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输电线路的故障测试方法

发布日期:2019-08-13 作者: 点击:

                             随着电力系统的迅速发展,输电线路在原有电缆、架空输电线路的基础上发展了电缆架空线混合输电线路,且应用越来越广泛。超高压电缆架空线混合线路能跨越大水道、海峡,可直接向大城市和工业区中心供电。同时,电缆空线混合线路还应用于中性点不直接接地的小电流输电系统中,如铁路信号电源供电系统。但由于制造上的瑕疵或经过一段时间的使用,电缆的绝缘水平会下降,从而会引起电缆发生接地故障,同样,架空线也会发生类似故障。输电线路发生故障时,准确的故障定位一方面能减轻巡线负担,另一方面又能加快线路恢复供电,减少因停电造成的经济损失。随着电缆架空线的广泛应用,其精确故障定位具有越来越重要的意义。

  

1 输电线路的电缆故障测距方法


  输电线路的故障类型主要有:单相接地故障、相间短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障。其中单相接地故障的几率Z大(占80%左右),本文以单相接地故障为例进行说明。


  长期以来,输电线路故障测距技术受到了广泛关注,尤其是20世纪70年代以来,随着计算机的普遍应用,基于微机和微处理器的电缆故障测距算法成为国内外继电保护工作者的研究热点之一。


  2 电缆-架空线混合线路故障测距方法


  2.1 概述


  国内外对于单独的电缆和架空线故障定位方法研究很多,已提出了多种故障定位原理和算法,但对2种线路的混合系统研究较少。电缆架空线混合线路的模式对阻抗法来说不再是均匀传输线的模式;对行波法来说存在波阻抗差异较大而导致的波速不一致等问题。以下介绍针对混合线路特点的故障测距方法。 


2.2 基于分布参数模型的区段故障定位法


  一个简单的两端电源系统,当线路在一点发生接地故障时,运用对称分量法和线性叠加原理将故障网络分解为故障前正常网络和故障后附加正、负、零序网络。对于三相对称故障,不存在负序和零序网;对于不对称非接地故障,不存在零序网。


  2.3 基于波速度归一算法的双端行波测距法


  2.3.1 波速度归一算法


  行波测距算法的关键是行波波头的准确辩识和行波传播速度的确定。混合线路中的波速度明显不连续成为该方法在系统中应用的瓶颈,利用波速度归一算法能很好地解决这一问题。设行波在架空线中的传播速度为v,在电缆段中传播速度为v',以架空线的波速度v为基准将电缆长度进行折算,对长度为l的电缆折算后的长度为vl/v',波速度归一化后的线路中行波传播速度为架空线的波速度v。对波速度归一化后的线路应用式可得到故障点在归一化后的线路中的位置,再折算到原来的实际线路,可消除波速不连续带来的影响。


  2.3.2 基于波速度归一算法


  双端行波测距由于架空线和电缆交替频繁,使得线路中行波的折反射非常复杂。理论分析和大量的仿真实验表明,对这种线路采用不加信号源的单端测距法很难鉴别出故障点反射的行波波头,从而使测距精度受到很大影响。


  2.4 三相母线外加同一电压脉冲式单端行波测距法 


2.4.1 基本原理


  系统发生单相接地故障时,待系统重新达到稳态后,在测量端三相母线上同时加同一电压脉冲,并对采集到的行波进行karrenbauer变换,利用线模行波进行测距。


  由于三相线路基本对称,当在母线端同时加上同一电压脉冲时,相当于在线路中加上一个纯粹的零序分量,即地模分量,因此,在线路的线模回路中相当于没有外加电源,在三相上同时加电压脉冲引起的暂态行波完全沿着地模通路向前传播。三相线路上各行波到达故障点前是同幅同相的,而线模行波在地模行波到达故障点前一直为零,这样就可消除波阻抗不连续的影响,即在地模行波传到故障点之前,无论经过多少个架空线和电缆的换接点,所引起的线模行波一直为零。


  2.4.2 等效波速度和波速度归一算法


  通过上面的策略可以正确提取故障点的反射波头,但还不能完成测距,这是因为测距的另一个关键因素即波速度在这种频繁交替换接的线路中不是单一的,必须找出相应的策略才能Z终完成测距。由行波在线路中的传播物理过程可得到如下结论:三相线路外加同一电压脉冲后,所加的电压脉冲以波的形式沿线路向对端传播。

 

  电缆架空线混合线路是一种比较新颖的电缆故障测距研究对象,由于电缆线路的参数和架空线路的参数存在较大差距,使得许多已有的基于线路均匀参数的故障测距方法受到了挑战。本文对几种已有的混合线路故障测距方法进行了综述,对各种方法的优缺点进行了分析比较,得出如下结论:针对电缆架空线混合线路的电缆故障测距,基于波速度归一法的双端行波测距法具有较高的可行性,应进一步推广使用。


 

电缆故障测距

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关键词:电缆故障测距

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