直流输电线路故障行波测距原理与应用

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1、2o14年第3期上海电力直流输电线路故障行波测距原理与应用黄一铖，顾立望(国网上海市电力公司检修公司，上海200090)摘要：直流输电线路发生故障时，通过故障行波测距技术可靠精准地进行故障定位，能够使线路故障及时得到修复，提高直流系统供电可靠性，同时也使得直流输电线路的运行管理和维护更为便捷和经济。本文介绍了直流线路故障特征和行波测距的原理，结合枫泾换流站的实际运行经验对行波测距系统在工程应用中遇到的一些问题进行了分析，并提出了改进性措施。关键词：行波测距；直流输电；暂态过程；故障定位中图分类号：TM452文献标志码：B2)暂态阶段0引言经过初始行波的来回反

2、向和折射后，故障电高压直流输电线路传输距离较远，一般在流转入暂态阶段。直流线路故障电流主要分量500km以上，架空线路可能跨越多个省市。对于有：带有脉动而且幅值有变化的直流分量和由直输电电线路的运行及维护需要克服复杂多变的地流主回路参数所决定的暂态振荡分量。在此阶形和气候影响，这使日常巡线以及故障时的排查段，换流站的控制系统中定电流控制开始起到较变得异常困难。直流输电线路故障行波测距系统显著的作用，整流侧和逆变侧分别调节使滞后触能够在线路发生故障后，第一时间精确定位故障发角增大，抑制了线路两端流向故障点的电流。点，对于及时排除故障及防止故障的再次发生具3)稳

3、态阶段有重要意义。最终，故障电流进入稳态，两侧故障电流提供本文简述了直流线路发生故障时故障电流的的故障电流稳态值被控制到等于各自定电流控制波过程、暂态过程和稳态过程三个阶段的特征，基的整定值，两侧流入故障点的电流方向相反，故障于电流电压行波的特点阐述了目前广泛采用的直点电流为两者之差，即为电流裕额△。流输电线路行波测距技术的基本原理和构成，并直流线路发生故障时，一方面可以利用换流结合枫泾换流站的实际应用情况，针对运行过程阀的控制来快速地限制和消除故障电流；一方面中行波测距装置所发生的问题进行分析，并提出由于定电流调节器的作用，故障电流与正常负荷一系列改进措施

4、。电流相比，并不明显增大，与交流线路短路故障相比要小得多。因此，对直流线路故障的检测，不能1直流线路故障过程依靠故障电流大小来判别，而需要通过电流或电直流架空线路发生故障时，从故障电流的特压的暂态分量来识别。征来看，短路故障的过程可以分为行波、暂态和稳因此，目前直流输电工程上也是广泛采用行态三个阶段。波保护作为高压直流线路保护的主保护，这是由1)初始行波阶段于暂态电流、电压行波不受两端换流站的控制，其故障后，线路电容通过线路阻抗放电，沿线路幅值和方向都能准确反映原始的故障特征而不受的电场和磁场所储存的能量相互转化形成故障电影响。可见通过检测故障时暂态电流电压

5、行波来流行波和相应的电压行波。其中电流行波幅值取分析直流线路故障，其可靠性是很高的。而且与决于线路波阻抗和故障前瞬间故障点的直流电压传统电气量分析相比，通过行波检测其特征也不值。线路对地故障点电弧电流为两侧流向故障点受电流互感器饱和、系统振荡和长线分布电容等的行波电流之和，此电流在行波第一次反射或折的影响。射之前，不受两端换流站控制系统的控制。上海电力2O14年第3期差来计算故障点到两端测量点的距离的。2行波测距原理设故障初始行波波头到两端母线的时间分别目前在电力系统中实际使用的行波测距系统是丁s和TR，如图3所示。多数是以监测线路的双端测距法为主要测距方法

6、，单端测距法为辅助测距方法。利用行波在直流线路上以固有传播速度传播这一特点，可以通过检测故障暂态电流行波在故障点与两端换流站TsTr之间传播时间来进行故障测距。图3故障初始行波波头到两端母线时I可2．1A型单端行波测距原理故障距离计算公式为：线路发生故障时，电流行波在故障点与母线XS一[(丁s—TR)+L]／2之间来回反射。通过接收母线侧电流互感器二次XR一[(TR—Ts)73+L]／2侧的暂态电流行波信号，根据到达母线的故障初始行波脉冲S与由故障点反射回来的行波脉冲3行波测距系统构成与实际应用S之间的时间差△来实现故障测距，如图1所下面主要根据林枫直流工程

7、枫泾换流站直流示。：：===：=：二二)线路行波测距装置应用情况以及运行经验，对运行中装置产生的问题进行分析并提出改进措施。3．1枫泾站直流线路行波测距装置介绍林枫直流工程直流输电线路行波测距系统采用XC一2000双端结构的行波测距系统，可以同时采集8路暂态电流和暂态电压，在计算原理方面集成了多种现代行波测距原理和分析方法，具有图1仃坡脉冲时间差故障测距较高的准确性。其组成方式成如图4所示，线路设波速度为，故障初始行波和由故障点反两端各安装一套GPS同步时钟，XC一21行波测距射波到达母线的时间为"IS、TS。，则故障测距装置以及PC主机。XL为：XL一1~

8、2vAt一1／2(TSl—T52)(1)当故障点在线