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1、622001年12月10日Dec.10,2001现代行波测距技术及其应用1111234徐丙垠,李京,陈平,陈羽,董新洲,葛耀中,P.F.Gale(11科汇电气有限公司,山东淄博255031;21清华大学电机系,北京100084)(31西安交通大学电力系,西安710049;41Hathaway仪器公司,英国)摘要:介绍了利用电压、电流行波进行线路故障测距的方法。单端法是测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间来计算故障距离,双端法利用故障行波到达线路两端的时间差测距。阐述了故障行波信号的测量、超高速记录、行波脉冲的小波检测以及双端装置时间精确同步等关键技术问题的解决方案以及
2、行波测距技术实际应用中的若干问题。关键词:故障测距;行波;输电线路中图分类号:TM711;TM7730引言电力系统大多采用阻抗法测量输电线路故障距离。其测距精度受故障电阻、互感器误差、线路结构不对称、零序参数沿线路分布不均匀等因素影响,实际应用效果不理想,而且还存在着不适用于直流输电、带串补电容、T接及部分同杆并架的线路的缺点。图1单端A型测距原理示意图早在20世纪50年代,人们就提出通过测量电Fig.1TypeAfaultlocationprinciple压、电流行波在故障点及母线之间的传播时间来测设线路长度为L,波速度为v,故障初始行波与量输电线路故障距离。但受当时技术条件限制
3、,早期由故障点反射波到达母线的时间分别为TS1,TS2,则研制的行波测距装置结构复杂、可靠性差、投资大,故障距离XS为:[1]没有获得大面积的推广应用。经过近10年的研11究,作者开发出了新型行波测距系统,已有数百套在XS=v$t=v(TS2-TS1)(1)22国内外电力系统中投入使用,实际故障测距误差一112故障点存在透射时的情况般在500m以内。在相间故障存在较大的过渡电阻及单相接地故[2]障时,线路对端反射波会在故障点通过过渡电阻或1单端A型测距方法健全相导线透射到本侧线路上来。当故障点在线路111基本工作原理中点以内时,来自故障线路方向的第2个同极性行在输电线路发生故障时,
4、故障产生的电压、电流波波头是故障点反射波,根据它与故障初始行波的行波(下文以电流行波为例)在故障点及母线之间来时间差,利用式(1)来实现测距。当故障点在线路中回反射。装设于母线处的测距装置接入来自电流互点以外时,来自线路方向的第2个行波波头是来自感器二次侧的暂态行波信号,使用高通滤波器滤出故障线路对端的反射波。向对端运动的故障初始行行波波头脉冲,形成如图1所示的电流行波波形。由波与向本侧运动的初始行波极性相反,由于电流行于母线阻抗一般低于线路波阻抗,电流行波在母线波在对端一般产生正反射,故障点透射系数为正数,与故障点都是产生正反射,故障点反射波与故障初故在本端观察到的对端反射波与故
5、障初始行波极性始行波同极性。母线处感受到的故障初始行波脉冲相反,如图2所示。与由故障点反射回来的行波脉冲之间的时间差$t线路对端反射波与故障初始行波的时间差$t′对应行波在母线与故障点之间往返一趟的时间,可对应行波在故障点与对端母线间往返一趟的时间,以用来计算故障距离。因此,计算出故障点距对端的距离为:11XR=v$t′=v(TS2-TS1)(2)收稿日期:2001205231。22第25卷第23期Vol.25No.23·综述·徐丙垠等现代行波测距技术及其应用63图4重合到金属性故障时的电流行波波形图2故障点在线路中点以外且存在透射时Fig.4TypeEfaultlocationp
6、rinciple的测距原理示意图Fig.2Travellingwavesforafaultbeforelinemiddle地模分量的传播速度较慢而衰减更大,这样造成了pointconsideringfaultrefraction不对称故障的行波波形分析起来更复杂。实际应用113同母线上其他线路的影响中,可假定地模与线模分量具有相同的传播特性,这以上介绍中没有考虑同母线上其他线路的影样不会对测距结果造成影响。响。实际上,故障电流行波会透射到同母线上其他健康线路上去,这些透射波会在其线路的远端反射回4关键技术问题的解决来,再透射到故障线路,使观察到的行波波形比较复411利用普通的电流互
7、感器测量电流行波杂,给识别故障点反射波或对侧母线反射波带来了长期以来,人们认为普通的测量工频信号的电困难。不过在实际应用中,当母线上运行的线路较多压互感器(TV)、电流互感器(TA)很难传变暂态高时(如4条线路时),故障线路电流在其他健康线路频行波信号,因此,早期的行波测距装置设计专用耦上的透射电流较小,可以不考虑其影响。合设备测量电压行波信号,这样需要改造高压回路,投资大、复杂,不易于推广。近年来研制出的光纤2双端D型测距方法TV和光纤TA能够传变高频行波信号,但离
