CN108761273A - 一种不受波速影响的行波故障定位方法 - Google Patents

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张晓斌
张威力
李彬
于奎营
梁凤强
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Abstract

本发明公开了一种不受波速影响的行波故障定位方法，步骤如下：计算出高压输电线路在线路中点处发生故障时，产生的故障暂态初始行波浪涌到达线路两侧测量装置的时间差值作为整定值；当线路发生故障时，通过测量的故障暂态初始行波浪涌到达母线两侧的测量装置的时间差值与整定值比较来确定故障发生的区间段，并由单端原理给出测距结果，再通过测量的故障暂态初始行波浪涌到达母线两侧的测量装置的时间差值与整定值来消掉行波在输电线路中的传播速度给出测距公式。本发明不需要得到故障行波第三次以后到达时间，消除了传统的不受波速影响的单端测距方法在靠近测量端时无法给出测距结果的弊端，提高了测距的准确性和可靠性。

Description

一种不受波速影响的行波故障定位方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种不受波速影响的行波故障定位方法。
背景技术
现有技术中，当高压输电线路发生故障时，如何准确、快速的定位故障点，对于保证电网可靠经济运行具有十分重要的意义。
目前国内外学者针对高压输电线路故障提出了很多测距方法，大致可以划分为阻抗法和行波法。阻抗法主要是利用所测得的母线侧电压或者电流的工频量来给出测距结果，此方法受互感器误差、故障初始角、故障类型以及过渡电阻等因素的影响较大，使得测距误差较大。而行波法是利用故障发生后故障暂态行波到达测量端的时间来进行测距，不受互感器误差、故障初始角、故障类型以及过渡电阻等因素的影响，测距精度较高。但行波法需要用到暂态行波在输电线路中的传播速度，由于行波在线路中的传播速度并不是一成不变的，随环境温度以及线路分布参数等因素的变化而变化，影响测距精度。
针对此类问题，目前有关学者提出一种不受波速影响的单端测距方法，利用故障暂态行波到达线路某一侧的前三次甚至第四次的时间来消掉行波在线路中的传播速度进行测距计算，由于实际工程应用中很难获取暂态行波第三次甚至第四次的时间，使得该方法工程应用价值不高，而且在靠近测量端时应用无法给出准确测距结果，存在测距死区。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术缺陷，提供一种适用于高压混合输电线路双端行波故障定位方法，来解决现有技术的不足。
一种不受波速影响的行波故障定位方法，其通过如下步骤实现的：
步骤一：故障区段的确定
设M和N分别表示高压混合输电线路的两端母线侧，A表示架空线的中点，L表示架空线的长度，用v表示暂态行波浪涌在架空线中的传播速度，F表示故障点的位置；
计算架空线中点处故障时故障行波到达线路两端测量装置的时间差作为整定值，即：；当混合输电线路发生故障时，故障行波第一次、第二次到达母线M端和N端的时间分别记为tM1、tN1和tM2、tN2；令Δt=tM1-tN1,若Δt<0时，判定故障点位于架空线MA段，且M段第二次接收到的行波为故障点反射波；若Δt=0时，故障点即为A点；若Δt>0时，判定故障点位于架空线NA段，且M端第二次接收到的行波为对端母线反射波；
步骤二：给定测距结果
当故障点位于架空线MA段，根据单端原理给出故障点F到电缆母线M端的距离：，将故障初始行波浪涌从故障点F到架空线中点A所用的时间记为tFA，则由可得：,由此可给出故障点F到母线侧M端的距离：；
当故障点位于架空线NA段，根据单端原理给出故障点F到电缆母线M端的距离：，将故障初始行波浪涌从故障点F到架空线中点A所用的时间记为tFA，则由可得：,由此可给出故障点F到母线侧M端的距离：。
本发明实现了高压混合输电线路行波故障定位，与现有的方法相比优势在于消除了行波在输电线路中的传播速度对测距结果的影响，不需要得到故障行波第三次以后到达时间，消除了传统的不受波速影响的单端测距方法在靠近测量端时无法给出测距结果的弊端，提高了测距的准确性和可靠性。本发明实现了高压混合输电线路发生故障后，如何快速、准确的定位故障点，具有良好的工程应用前景。
附图说明
图1是本发明中高压输电线路MA段故障时故障行波浪涌传播示意图。
图2是本发明中高压输电线路NA段故障时故障行波浪涌传播示意图。
图中：M和N分别表示高压混合输电线路的两端母线侧；
A表示架空线的中点；
L表示架空线的长度；
v表示暂态行波浪涌在架空线中的传播速度；
F表示故障点的位置，故障行波第一次、第二次到达母线M端和N端的时间分别记为tM1、tN1、tM2和tN2。
具体实施方案
实施例一
如图1所示，设L为80km，假设t = 0时刻高压混合输电线路发生故障，故障点F位于输电线路MA段，它到母线M端的距离为10km；
步骤一：故障分段
测得tM1 = 34μs，tN1 = 237.5μs，tM2= 102μs，求得μs，显然，，判定故障点位于架空线MA段,且M段第二次接收到的行波为故障点反射波；
步骤二：测距结果的给定
根据测距公式求出故障点F到母线M端的距离：= 10.0184km，与实际故障点的位置相比，本发明的测量误差为18.4 m。
实施例二
如图2所示，L为80km，假设t = 0时刻高压混合输电线路发生故障，故障点F位于输电线路MA段，它到母线M端的距离为60km；
步骤一：故障分段
测得tM1 = 203μs，tN1 = 67.5μs，tM2= 339μs，求得μs，显然，，判定故障点位于架空线NA段,且M段第二次接收到的行波为对端母线反射波；
步骤二：测距结果的给定
根据测距公式求出故障点F到母线M端的距离：= 59.9632km，与实际故障点的位置相比，本发明的测量误差为36.8m。
工作原理为：计算出高压输电线路在线路中点处发生故障时，产生的故障暂态初始行波浪涌到达线路两侧测量装置的时间差值作为整定值；当线路发生故障时，通过测量的故障暂态初始行波浪涌到达母线两侧的测量装置的时间差值与整定值比较来确定故障发生的区间段，并由单端原理给出测距结果，再通过测量的故障暂态初始行波浪涌到达母线两侧的测量装置的时间差值与整定值来消掉行波在输电线路中的传播速度给出测距公式。

