高壓輸電線路故障測距新算法范文

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《電網技術雜志》2015年第七期

T型輸電線路因其施工簡單、經濟性好等優點，在電力系統中所占的比重越來越大，且其輸電功率大、負荷重，一旦發生故障，準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，不能簡單的把雙端測距應用到T型輸電線路上。國內外不少學者對T型輸電線路故障測距進行了探討，行波原理的T輸電線故障測距存在波頭識別困難等缺點，難以推廣，而基于故障分析原理的T型輸電線路故障測距對設備要求低等優點，收到了廣泛的關注。基于故障分析原理的T型輸電線路故障測距主要分為2大類：第1類先判斷故障支路，根據判斷的結果，將三端線路等效成雙端進行測距；第2類是將判斷故障支路與求解故障距離結合起來，一步得出測距結果。對于第1類，大都采用T節點處電壓幅值相等來選出故障分支，但當T節點附近發生高阻抗短路時，從三端計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。

對于第2類，文獻[15]利用過渡電阻是純電阻特性來實現測距，但不適合非線性過渡電阻。文獻提出在故障點前后測距函數的相位會發生突變，正常支路上測距函數的相位不會發生突變，基于測距函數的這一相位特性提出T型測距，在一定程度上改善了在T節點附近經高阻接地的測距死區，但測距需要在每條支路上都需要搜索計算，故算法定位速度不夠快。

本文基于分布參數模型，構建一種新的測距函數判斷故障分支。在故障支路上，測距函數單調遞減且在故障點處過0；正常支路上，測距函數單調遞減且大于0。基于測距函數的這一過0特性提出了一種適用于T型高壓線路故障分支判據，進而利用故障距離的解析表達式求解故障距離。

1測距原理

1.1雙端線路故障分析圖1為雙端線路故障的正序序網圖，根據均勻傳輸線方程故障點f處的正序電壓相量可以用兩端電壓、電流分別表示。

1.2T型線路故障測距圖2為T型輸電線路故障的正序網絡圖，以NT支路發生故障為例。

1.3故障分支判據故障支路上，測距函數單調遞減且在故障點過0；正常支路上，測距函數單調遞減且大于0。基于此特性，提出一種適用于T型高壓線路故障支路判據。

1.4故障距離求取當判斷出故障分支后，根據測距函數單調遞減且在故障點過0，對測距函數式(4)可以用二分區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，根據在故障點f處兩端求得的正序電壓相等得。

2仿真驗證

本文采用ATP-EMTP進行仿真實驗，線路模型如圖3所示。表1列出了在各支路上發生各種短路故障時本文故障分支判斷結果與測距結果(其中FMT、FNT、FPT為各支路的故障支路判斷函數)。由表1可知，本文所提的故障分支判據均能正確判斷出故障分支，并在此基礎上進行測距，測距最大絕對誤差為350m。表2列出了不同過渡電阻下本文故障分支判斷結果與測距結果。由表2可知，本文所提故障分支判據在不同過渡電阻下均能正確判斷出故障分支，并在此基礎上進行測距，測距結果最大絕對誤差為358m。

表3列出了在T節點附近發生A相接300電阻接地故障時，傳統方法(以文獻[13]的方法為例)故障分支判斷結果。由表3可知，傳統方法在T節點附近發生高阻短路故障時并不能可靠識別出故障支路。表4列出了與表3在相同情況下本文故障分支判斷的結果。由表4可知，本文方法在T節點附近經高阻短路時能可靠正確的判斷故障支路。由表3可知，傳統方法的故障分支判據ΔMN、ΔMP、ΔNP都比較小，若采用采集到故障錄波器的數據時，ΔMN、ΔMP、ΔNP都接近于0，從而在T節點附近發生高阻短路時都判斷為T節點故障；而由表4可知，故障分支判據FMT、FNT、FPT差別比較大，不會因數據舍入誤差而造成誤判，并且故障分支判據與傳統方法計算量相當。

3結論

采用分布參數模型，構建了一種新的測距函數進行故障分支判斷。通過分析可知，測距函數在故障支路故障點處過0且單調遞減，在正常支路測距函數大于0且單調遞減。本文即是基于測距函數的這一過0特性提出了一種適用于T型高壓線路故障分支判據。故障分支判據無需判別故障類型且僅需計算2個點即可判別出是否為故障支路，計算量小。在T節點附近高阻短路故障時也能準確地識別故障支路。判別出故障支路之后進而利用故障距離的解析表達式求解故障距離，原理上測距精度與過渡電阻大小和性質、負荷電流和系統運行方式等因素無關。從故障分支判斷到故障測距，都是一步可得結果，無需迭代求解，計算量小，可實現在線使用。

作者：陳旭 朱永利 郭小紅 趙磊 單位：華北電力大學電氣與電子工程學院