關(guān)于復(fù)雜輸電線路故障的測距方法分析

曾娜

(國網(wǎng)四川省電力公司德陽供電公司,四川德陽 618000)

關(guān)于復(fù)雜輸電線路故障的測距方法分析

曾娜

(國網(wǎng)四川省電力公司德陽供電公司,四川德陽 618000)

隨著土地資源的緊缺,以及受到周圍建筑的影響,復(fù)雜輸電線路大量的出現(xiàn),架空線--電纜混合復(fù)雜輸電線路是最常見的復(fù)雜輸電線路之一。復(fù)雜輸電線路在電網(wǎng)中承擔(dān)著輸送電能的任務(wù),如果復(fù)雜輸電線路出現(xiàn)故障,將會(huì)對整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量造成影響,甚至還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。文章以架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路為例,探析了復(fù)雜輸電線路故障的測距方法,以供參考。

復(fù)雜輸電線路 故障 測距方法

隨著高電壓等級的復(fù)雜輸電線路如雨后春筍般的出現(xiàn)，標(biāo)志著我國復(fù)雜輸電線路進(jìn)入了全新的時(shí)代。但是，當(dāng)新型復(fù)雜輸電線路發(fā)生故障時(shí)，不僅會(huì)給線路巡視工作人員帶來不小的工作難度，還將會(huì)影響供電的可靠性、穩(wěn)定性以及安全性。復(fù)雜輸電線路故障的測距方法，能夠準(zhǔn)確的展出復(fù)雜輸電線路的故障點(diǎn)，這樣能夠有效的降低人工尋找故障的工作量，對及時(shí)的修復(fù)線路和保證供電可靠性具有至關(guān)重要的作用。

1 復(fù)雜輸電線路故障的測距方法分析

架空線—電纜混合輸電線路是由較長距離的架空線以及短距離的電纜交替形成的復(fù)雜輸電線路。由于架空線與電纜線的波阻抗存在差異，導(dǎo)致行波在兩種線路中的傳播速度存在差異，而且電纜線中行波的波速會(huì)隨著頻率的變化發(fā)生明顯的變化。因此，在進(jìn)行架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路故障的測距過程中，應(yīng)該解決波速不同、波速隨頻率變化而變化等不確定性問題。

1.1 架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路故障的測距方法

架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其中Lm表示電纜段的長度、Ln表示架空線段的長度、Z表示架空線段和電纜段連接的位置、M和N表示兩邊的電源。假設(shè)架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路在Z點(diǎn)出現(xiàn)故障，會(huì)向M端和N端發(fā)出暫態(tài)行波，故障發(fā)生的時(shí)間為t0，行波到達(dá)M端和N端的實(shí)踐分別為tm和tn，因此，從行波Z點(diǎn)傳播到輸電線路兩端的時(shí)間分別表示為：Δtm=tm-t0(公式1)；Δtn=tn-t0(公式2)，兩者之間的時(shí)間差公式表示為：Δt=Δtm-Δ tn=tm-tn(公式3)。Zm表示架空線上的一點(diǎn)，當(dāng)線路發(fā)生故障之后，如果tm-tn＞Δt，則表明故障發(fā)生在架空線路段，如果tm-tn＜Δt，則表明故障發(fā)生在電纜段。由于兩端線路的長度以及線路的參數(shù)都是已知的，則能夠通過公式計(jì)算出行波在兩段線路上的傳播速度v，1/=v(公式4)，其中l(wèi)代表單位長度導(dǎo)線的電感，c代表單位長度導(dǎo)線的電容值如圖1所示。

當(dāng)判斷出線路故障的存在位置之后，可以采用單端行波故障測距原理確定故障點(diǎn)的位置。單端行波故障測距方法是根據(jù)行波理論的輸電線路故障測距方法，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)，初始波到達(dá)母線位置之后發(fā)生折反射，從母線向故障位置發(fā)射的行波經(jīng)過一段時(shí)間之后，從故障地點(diǎn)反射到原來的位置，該段時(shí)間間隔和故障的距離呈正比關(guān)系。

1.2 架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路故障測距的仿真分析

文章以某架空線—電纜混合復(fù)雜輸電線路為例，該線路的全長為150km，其中架空線段的長度為135km，電纜段的長度為15km，采樣頻率為1MHz，接地電阻為0.1Ω，假設(shè)在電纜段距離M端10km處發(fā)生了故障，故障類型為A相接地，故障的發(fā)生時(shí)刻為0.015s。由于線路之間存在相互的干擾，影響故障測距的準(zhǔn)確性，因此決定利用凱倫貝爾矩陣對測量信號進(jìn)行相量變換，由模量替代相量，能夠有效的消除各個(gè)模量之間的耦合關(guān)系。但是，因?yàn)橄嗄ぐl(fā)生變換之后，導(dǎo)致大地和三相導(dǎo)線形成回路，大地對模量測距準(zhǔn)確性的影響相對較大，因此決定采用線模進(jìn)行測距。由于小波變換之后的模極大值點(diǎn)能夠?qū)?yīng)信號上的奇異點(diǎn)，因此采用小波變換工具進(jìn)行線模量分析，這樣能夠確定行波波頭到達(dá)故障點(diǎn)消耗的時(shí)間。當(dāng)故障點(diǎn)位于架空線和電纜段的連接處，行波到達(dá)M端消耗的時(shí)間表示為：Lm/ vm=Δtm(公式6)，到達(dá)N端消耗的時(shí)間表示為：Ln/vn=Δtn(公式7)。vm與vn可以通過公式4算出，通過計(jì)算得知：Δtm為75μs；Δtn為451.84μs；vm為2×105km/s，vn為2.98775×105km/s，Δt為-376.84μs。初始行波到達(dá)檢測點(diǎn)的時(shí)間t1為0.015048s，故障點(diǎn)反射行波到達(dá)檢測點(diǎn)的時(shí)間為0.015147s，通過計(jì)算得知Δt=-429μs，-376.84μs＞-429μs，得知故障點(diǎn)位于電纜段，并且距離M端的距離L=[vm(t2-t1)]/2=9.9km。值得注意的是，如果位置不同、接地電阻不同，則仿真結(jié)果也會(huì)存在一定的差異。

2 結(jié)語

總而言之，隨著社會(huì)對電能需求量的不斷增加，電力系統(tǒng)的容量也在不斷的增加，各個(gè)區(qū)域大電網(wǎng)在逐漸的形成，輸電線路的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，輸電距離也越來越復(fù)雜。為了能夠?qū)崿F(xiàn)降低投資、節(jié)約用地的目標(biāo)，新型的復(fù)雜輸電線路應(yīng)用而生，于是復(fù)雜輸電線路的故障位置測定具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在基于前人研究成果的基礎(chǔ)上，對于復(fù)雜輸電線路故障的測距方法進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的研究人員提供一定的參考。

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