电力系统故障定位原理综述郭俊宏1,谭伟璞1,杨以涵1,郭芳霞2,任杰3(1.华北电力大学电气工程学院,北京102206;2.山西运城供电公司生产技术部,山西运城044000;3.聊城供电公司,山东聊城252000摘要:在电力系统中,由于输配电网络结构不同,在现有研究的基础上,,并且对各种原理下的不同算法作出总结。。关键词:行波;故障定位;中图分类号:TA文章编号:100324897(200603200762060引言在电力系统运行中,输配电线路担负着电能输送分配的重任,很容易发生故障,而用人工查找故障点又非常困难。故障定位技术可以根据线路故障时的故障特征迅速准确地进行故障定位,不仅有利于线路及时修复,保证可靠供电,大大减轻人工巡线的艰辛劳动,而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。由于高压输电线路和中低压配电网本身线路网络结构的不同,所以,适应于各自的故障定位方法也有所区别。本文分别就高压输电线路和中低压配电网的各种故障定位方法研究现状作出总结概括。1高压输电线故障定位高压输电线故障定位早有研究,尤其是随着计算机技术的应用,微机保护和故障录波装置的开发及大量投运,更加速了故障测距的实用化进程。基于微机或微处理装置的故障测距方法研究也早已成为国内外的热门课题之一。输电线路故障定位按其工作原理分为阻抗法、行波法两种。1.1阻抗法阻抗法基本原理如下(图1:在离母线M处L公里的F点发生接地故障,故障点的接地电阻为Rf,在母线M处测得的电流和电压之间的关系为:Um=Z1Im+RfIf(1两侧故障电流之和:If=Im+In(2M端测量阻抗为:图1阻抗法原理图Fig.1PrincipleofimpedancemethodZcUmIm=Z1IfImRf=Z1+KRf(3其中基于阻抗法实现的测距方法有代数法和微分方程法。代数法是利用故障时工频电压电流量,通过分析计算求出故障点的距离,因为在系统运行方式确定和线路参数已知条件下,定位装置测得的电压电流是故障距离的函数。微分方程法根据三相输电线路的微分方程,利用线路两端电流电压量进行故障定位。阻抗法按算法分可分为利用单端数据和双端数据两类[1]。单端数据的测距算法是根据单端(本端测得的电压和电流及必要的系统参数,计算出故障距离。现有的单端测距算法,主要还存在以下问题:①故障过渡电阻或对端系统阻抗变化对测距精度的影响;②输电线路及双端系统阻抗的不对称性对测距的影响;③测距方程的伪根问题。造成测距误差的根本原因是存在故障过渡电阻。要减小其影响,就要引入对端系统的阻抗,那必然要受到对端系统阻抗变化的影响,这是单端测距法长期没有解决的难题。随着电力系统自动化水平的提高和通信技术的发展,相继提出了双端或多端故障测距方法。双端测距方法不存在原理误差,而且测距在实现时间方面的要求也比保护宽松得多,因此,采用精确的分布67第34卷第3期2006年2月1日继电器RELAYVol.34No.3Feb.1,2006参数模型的两端测距算法不仅为准确测距奠定了基础,且对高阻类型故障测距也是必需的。但两端测距算法在数据同步和伪根判别等方面有待进一步改进。采用准确线路模型及不要求数据同步的两端(或多端测距算法在原理上具有更大优越性,值得进一步深入研究。1.2行波法早在20世纪40年代,国外学者就已根据行波想。现在,A,B,C,E1.2.1AA,根据测量点到故障点往返一次的时间和行波波速确定故障点距离。根据这种原理研制的定位装置简单,只需在线路一端装设,不要求与线路对端通信联系,随着现代微电子技术的飞跃发展和对行波传播规律的进一步认识,A型定位原理逐渐引起人们的兴趣和关注。基于A型的测距算法即利用单端数据算法目前主要有以下三种:算法一:利用故障点行波的反射波进行测距[2]。该方法利用在检测点检测到的两个相邻线模波头之间的时间差进行故障定位。如图2所示简单系统,在f点发生故障后,暂态行波分别向R,S运动,到达R,S后,暂态行波将发生反射,反射波经故障点再到R,S,所以在R,S点将检测到2个波头,设在R点测到2个波头之间的时间差为Δt,行波速度为v1,由此可以得到R点到故障点之间的距离。图2故障行波传播图Fig.2Progrationoffaulttravellingwavesx=v1Δt2(4但是,在这种方法中,在单相接地故障的情况下,行波的第2个波头很难测到,原因是线路上的电阻使行波衰减,第2个波头在故障点和检测点之...
