基于暂态行波的故障检测技术

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1、基于暂态行波的故障检测技术清华大学电机系继电保护研究室北京衡天北斗科技有限公司报告内容概述故障行波的形成和特点故障行波的应用输电线路行波测距配电线路行波选线超/特高压输电线路行波保护结论概述故障信息的分类故障信息电量故障信息非电量故障信息低频稳态故障信息高频暂态故障信息光声音温度转速故障信息是故障检测技术的基础故障检测技术继电保护、故障测距、接地选线现有故障检测技术存在的问题特高压交/直流输电线路保护灵敏度低输配电线路准确故障测距困难中性点非有效接地的配电系统单相接地选线困难原因—由工频故障信息构成，受以下因素影响过渡电阻线路分布电容CT饱和概述

2、是由故障引发的、运动的电场和磁场高频暂态故障信息，具突变性质、非平稳变化故障行波故障行波中包含着丰富的故障信息；现有故障检测技术把故障行波当作噪声信号加以滤除电流行波电压行波概述1948年R.F.Stevens提出行波测距1950年代末期出现了三种行波测距仪，分为A、B、C型1976年ASEA公司研制出行波保护装置RELADA1995年西安交通大学葛耀中教授和他的学生董新洲（现清华大学教授、博士生导师）等人研制出现代行波测距装置2001年中国电科院研制出类似的装置2003年清华大学电机系董新洲教授带领的科研团队研制出基于行波的配电线路接地选线装置

3、、2005年研制出单端行波测距装置行波简史概述故障行波的形成和特征叠加原理行波的形成故障行波的形成和特征行波的形成单导线等值电路故障行波的形成和特征行波的形成波动方程波动方程的通解故障行波的形成和特征波动方程的特解故障行波的形成和特征SRTr1初始波Tr2反射波Trs对端反射波Ts1初始波Ts2反射波Tsr对端反射波故障行波的形成和特征故障行波具有如下特性：只在故障发生时出现，能准确反映故障发生；包含着故障发生时刻、故障位置、故障相、故障线等有用的故障信息；具有高频、暂态突变的性质，难以分析；不可重复，具有易逝性，造成捕捉困难；同时是时间和位置的

4、函数，因此传统的时间分析方法和频率分析方法不能有效刻划暂态行波的故障特征。故障行波的应用输电线路行波测距利用电流行波的故障测距—双端法单端电气量组合法故障测距—单端法配电线路行波选线超/特高压输电线路行波保护利用电流行波的故障测距利用电流行波的故障测距Ts1Ts2tSR单端电气量（A）测距法故障点距S变电站距离V--波速度TsTRSR基于GPS的双端测距法故障点距S变电站距离：故障点距R变电站距离：L--线路全长利用电流行波的故障测距Ts1Ts2tSR利用重合闸的测距原理说明图故障点距S变电站距离：利用电流行波的故障测距利用电流行波的输电线路故障

5、测距装置1）采样频率800kHz2)误差小于1公里3)最多监视8条线路利用电流行波的故障测距行波测距在葛洲坝直流换流站运行现场柳州洛埠变电站110Kv屯秋线故障波形及测距结果小结利用GPS的双端量行波故障测距技术是目前最先进的故障测距技术已广泛应用于各种电压等级的交直流输电线路获国家发明奖利用电流行波的故障测距仅使用单端电气量的故障测距单端行波测距不够稳定、可靠缺乏GPS同步时钟没有条件安装两套行波测距仪需要单端法利用电流行波的故障测距存在的问题单端电气量组合法故障测距单端电气量组合法故障测距解决单端量故障测距问题的对策研究故障测距的组合算法组合

6、测距算法：由具有鲁棒性的阻抗测距算法给出故障发生的范围，误差不超过线路全长的10%，然后由行波测距法进行精确故障定位，误差小于1公里。开发新型故障录波测距装置既能记录行波故障信息、又能记录工频故障信息，实现组合法测距。单端电气量组合法故障测距（a）行波信号的二进小波变化结果行波信号的二进小波变化结果（b）测量阻抗法确定的故障区间单端电气量组合故障测距算法单端电气量组合法故障测距故障情况:相间故障、0过渡电阻.故障距离:40km.阻抗法输出结果：19.8km~59.8km.行波法输出结果：39.5km.组合法输出结果：39.5km.单端电气量组合法

7、故障测距HPR-7000的外形结构单端电气量组合法故障测距前置机外形工频故障信息电流行波及其小波变换Testedsystem电压行波电压行波棒图分析相量分析单端电气量组合法故障测距小结组合故障测距算法有望从根本上解决单端量故障测距问题获国家发明专利授权已经应用于实际电力系统单端电气量组合法故障测距配电线路接地选线行波选线小电流接地系统单相接地选线中性点不接地或经消弧线圈接地的系统发生单相接地后，由于未形成短路通路，接地电流非常微弱，无法确定是那一条线路发生接地，给接地查找和修复带来困难。问题的症结由于中性点不接地或经消弧线圈接地，接地线路和非接地

8、线路仅仅流过微弱的电容电流。迄今所提出的方法－基于基波零序电流大小、方向等方法效果都不好。解决问题的思路采用高频分量电流配电线路电流行波