CN102353875A

CN102353875A - 输电线路组合行波故障测距方法

Info

Publication number: CN102353875A
Application number: CN2011102937852A
Authority: CN
Inventors: 陈平; 王奎鑫
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明提供一种输电线路组合行波故障测距方法，首先，用单端原理进行初步故障测距，得出两个可能的故障位置，然后，结合故障初始行波到达线路两侧的时间差和可能故障点故障后故障行波到达线路两端的时间差进行比较，可以得出由单端行波原理确定的真实故障点。本方法的优点在于得到的测距结果是单端原理的结果，消除了双端原理测距中混合线路长度误差及线路两侧准确时间同步问题对测距精度的影响，进而提高了测距准确性与可靠性。本方法实现了电力线路行波故障测距，提高了行波测距的可靠性与准确性，当线路发生故障后，无需花费很多时间寻找确定故障点，提高了供电可靠性，具有广阔的应用前景。

Description

输电线路组合行波故障测距方法

技术领域

本发明属于电力***保护技术领域，特别涉及一种输电线路组合行波故障测距方法。

背景技术

快速、准确地确定电力线路的故障点位置，可加快永久故障的修复，及时消除隐患以避免大量瞬时性故障的再次发生，对保证电力***的安全稳定和经济运行有十分重要的意义。

目前，输电线路故障定位，国内外已经提出了多种方法，按其原理主要分为阻抗法和行波法两大类。阻抗法受线路结构不对称、过渡电阻、线路参数沿走廊分布不均匀以及互感器变换误差等因素的影响，测距误差较大。行波法基本不受上述因素的影响，已经在220kV及以上电压等级的交、直流架空输电线路中获得了广泛的应用。

行波测距原理可分为单端原理和双端原理。单端原理测距利用反射波和入射波之间的时间差计算故障距离。然而在接地故障中，故障发生在线路前半段时，故障点的反射波先到达测量端；故障发生在线路后半段时，对端母线的反射波先到达测量端。因此，如何区分来自故障点和对端母线的反射行波成为一个难题。目前单端行波测距原理还难以自动给出正确的测距结果，仍不能在输电线路中单独使用。双端原理测距是通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障位置，其测距精度基本不受线路的故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。但理论分析和实际应用表明，虽然双端行波原理能够在线自动给出故障测距结果，但可靠性和准确性受给定线路长度误差和授时***的影响。当给定线路长度存在较大的误差或授时***不正常工作时，双端原理测距结果是不可信的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷、适用于输电线路的输电线路组合行波故障测距方法。其技术方案为：

一种输电线路组合行波故障测距方法，其特征在于采用以下步骤：

(1)初测：用M、N表示输电线路两端母线，F为故障点，L为线路全长，线路故障后测得故障行波第一次、第二次到达M端母线的时间记作t_M1、t_M2，第一次、第二次到达N端母线的时间记作t_N1、t_N2，输电线路中行波的波速用v表示，利用单端行波原理计算两个可能故障点的距离：

D_{MF} = \frac{v (t_{M 2} - t_{M 1})}{2}

或

D_{NF} = \frac{v (t_{N 2} - t_{N 1})}{2};

(2)分别计算故障后上述两种情况故障行波初次到达线路M端和N端的时间差：

Δ t_{MN 1} = \frac{D_{MF}}{v} - \frac{L - D_{MF}}{v}

或

Δ t_{MN 2} = \frac{{L - D}_{NF}}{v} - \frac{D_{NF}}{v};

(3)测距结果的最终确定：若|t_M1-t_N1-Δt_MN1|＜|t_M1-t_N1-Δt_MN2|，则认定M端母线到故障点F的距离为D_MF，N端母线到故障点F的距离为D_NF＝L-D_MF，否则认定N端母线到故障点F的距离为D_NF，M端母线到故障点F的距离为D_MF＝L-D_NF。

工作原理为：根据故障行波的传播路径可知，M端或N端母线接收到的第一个故障行波应为故障点发出的故障初始行波。M端母线接收到的第二个故障行波可能是故障点的反射行波，即故障点的故障初始行波经M端母线反射后又经故障点反射，最终到达M端的行波，在t_M1到t_M2时间内，故障行波的传播的路程为2D_MF。M端母线接收到的第二个故障行波还有可能是N端母线的反射波，即故障点的故障初始行波经N端母线反射后又经故障点透射，最后到达M端母线的行波，此时N端母线的反射波一定比M端母线的反射波先到达故障点，显然，N端母线接收到的第二个故障行波一定为故障点的反射波，即在t_N1到t_N2时间内，故障行波的传播路程为2D_NF，进而由单端行波原理可以得到两个可能的故障点距离。然后结合故障初始行波到达线路两侧的时间差和可能故障点故障后故障行波到达线路两端的时间差进行比较，可以得出由单端行波原理确定的真实故障点。

