关于复杂输电线路故障的测距方法分析

曾娜

(国网四川省电力公司德阳供电公司,四川德阳 618000)

关于复杂输电线路故障的测距方法分析

曾娜

(国网四川省电力公司德阳供电公司,四川德阳 618000)

随着土地资源的紧缺,以及受到周围建筑的影响,复杂输电线路大量的出现,架空线--电缆混合复杂输电线路是最常见的复杂输电线路之一。复杂输电线路在电网中承担着输送电能的任务,如果复杂输电线路出现故障,将会对整个电网的运行质量造成影响,甚至还会导致严重的安全事故。文章以架空线—电缆混合复杂输电线路为例,探析了复杂输电线路故障的测距方法,以供参考。

复杂输电线路 故障 测距方法

随着高电压等级的复杂输电线路如雨后春笋般的出现，标志着我国复杂输电线路进入了全新的时代。但是，当新型复杂输电线路发生故障时，不仅会给线路巡视工作人员带来不小的工作难度，还将会影响供电的可靠性、稳定性以及安全性。复杂输电线路故障的测距方法，能够准确的展出复杂输电线路的故障点，这样能够有效的降低人工寻找故障的工作量，对及时的修复线路和保证供电可靠性具有至关重要的作用。

1 复杂输电线路故障的测距方法分析

架空线—电缆混合输电线路是由较长距离的架空线以及短距离的电缆交替形成的复杂输电线路。由于架空线与电缆线的波阻抗存在差异，导致行波在两种线路中的传播速度存在差异，而且电缆线中行波的波速会随着频率的变化发生明显的变化。因此，在进行架空线—电缆混合复杂输电线路故障的测距过程中，应该解决波速不同、波速随频率变化而变化等不确定性问题。

1.1 架空线—电缆混合复杂输电线路故障的测距方法

架空线—电缆混合复杂输电线路的结构图如图1所示，其中Lm表示电缆段的长度、Ln表示架空线段的长度、Z表示架空线段和电缆段连接的位置、M和N表示两边的电源。假设架空线—电缆混合复杂输电线路在Z点出现故障，会向M端和N端发出暂态行波，故障发生的时间为t0，行波到达M端和N端的实践分别为tm和tn，因此，从行波Z点传播到输电线路两端的时间分别表示为：Δtm=tm-t0(公式1)；Δtn=tn-t0(公式2)，两者之间的时间差公式表示为：Δt=Δtm-Δ tn=tm-tn(公式3)。Zm表示架空线上的一点，当线路发生故障之后，如果tm-tn＞Δt，则表明故障发生在架空线路段，如果tm-tn＜Δt，则表明故障发生在电缆段。由于两端线路的长度以及线路的参数都是已知的，则能够通过公式计算出行波在两段线路上的传播速度v，1/=v(公式4)，其中l代表单位长度导线的电感，c代表单位长度导线的电容值如图1所示。

当判断出线路故障的存在位置之后，可以采用单端行波故障测距原理确定故障点的位置。单端行波故障测距方法是根据行波理论的输电线路故障测距方法，当输电线路出现故障时，初始波到达母线位置之后发生折反射，从母线向故障位置发射的行波经过一段时间之后，从故障地点反射到原来的位置，该段时间间隔和故障的距离呈正比关系。

1.2 架空线—电缆混合复杂输电线路故障测距的仿真分析

文章以某架空线—电缆混合复杂输电线路为例，该线路的全长为150km，其中架空线段的长度为135km，电缆段的长度为15km，采样频率为1MHz，接地电阻为0.1Ω，假设在电缆段距离M端10km处发生了故障，故障类型为A相接地，故障的发生时刻为0.015s。由于线路之间存在相互的干扰，影响故障测距的准确性，因此决定利用凯伦贝尔矩阵对测量信号进行相量变换，由模量替代相量，能够有效的消除各个模量之间的耦合关系。但是，因为相膜发生变换之后，导致大地和三相导线形成回路，大地对模量测距准确性的影响相对较大，因此决定采用线模进行测距。由于小波变换之后的模极大值点能够对应信号上的奇异点，因此采用小波变换工具进行线模量分析，这样能够确定行波波头到达故障点消耗的时间。当故障点位于架空线和电缆段的连接处，行波到达M端消耗的时间表示为：Lm/ vm=Δtm(公式6)，到达N端消耗的时间表示为：Ln/vn=Δtn(公式7)。vm与vn可以通过公式4算出，通过计算得知：Δtm为75μs；Δtn为451.84μs；vm为2×105km/s，vn为2.98775×105km/s，Δt为-376.84μs。初始行波到达检测点的时间t1为0.015048s，故障点反射行波到达检测点的时间为0.015147s，通过计算得知Δt=-429μs，-376.84μs＞-429μs，得知故障点位于电缆段，并且距离M端的距离L=[vm(t2-t1)]/2=9.9km。值得注意的是，如果位置不同、接地电阻不同，则仿真结果也会存在一定的差异。

2 结语

总而言之，随着社会对电能需求量的不断增加，电力系统的容量也在不断的增加，各个区域大电网在逐渐的形成，输电线路的结构变得越来越复杂，输电距离也越来越复杂。为了能够实现降低投资、节约用地的目标，新型的复杂输电线路应用而生，于是复杂输电线路的故障位置测定具有非常重要的现实意义。本文在基于前人研究成果的基础上，对于复杂输电线路故障的测距方法进行了分析，希望能够为相关的研究人员提供一定的参考。

[1]曹义.复杂输电线路故障测距方法研究[D].南京理工大学,2014 (3).

[2]唐学用,黄民翔,尹晓光,姚伟锋.电缆-架空线混合输电线路故障测距方法研究[J].电力系统保护与控制,2011,39(14):69-73.

[3]夏璐璐,何正友,李小鹏,陈双.基于行波固有频率和经验模态分解的混合线路故障测距方法[J].电力系统自动化,2010,34(18):67-72.