Claims (1)

1.一种不受波速影响的行波故障定位方法，其特征是通过如下步骤实现的：
步骤一：故障区段的确定
设M和N分别表示高压混合输电线路的两端母线侧，A表示架空线的中点，L表示架空线的长度，用v表示暂态行波浪涌在架空线中的传播速度，F表示故障点的位置；
计算架空线中点处故障时故障行波到达线路两端测量装置的时间差作为整定值，即：；当混合输电线路发生故障时，故障行波第一次、第二次到达母线M端和N端的时间分别记为tM1、tN1和tM2、tN2；令Δt=tM1-tN1,若Δt<0时，判定故障点位于架空线MA段，且M段第二次接收到的行波为故障点反射波；若Δt=0时，故障点即为A点；若Δt>0时，判定故障点位于架空线NA段，且M端第二次接收到的行波为对端母线反射波；
步骤二：给定测距结果
当故障点位于架空线MA段，根据单端原理给出故障点F到电缆母线M端的距离：，将故障初始行波浪涌从故障点F到架空线中点A所用的时间记为tFA，则由可得：,由此可给出故障点F到母线侧M端的距离：；
当故障点位于架空线NA段，根据单端原理给出故障点F到电缆母线M端的距离：，将故障初始行波浪涌从故障点F到架空线中点A所用的时间记为tFA，则由可得：,由此可给出故障点F到母线侧M端的距离：。
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