基于行波的故障測距仿真

黃月明（廣東明電電力設(shè)備有限公司，廣東 東莞 523273）

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基于行波的故障測距仿真

黃月明
（廣東明電電力設(shè)備有限公司，廣東 東莞 523273）

摘 要：簡要介紹了行波的基礎(chǔ)概念和行波測距理論。行波測距分為單端和雙端測距，雙端法利用故障行波達(dá)到線路兩端的時間差測距，利用PSCAD進(jìn)行了雙端法行波測距的仿真驗證行波測距的可行性。

關(guān)鍵詞：行波；波頭；反射；測距

1　引言

電力工業(yè)作為一個基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展的步伐，直接關(guān)系到社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐。

輸電線路故障定位是輸電故障處理的第一步，所以故障點的定位速度和定位精度直接關(guān)系到故障查找和處理的速度，所以電力輸電線路故障定位技術(shù)一直是電力行業(yè)研究的一個重要課題。目前故障測距主要有包括故障錄波分析法、阻抗法和行波分析法。其中故障錄波分析法、阻抗法的故障測距對技術(shù)的要求比較低，已在實際工程中應(yīng)用的比較廣泛，但這兩種方法都是根據(jù)工頻電量進(jìn)行判斷，實際應(yīng)用中存在定位偏差大的弊端。行波測距與上述兩種方法不同，其通過濾波選取某一段的高頻電氣量進(jìn)行計算故障點的距離，受外部因素影響較小。

2　行波理論

2.1行波基本概念

輸電線路的行波就是向線路兩端傳播的電磁波，在忽略電阻和電導(dǎo)的情況下，行波傳播速度：

2.2行波的反射與折射

行波在波阻抗不同點或集中參數(shù)阻抗點處，即阻抗不匹配處，會產(chǎn)生反射和折射行為。

行波的反射是行波在遇到阻抗不匹配時，會產(chǎn)生一個與原來行波方向相反的行波，此行為稱為行波反射；同時，行波還會穿過阻抗不匹配處，繼續(xù)向前傳播，此行為稱為行波折射。

3　行波法測距

由上文可知，行波在傳播過程中存在折射和反射現(xiàn)象，利用其傳播速度及特性可得到不同的行波故障測距方法，主要分為行波單端故障測距和行波雙端故障測距：

3.1行波單端故障測距

當(dāng)F 點發(fā)生故障時，產(chǎn)生一個行波，行波沿線路兩端傳播；沿S端行波到達(dá)S 時間記為，由于母線阻抗與線路阻抗不匹配產(chǎn)生一個反射波；到達(dá)故障點F 時故障處阻抗與線路阻抗不匹配，產(chǎn)生一個反射波；當(dāng)反射波再次到達(dá)S 端時間記為。根據(jù)以上分析可知，故障點F 與S 端距離為：

其中V為行波速度

3.2行波雙端故障測距

當(dāng)F端發(fā)生故障時，產(chǎn)生一個沿S端的行波和一個沿R端的行波，根據(jù)達(dá)兩個行波到達(dá)S端和R端的時間差，利用公式（3）可計算故障點F距離S端的距離。

其中V為行波速度 L為線路總長度

4　行波測距仿真

4.1搭建模型

利用PSCAD搭建如圖1所示的仿真模型，

線路總長設(shè)置為100km，故障點設(shè)置在距離S端90km處。故障時間設(shè)置在仿真開始后的0.1s發(fā)生。

4.2數(shù)據(jù)分析

仿真之后，得到如圖2所示的S和R兩端經(jīng)過濾波之后剩下的高頻電流趨勢圖。

由圖2可知，故障后故障行波到達(dá)S端的時間為仿真開始后的0.100292703863，故障行波到達(dá)R端的時間為0.100025536481s，線路全長為100km，按公式（3）可得：

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，定位的故障點距離S端的距離為90.075Km，實際設(shè)計的故障點距離S端為90.00km，誤差為90.075-90.000=0.075km=75米。

5　總結(jié)

輸電線路的故障測距方法的快速性、精確性、可靠性直接關(guān)系到故障查找和故障處理的速度，所以電力輸電線路故障定位技術(shù)一直是電力行業(yè)研究的一個重要課題。行波測距受干擾因素較少，測量準(zhǔn)確、可靠，是輸電線路故障分析一個非常有效的方法。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.189

作者簡介：黃月明（1985-），女，廣東高州人，本科，助理工程師，主要從事電氣設(shè)計工作。