高壓輸電線路故障測(cè)距新算法

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1、高壓輸電線路故障測(cè)距新算法 高壓輸電線路故障測(cè)距新算法 2016/01/07 《電網(wǎng)技術(shù)雜志》2015年第七期 T型輸電線路因其施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中所占的比重越來越大，且其輸電功率大、負(fù)荷重，一旦發(fā)生故障，準(zhǔn)確快速的故障定位顯得非常重要。由于T型輸電線路具有三端，不能簡(jiǎn)單的把雙端測(cè)距應(yīng)用到T型輸電線路上。國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者對(duì)T型輸電線路故障測(cè)距進(jìn)行了探討，行波原理的T輸電線故障測(cè)距存在波頭識(shí)別困難等缺點(diǎn)，難以推廣，而基于故障分析原理的T型輸電線路故障測(cè)

2、距對(duì)設(shè)備要求低等優(yōu)點(diǎn)，收到了廣泛的關(guān)注?；诠收戏治鲈淼腡型輸電線路故障測(cè)距主要分為2大類：第1類先判斷故障支路，根據(jù)判斷的結(jié)果，將三端線路等效成雙端進(jìn)行測(cè)距；第2類是將判斷故障支路與求解故障距離結(jié)合起來，一步得出測(cè)距結(jié)果。對(duì)于第1類，大都采用T節(jié)點(diǎn)處電壓幅值相等來選出故障分支，但當(dāng)T節(jié)點(diǎn)附近發(fā)生高阻抗短路時(shí)，從三端計(jì)算的電壓幅值基本相等，無法正確判別故障支路，存在判別死區(qū)。 對(duì)于第2類，文獻(xiàn)[15]利用過渡電阻是純電阻特性來實(shí)現(xiàn)測(cè)距，但不適合非線性過渡電阻。文獻(xiàn)提出在故障點(diǎn)前后測(cè)距函數(shù)的相位會(huì)發(fā)生突變，正常支路上測(cè)距函數(shù)的相位不會(huì)發(fā)生突變，基于測(cè)距函數(shù)的這一相位特性提出T型測(cè)距，在一

3、定程度上改善了在T節(jié)點(diǎn)附近經(jīng)高阻接地的測(cè)距死區(qū)，但測(cè)距需要在每條支路上都需要搜索計(jì)算，故算法定位速度不夠快。 本文基于分布參數(shù)模型，構(gòu)建一種新的測(cè)距函數(shù)判斷故障分支。在故障支路上，測(cè)距函數(shù)單調(diào)遞減且在故障點(diǎn)處過0；正常支路上，測(cè)距函數(shù)單調(diào)遞減且大于0。基于測(cè)距函數(shù)的這一過0特性提出了一種適用于T型高壓線路故障分支判據(jù)，進(jìn)而利用故障距離的解析表達(dá)式求解故障距離。 1測(cè)距原理 1.1雙端線路故障分析圖1為雙端線路故障的正序序網(wǎng)圖，根據(jù)均勻傳輸線方程故障點(diǎn)f處的正序電壓相量可以用兩端電壓、電流分別表示。 1.2T型線路故障測(cè)距圖2為T型輸電線路故障的正序網(wǎng)絡(luò)圖，以NT支路發(fā)生

4、故障為例。 1.3故障分支判據(jù)故障支路上，測(cè)距函數(shù)單調(diào)遞減且在故障點(diǎn)過0；正常支路上，測(cè)距函數(shù)單調(diào)遞減且大于0?；诖颂匦?，提出一種適用于T型高壓線路故障支路判據(jù)。 1.4故障距離求取當(dāng)判斷出故障分支后，根據(jù)測(cè)距函數(shù)單調(diào)遞減且在故障點(diǎn)過0，對(duì)測(cè)距函數(shù)式(4)可以用二分區(qū)間求根法或弦截求根法快速求取故障距離。在這里，由于雙端同步，可直接用公式求出故障距離。如判斷為NT支路故障時(shí)，根據(jù)在故障點(diǎn)f處兩端求得的正序電壓相等得。 2仿真驗(yàn)證 本文采用ATP-EMTP進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，線路模型如圖3所示。表1列出了在各支路上發(fā)生各種短路故障時(shí)本文故障分支判斷結(jié)果與測(cè)距結(jié)果(其中FMT、

5、FNT、FPT為各支路的故障支路判斷函數(shù))。由表1可知，本文所提的故障分支判據(jù)均能正確判斷出故障分支，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)距，測(cè)距最大絕對(duì)誤差為350m。表2列出了不同過渡電阻下本文故障分支判斷結(jié)果與測(cè)距結(jié)果。由表2可知，本文所提故障分支判據(jù)在不同過渡電阻下均能正確判斷出故障分支，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)距，測(cè)距結(jié)果最大絕對(duì)誤差為358m。 表3列出了在T節(jié)點(diǎn)附近發(fā)生A相接300電阻接地故障時(shí)，傳統(tǒng)方法(以文獻(xiàn)[13]的方法為例)故障分支判斷結(jié)果。由表3可知，傳統(tǒng)方法在T節(jié)點(diǎn)附近發(fā)生高阻短路故障時(shí)并不能可靠識(shí)別出故障支路。表4列出了與表3在相同情況下本文故障分支判斷的結(jié)果。由表4可知，本文方法在

6、T節(jié)點(diǎn)附近經(jīng)高阻短路時(shí)能可靠正確的判斷故障支路。由表3可知，傳統(tǒng)方法的故障分支判據(jù)ΔMN、ΔMP、ΔNP都比較小，若采用采集到故障錄波器的數(shù)據(jù)時(shí)，ΔMN、ΔMP、ΔNP都接近于0，從而在T節(jié)點(diǎn)附近發(fā)生高阻短路時(shí)都判斷為T節(jié)點(diǎn)故障；而由表4可知，故障分支判據(jù)FMT、FNT、FPT差別比較大，不會(huì)因數(shù)據(jù)舍入誤差而造成誤判，并且故障分支判據(jù)與傳統(tǒng)方法計(jì)算量相當(dāng)。 3結(jié)論 采用分布參數(shù)模型，構(gòu)建了一種新的測(cè)距函數(shù)進(jìn)行故障分支判斷。通過分析可知，測(cè)距函數(shù)在故障支路故障點(diǎn)處過0且單調(diào)遞減，在正常支路測(cè)距函數(shù)大于0且單調(diào)遞減。本文即是基于測(cè)距函數(shù)的這一過0特性提出了一種適用于T型高壓線路故障分支判據(jù)。故障分支判據(jù)無需判別故障類型且僅需計(jì)算2個(gè)點(diǎn)即可判別出是否為故障支路，計(jì)算量小。在T節(jié)點(diǎn)附近高阻短路故障時(shí)也能準(zhǔn)確地識(shí)別故障支路。判別出故障支路之后進(jìn)而利用故障距離的解析表達(dá)式求解故障距離，原理上測(cè)距精度與過渡電阻大小和性質(zhì)、負(fù)荷電流和系統(tǒng)運(yùn)行方式等因素?zé)o關(guān)。從故障分支判斷到故障測(cè)距，都是一步可得結(jié)果，無需迭代求解，計(jì)算量小，可實(shí)現(xiàn)在線使用。