所轄輸電線路走廊多處荒山野嶺、峽谷地帶, 運行環(huán)境惡劣, 人工巡線風險較大。如何提高故障定位精確度, 降低人工巡線風險成為了一個亟待解決的問題?；谛胁ㄔ淼墓收蠝y距裝置能夠消除故障類型、故障位置過渡電阻和系統(tǒng)運行方式等因素的影響, 實現(xiàn)輸電線路精確的故障定位。因此, 在大理變及蘇屯變各裝設了一套行波測距裝置, 開展行

2、波測距技術(shù)的應用研究。1 行波測距方法行波測距是基于暫態(tài)行波量的故障測距算法, 其原理是當輸電線路發(fā)生故障時, 將會產(chǎn)生向線路兩端以接近光速傳播的電流和電壓行波, 通過分析故障行波包含的故障點信息, 就可以計算出故障發(fā)生的位置。行波測距方法可分為單端量法和雙端量法, 前者利用線路一端檢測到的暫態(tài)行波量實現(xiàn)測距, 后者利用線路兩端量實現(xiàn)故障測距。1. 1單端行波測距方法單端行波測距的關(guān)鍵是準確求出行波第一次到達測量端與其從故障點反射回到測量端的時間差。測距原理總結(jié)如下:令零模波速為0, 線模波速為1。線路總長為L, 故障距離為f 。(1方法一, 利用初始行波分量與故障點反射波分量實現(xiàn)測距, 故障

3、距離為:f =1 t/2其中t 為初始行波與故障點反射波到達測量母線的時間差, 當故障過渡電阻較大時, 故障點反射波較微弱難以有效檢測, 此時該方法失效。(2方法二, 利用初始行波分量與對端母線反射波分量實現(xiàn)測距, 故障距離為:f=L-1t/2其中t 為初始行波與對端母線反射波到達測量母線的時間差, 當故障過渡電阻較小時, 對端母線反射波的透射分量較微弱難以有效檢測, 此時該方法失效。方法一與方法二得以有效實現(xiàn)的關(guān)鍵在于第二個反向行波的正確識別, 如果識別錯誤將直接導致測距失敗。1. 2雙端行波測距方法雙端行波法的關(guān)鍵是準確記錄下電流或電壓行波到達線路兩端的時間, 誤差應在數(shù)微秒以內(nèi), 以保證

4、故障測距誤差在數(shù)百米以內(nèi)。由于需要專用的同步時間單元, 相對而言雙端法成本較高, 但由于母線兩端都只檢測第一個到達的行波, 線路過渡電阻的電弧特性、系統(tǒng)運行方式的變化, 線路分布電容以及負荷電流等對測距復雜性不會造成大的影響, 相對而言雙端行波法比單端行波法測距結(jié)果更可靠。系統(tǒng)主站測距程序雙端測距算法利用初始行波波頭到達兩端母線的時間差實現(xiàn)測距, 故障距離為:f=(L+1t/2。2 行波測距實例分析2. 1單端測距實例2010年6月4日00:08,220kV大祥II 回線B 相故障。由波形可見B 相電流突變幅度最大, 突變之后的故障量顯著增大, 判定B 相發(fā)生接地故障。當輸電線路發(fā)生故障時,

5、產(chǎn)生的暫態(tài)行波是相互耦合的, 錄波數(shù)據(jù)應首先經(jīng)過相模變換, 消除線路電磁耦合給行波波頭識別帶來的不便, 同時根據(jù)初始行波幅值大小, 選取初始行波幅值最小的線路作為健全線路, 以此作為參考線路構(gòu)造特征行波, 使故障線路行波波頭的特征含義更加明顯。運用3次B 樣條小波對線模行波在不同尺度下做分解, 由分解結(jié)果計算模極大值, 模極大值對應信號劇烈變化, 通過檢測模極大值位置可進一步檢測出行波信號的突變點。利用小波變換的濾波特性, 噪聲干擾隨著分解層數(shù)的增加而減小被濾除, 而行波波頭模極大值隨分解層數(shù)增加而變大。由模極大值的位置進一步確定行波波頭的位置, 即行波突變時間點。故障發(fā)生時, 根據(jù)故障行波的

6、傳播特點, 故障點產(chǎn)生向線路兩側(cè)傳輸?shù)男胁? 第一個到達變的是初始行波波頭。第二個行波波頭在初始行波之后極短時間內(nèi)出現(xiàn), 行波波頭對應的模極大值極性與初始行波相反, 由理論分析是對端母線反射波在故障點的透射波, 不是故障點反射波, 表明故障點靠近祥云變。行波波頭與初始行波波頭極性相反, 是對端母線反射波。在分析出初始行波、對端母線反射波后, 確定其對應的突變時間, 即可實現(xiàn)故障測距。利用初始行波與對端母線反射波實現(xiàn)故障測距, 算得l f 30.041km, 即距大理變30.041km 處故障。2. 2雙端測距實例2010年8月17日17:04,220kV大蘇I 回線路故障。由波形可看出A 相電

7、流突變幅度最大, 在突變之后的故障量顯著增大, 可判定A 相發(fā)生接地故障。大理側(cè)第一個采樣點的時間為:2010-8-17,17:4:21.095736,突變量啟動(第4096采樣點 絕對時間為:2010-8-17,17:04:21.099832, 大理側(cè)初始行波相對該通道第4096采樣點的時差為-0.942ms, 初始行波位置為第3058采樣點。蘇屯側(cè)第一個采樣點的時間為:2010-8-17,17:4:21.095610,突變量啟動絕對時間為:2010-8-17,17:4:21.099706, 蘇屯側(cè)初始行波相對于該通道第一個采樣點的時差為3.185ms, 初始行波位置為第3185采樣點。可知

8、初始行波到達大理側(cè)與蘇屯側(cè)的時間差為:t=95736+3058-95610-3185=-1(us,線路全長l=93.11km,經(jīng)驗波速取v=0.298km/us,代入雙端測距公式得故障距離:距蘇屯側(cè):d1=(l-v×t/2=(93.11+0.298/2=46.704(km。距大理側(cè):d2=(l+v×t/2=(93.11-0.298/2=46.406(km。2. 3測距結(jié)果比對由表1可見, 單端測距結(jié)果誤差小于500m, 誤差在允許范圍內(nèi), 測距結(jié)果準確可靠。雙端測距誤差雖然超出了允許范圍, 但考慮線路弧垂、轉(zhuǎn)角等實際誤差影響, 并考慮波速取值的優(yōu)化調(diào)整后, 基本認為測距結(jié)果

9、準確可靠。3 結(jié)語單端行波測距方法設備成本較低, 基本能滿足測距需要; 然而測距理論上有明顯不足之處, 如果第二個反向行波識別錯誤將直接導致測距失敗。雙端行波測距方法設備成本較高, 但從測距理論來看, 具有更高的可靠性?？傊? 雙端行波測距方法具有簡單、可靠、易于實現(xiàn)、適用性廣的優(yōu)點, 相信經(jīng)過不斷的錄波數(shù)據(jù)積累分析及故障定位算法的逐步優(yōu)化之后, 將極大地提高輸電線路故障定位的可靠性和定位精度。輸電線路單雙端行波測距實例研討張凌(云南電網(wǎng)公司大理供電局 云南大理 671000摘 要:輸電線路故障行波測距方法是利用故障產(chǎn)生的暫態(tài)行波信號進行故障檢測與定位, 主要有單端和雙端兩種測距方法。本文對單、雙端行波測距方法的原理進行了介紹, 并結(jié)合兩次實測數(shù)據(jù)進行了全面的分析, 指出了實際