基于行波的故障测距仿真

黄月明（广东明电电力设备有限公司，广东 东莞 523273）



基于行波的故障测距仿真

黄月明
（广东明电电力设备有限公司，广东 东莞 523273）

摘 要：简要介绍了行波的基础概念和行波测距理论。行波测距分为单端和双端测距，双端法利用故障行波达到线路两端的时间差测距，利用PSCAD进行了双端法行波测距的仿真验证行波测距的可行性。

关键词：行波；波头；反射；测距

1　引言

电力工业作为一个基础产业，其发展的步伐，直接关系到社会经济的发展步伐。

输电线路故障定位是输电故障处理的第一步，所以故障点的定位速度和定位精度直接关系到故障查找和处理的速度，所以电力输电线路故障定位技术一直是电力行业研究的一个重要课题。目前故障测距主要有包括故障录波分析法、阻抗法和行波分析法。其中故障录波分析法、阻抗法的故障测距对技术的要求比较低，已在实际工程中应用的比较广泛，但这两种方法都是根据工频电量进行判断，实际应用中存在定位偏差大的弊端。行波测距与上述两种方法不同，其通过滤波选取某一段的高频电气量进行计算故障点的距离，受外部因素影响较小。

2　行波理论

2.1行波基本概念

输电线路的行波就是向线路两端传播的电磁波，在忽略电阻和电导的情况下，行波传播速度：

2.2行波的反射与折射

行波在波阻抗不同点或集中参数阻抗点处，即阻抗不匹配处，会产生反射和折射行为。

行波的反射是行波在遇到阻抗不匹配时，会产生一个与原来行波方向相反的行波，此行为称为行波反射；同时，行波还会穿过阻抗不匹配处，继续向前传播，此行为称为行波折射。

3　行波法测距

由上文可知，行波在传播过程中存在折射和反射现象，利用其传播速度及特性可得到不同的行波故障测距方法，主要分为行波单端故障测距和行波双端故障测距：

3.1行波单端故障测距

当F 点发生故障时，产生一个行波，行波沿线路两端传播；沿S端行波到达S 时间记为，由于母线阻抗与线路阻抗不匹配产生一个反射波；到达故障点F 时故障处阻抗与线路阻抗不匹配，产生一个反射波；当反射波再次到达S 端时间记为。根据以上分析可知，故障点F 与S 端距离为：

其中V为行波速度

3.2行波双端故障测距

当F端发生故障时，产生一个沿S端的行波和一个沿R端的行波，根据达两个行波到达S端和R端的时间差，利用公式（3）可计算故障点F距离S端的距离。

其中V为行波速度 L为线路总长度

4　行波测距仿真

4.1搭建模型

利用PSCAD搭建如图1所示的仿真模型，

线路总长设置为100km，故障点设置在距离S端90km处。故障时间设置在仿真开始后的0.1s发生。

4.2数据分析

仿真之后，得到如图2所示的S和R两端经过滤波之后剩下的高频电流趋势图。

由图2可知，故障后故障行波到达S端的时间为仿真开始后的0.100292703863，故障行波到达R端的时间为0.100025536481s，线路全长为100km，按公式（3）可得：

根据数据分析，定位的故障点距离S端的距离为90.075Km，实际设计的故障点距离S端为90.00km，误差为90.075-90.000=0.075km=75米。

5　总结

输电线路的故障测距方法的快速性、精确性、可靠性直接关系到故障查找和故障处理的速度，所以电力输电线路故障定位技术一直是电力行业研究的一个重要课题。行波测距受干扰因素较少，测量准确、可靠，是输电线路故障分析一个非常有效的方法。

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

作者简介：黄月明（1985-），女，广东高州人，本科，助理工程师，主要从事电气设计工作。