现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用—A型原理.docx

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1、现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用7型原理现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用一A型原理长期以来，对输电线路哲态行波现象的研究只停留在理论分析和EvTP仿真方面，而线路上的实际暂态行波波形要比通过仿式获得的哲态行波波形复杂得多，这使得迄今为止所提出的各种单端行波测距驱难以发挥作用。为了符利用故障行态行波的型单端现代行波故障测距原理更好地用于实测波形分析，本文将其划分为3种独立的运行模式，即标准模式、扩展模式和综合模式，并给出f各自用T实测蝇暂态波形分析的典型实例“实测故隙分析表明，A型现代行波故障测距原理具有很高的准确性，其绝对测距误差不超过500in,关健词：输电线路；

2、现代行波故障测距：R型原理：电流哲态Moderntrave1.1.ingwavebasedfau1.t1.ocationprincip1.eanditsapp1.icationstoactua1.fau1.tana1.ysi-TypeAprincip1.eChenHnRj.GeYaozhong.XuBingyin*.1.iJingi(1.Xi*anJiaotongUniversity,Xi*an710049China：2.KehuiE1.ectricCo1.td,Zibo255031,China)AbstractFora1.ongIiM,thestudiesoftransienttrave1.

3、1.ingWdVCSontransmission1.ines1inittotheoryana1.ysesandEMTPsjnu1.ations,thoughtheactua1.transientwavefomsoftrave1.1.ingwavesarcmuchmoreconp1.icated.TinsmakeitUnapp1.icab1.etoactua1.fau1.tana1.ysesfora1.1.sortsofsing1.e-endedtrave1.1.ingwavebased1.ocationa1.goriIhitspresentedti1.1.now.Inordertomaketh

4、eTypeAsing1.e-endedmoderntrave1.1.ingwavebasedfau1t1.ocationprincip1.efortransission1.inesUSinSfau1.tinducedtransienttrave1.1.ingwavestobeusedboi1.erinactua1.vavcforbasedtransientana1.ysis,itisc1.assifiedintothreeindependentnodesofoperationinthispaper,whichareca1.1.edstandardrwx1.e,extendednodeandco

5、nso1.idatednoderespective1.y,andthecorrespondingdenonstrationsofactua1.currenttransientwavefo11nana1.ysesareRiven.Theactua1.fau1.tana1.ysesshowthattheTypeprincip1.epossessesveryhighaccuracy,anditsabso1.ute1.ocationerrordoesnotexceed500m.KeyVOrds：transmission1.ines;IKIderntrave1.1.ingwavebasedfau1.t1

6、.ocation(MTWF1.);TypeAprincip1.e：currenttransients0引言输电线路行波故障测距技术因具有测距精度r和适用范围广等优点，一直为继电保护专业人员所关注凡早在20世纪50年代，国外就研制出A、B,C,D等4种基本型式的行波故障测距装置,，但因存在可靠性差、构成复杂以及价格昂贝等问题，终究没有得到推广应用。20世纪80年代，国内外在A型早期行波故障测距原理的基础E提出了集保护和测距为一体的行波距离保护原理心).但由于测距算法不可靠以及现场试验条件的限制，行波距离保护没有得到进一步的发展.20世纪90年代，我国提出了利用电流暂态分量的输电线路行波故障测距原

7、理、算法及其实现方案-，从而推动了现代行波故障测距(MTWFD技术的发展，并相继研制出集A、D、E等多种原理的现代行波故障测距装置和系如何，在测量点感受到的第2个反向行波浪涌均为对端母线反射波。因此，当线路故障时，如果在测量端能缈正确识别所感受到第2个反向行波浪涌的性侦，即可实现单端行波故障测距。具体说来，当第2个反向行波浪涌为本端第1个正向行波浪涌在故障点的反射波时，二者之间的时间延迟对应于本端测量点到故障点之间的距离；当第2个反向行波浪涌为对端母线反射波时，它与本端测量点第1个正向行波浪涌之间的时间延迟对应于对端母线到故障点之间的距离。可见,为了实现综合模式下的A型现代行波故障测距原理，在

8、测量端必须能够准确、可靠地检测到故障引起的第2个反向行波浪涌并识别其性质.2 利用电流音态分量实现A型行波测距原理的直接波形分析法2.1 行波故障冽距基本关系从行波故障测距的角度.可以将母线分为两种接线类型，其中第1类母线连接有同一电压等级的多向线路，而第2类母线只连接有IpI线路。电力受支中的绝大多数母线均为第1类母线。相对于来臼线路MN方向的行波而言，测量端母线M的等效波阻抗等于该母线上除线路MN以外所有线路波阻抗和母线分布包容的并联阳抗。假定连接到母线V的所有线路具有相同的波阳抗，则可以将母线M对来白线路MN方向的电压暂态行波的时域反射系数Kw和时域透射系数K“表示为:式中：F表示傅里叶

9、反变换：K为除线路MN以外连接到母线V的线路回数（假定K22）：C为母线M的分布电容：及为线路波阻抗。蜷定M端电流正方向为母线到线路方向，则线路MN故障产生的初始行波浪涌到达本端时所引起的本线路电流暂态故蹿分量可以表示为：M端第1个正向行波浪涌e式I）（即故障初始行波浪涌在母线H的反射波）在故障点的反射波到达母线Y时所引起的本线路电流沔态故障分量可以表示为：式中：K,为电压智态行波在故障点的反射系数（假定为常数）。故障初始行波浪涌在线路MN对端母线的反射波透过故障点到达母线M时所弓起的本线路电流到态故障分量可以表示为：式中：K为电压哲态行波在故障点的透射系数（假定为常数）：人为电压哲态行波在对