本发明与现有技术相比，可以由单端原理给出最终的测距结果，可以消除应用双端原理测距时混合线路长度误差及输电线路两侧准确时间同步问题对测距精度的影响，提高了测距精度，很大程度地提高了电力线路行波故障测距的可靠性与准确性。当线路发生故障后，无需花费很多时间即可确定故障点，提高了供电可靠性，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明的故障暂态行波传播过程示意图。

图中：M、N为输电线路两端母线，F为故障点，L为线路全长，D_MF为故障点F到M端母线的距离，D_NF为故障点F到N端母线的距离，t_M1、t_M2为线路故障后故障行波第一次、第二次到达M端母线的时间，t_N1、t_N2为故障行波第一次、第二次到达N端母线的时间。

具体实施方式

下面结合附图以某仿真实例对本发明作以下说明：

实施例1：电压等级为220kV，M、N为输电线路两端母线，输电线路长度为L＝100km，t_M1、t_M2为线路故障后故障行波第一次、第二次到达M端母线的时间，t_N1、t_N2为故障行波第一次、第二次到达N端母线的时间。故障点F距离M端母线25km，行波在输电线路中的波速v＝295.0813km/ms。t＝0时刻发生故障。

步骤1、初测：线路故障后测得故障行波第一次、第二次到达M端母线的时间t_M1＝86μs，t_M2＝256μs，第一次、第二次到达N端母线的时间t_N1＝256μs，t_N2＝425μs。利用单端行波原理计算两个可能故障点的距离：

D_{MF} = \frac{v (t_{M 2} - t_{M 1})}{2} = 25.082 km

或者

D_{NF} = \frac{v (t_{N 2} - t_{N 1})}{2} = 24.934 km

步骤2、分别计算故障后上述两种情况故障行波初次到达线路M端和N端的时间差：

Δ t_{MN 1} = \frac{D_{MF}}{v} - \frac{L - D_{MF}}{v} = - 168.9 μs

或者

Δ t_{MN 2} = \frac{{L - D}_{NF}}{v} - \frac{D_{NF}}{v} = 169.9 μs

步骤3、测距结果的最终确定：由于|t_M1-t_N1-Δt_MN1|＜|t_M1-t_N1-Δt_MN2|，则M端母线到故障点F的距离为D_MF＝25.082km，N端母线到故障点F的距离为D_NF＝L-D_MF＝774.918km。与实际故障点相比，本发明的测量误差为82m。

实施例2：电压等级为220kV，M、N为输电线路两端母线，输电线路长度为L＝100km，t_M1、t_M2为线路故障后故障行波第一次、第二次到达M端母线的时间，t_N1、t_N2为故障行波第一次、第二次到达N端母线的时间。故障点F距离N端母线35km，行波在输电线路中的波速v＝295.0813km/ms。t＝0时刻发生故障。

步骤1、初测：线路故障后测得故障行波第一次、第二次到达M端母线的时间t_M1＝222μs，t_M2＝458μs，第一次、第二次到达N端母线的时间t_N1＝120μs，t_N2＝357μs。利用单端行波原理计算两个可能故障点的距离：

D_{MF} = \frac{v (t_{M 2} - t_{M 1})}{2} = 34.820 km

或

D_{NF} = \frac{v (t_{N 2} - t_{N 1})}{2} = 34.967 km

Δ t_{1} = \frac{D_{MF}}{v} - \frac{L - D_{MF}}{v} = - 102.9 μs

或者

Δ t_{2} = \frac{{L - D}_{NF}}{v} - \frac{D_{NF}}{v} = 102.9 μs

步骤3、测距结果的最终确定：由于|t_M1-t_N1-Δt_MN1|＜|t_M1-t_N1-Δt_MN2|，则N端母线到故障的距离为D_NF＝34.967km，M端母线到故障点距离为D_MF＝L-D_NF＝65.033km。与实际故障点相比，本发明的测量误差为33米。

Claims

1.一种输电线路组合行波故障测距方法，其特征在于采用以下步骤：

D_{MF} = \frac{v (t_{M 2} - t_{M 1})}{2}

或

D_{NF} = \frac{v (t_{N 2} - t_{N 1})}{2};

Δ t_{MN 1} = \frac{D_{MF}}{v} - \frac{L - D_{MF}}{v}

或

Δ t_{MN 2} = \frac{{L - D}_{NF}}{v} - \frac{D_{NF}}{v};