10、端母线N的反射系数：为暂态行波从故障点到对端母线N的传播时间。比较式（5）可以得到:暂态行波在母线M和故障点F的反射系数恒为负值，在故障点的透射系数恒为正值。因此，故障初始行波浪涌和故障点反射波到达母线M时引起线路MN的电流暂态故障分量AiKt）和Ai式t）具有相同的极性，二者之间的时延等于笆态行波在M端测量点与故障点之间往返次的传播时间。故障初始行波浪涌与其在故障线路时湍母线N的反射波到达M端母线时引起的本线路电流哲态故障分量A3（D与Ai式1）在某一初初始时段内（取决于对端母线N的接线方式）具有相反的极性“，二者之间的时延等于哲态行波在故障点与对端母线N之间往返一次的传播时间。可见，当线路

11、发生故障时，通过比较来自故障方向的行波浪涌到达测量端母线时引起故障线路电流弱态分价的初始极性可以识别来自故磁点和线路对端母线的反射波。在这种情况下，只要能够正确区分来自故障线路正方向和反方向的行波浪涌到达测地端母线时引起本线路的电潦智态分量，即可实现各种运行模式卜的八型现代行波故障测距原理。2.2 来自故障方向行波浪涌引起电源暂态分量的板别来自故障方向任一点X的行波浪涌到达母线M时所引起的故障线路以及各相邻健全线路的电流暂态分量可以表示为：式中：为暂态行波从X点到母线M的传播时间：K为相邻健全线路回数（设K22）。由丁反射系数心恒小于（），因此式（9）表明，来自故障方向的任一行波浪涌到达母线M

12、时所引起的故障线路电流暂态分量和其它所有相邻健全线路电流留态分量之间存在反极性的关系。同理可知,来自任线路正方向的行波浪涌到达母线M时所引起的该线路电流笆态分量和其它所有线路（包括故障线路）电流暂态分量之间存在反极性的关系。因此，通过比较行波浪涌到达母线M时所引起各线路电流暂态分员的极性即可识别来自故障方向行波浪涌所引起的电流哲态分量。当母线上出线较多时，来自故障方向的行波浪涌到达母线时所引起各健全线路的电流智态分量幅度很小，甚至可以忽略，从而简化了故障测距过程。需要指出，在以上的分析中没有考虑线路损耗和线路参数的依须特性，这些影响因崇将导致行波在传播过程中的衰减和画变，但上述各行波浪涌之间的

13、极性关系仍然成立。2.3 直接波形分析法的实施步骤利用电流暂态分量的直接波形分析法实现A型现代行波故障测距原理的具体步骤如下（以综合模式为例）：I）通过比较同母线上各线路电流故障哲态分量波形中第1个波头分量的极性选择故障线路：2）对于故障线路电流暂态波形中的每个波头分量，通过比较它与同时刻其它线路电流皆态分量的极性确定来自故附方向行波浪涌引起的第2个波头分量；3）通过比较来自故障方向行波浪涌引起的故障线路电流哲态波形中第2个波头分量与第1个波头分量的初始极性确定第2个波头分量是由故障点反射波所引起（二者同极性），还是由对端母线反射波所引起（二者反极性），进而确定故障点位置.3 实测故障分析3.

14、1 本靖和对靖母线均为第1类母线1997年12月14日2时17分49秒,甘两天水供电局所管辖的330kV陇马线（全长31IkIn）发生A相接地故障，其中陇西健含故障线路在内同母线上3条线路的故障相电流行态故障分量波形如图1所示。显然，本端母线为第】类母线。在故障线路上，来自故障方向行波浪涌引起的第2个波头分量与初始波头分量始终具有相反的极性，因而必为对端母线反射波所引起，而I1.对端母统也是第1类母线,从而可以直接获得扩展和综合模式下的测距结果为75.8km,如图1（八）所示.标准模式下的测距结果可以间接获得（本例中难以直接荻得），它应该等于故障线路实际导线长度与扩展或综合模式下测折结果之差值

15、，并且可以近似表示为（km）。从故障线路电流智态分量波形中可以发现，在对应于该近似测距结果的位置并不存在潜态波头分量，但在其邻域内距离本端235.6km处存在由来自故障方向行波浪涌所引起的暂态波头分量，如图Mb）所示，从而可以招标准模式下的测距结果修正为235.6km。实际故障点位于距本端（235236）km处。在本例中，对端母线反射波先于故障点反射波到达本端测量点，因而故障点位于线路中点以外（靠近对端）。2002年4月5日14时33分7杪，黑龙江绥化电业局所管辖的220kV康绥甲线（全长64.3km）发生B相接地故障,其中康金侧含故障线路在内同母线上3条线路的故障相电流皆态故障分量波形如图2

16、所示。故障线路两端母线都连接有多条其它线路，故两端母线均为第1类母线。在故障线路上，来自故障方向行波浪涌引起的第2个波头分量与初始波头分量始终具有相同的极性，因而必为故障点反射波所引起，从而可以直接获得标准和综合模式下的测距结果为27.4kin,如图2（力所示。在故障线路上，来自故障方向行波浪涌引起的第3个波头分量（强加在智态波形的第2个智态分地上）与初始波头分量始终具有相反的极性，因而必为线路对端母线反射波所引起，从而可以直接获得扩展模式下的测距结果为36.9km,如图2（b）所示。实际故障点位于距对端37km处。在本例中，故障点反射波先丁对端母线反射波到达本揣测量点，因而故障点位于线路中点以内（靠近本端）.3.2 本端和对端母线分别为第1类和第2类母线1997年10月2日13时46分47秒，山东德州电业局所管辖的110kV临禹线（全长43km）发