500kV輸電線路故障定位研究

劉歡歡

摘 要：本文利用500kV輸電線路兩端的故障數(shù)據(jù)，介紹了基于均勻傳輸線方程的輸電線路故障定位算法，并考慮了并聯(lián)電抗器的影響。

關(guān)鍵詞：500kV輸電線路;故障定位

1 緒論

高壓輸電線路跨越的區(qū)域范圍大，電力人員在日常巡視維護(hù)過程中難以顧及全面，因此在惡劣氣候條件下，容易發(fā)生輸電線路故障?；诖?，電網(wǎng)企業(yè)需要準(zhǔn)確、快速地定位輸電線路的故障點(diǎn)，以便及時消缺，維持電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2 500kV輸電線路故障定位算法

目前500kV電網(wǎng)所采集的雙端故障數(shù)據(jù)，是利用GPS裝置讀取的高壓輸電線路兩端故障后的正序電壓和正序電流。本文通過該故障數(shù)據(jù)代入算法公式，定位故障點(diǎn)。

2.1 基于均勻傳輸線方程的故障定位算法

500kV高壓輸電線路長度長，涉及輸電線路分布電容，所以一般采用分布參數(shù)線路模型，符合基于均勻傳輸線方程的輸電線路故障定位算法的基本條件。

當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時，根據(jù)均勻傳輸線方程，[2]利用兩端故障后的電壓和電流，在故障點(diǎn)處總是滿足：

cosh（γx）U·m1-I·m1Zcsinh（γx）=cosh（γ（l-x））U·n1-I·n1Zcsinh（γ（l-x））（2.1）

式中，γ= R+jωL（G+jωC），Zc= R+jωL/（G+jωC）。求出故障距離x的解析解：

x=1γlnA1-B1A1+B1（2.2）

其中，A1=ZcI·n1cosh（γl）-U·n1sinh（γl）+ZcI·m1

B1=-ZcI·n1sinh（γl）+U·n1cosh（γl）-U·m1

由于正序電壓和正序電流在任何故障類型下總會存在，所以上式能夠適用于各種類型的輸電線路故障?？梢娀诰鶆騻鬏斁€方程的故障定位算法的普適性強(qiáng)。

2.2 考慮并聯(lián)電抗器的500kV輸電線路故障定位算法

在實(shí)際應(yīng)用中，500kV輸電線路因分布電容的影響會產(chǎn)生較高的容性充電功率，為了補(bǔ)償容性功率，往往考慮在高壓輸電線路的兩端并聯(lián)電抗器。

500kV帶并聯(lián)電抗器系統(tǒng)模型圖

從上圖中可以看出，如果在并聯(lián)電抗器位置能夠測量得到正序電壓和正序電流，就可以采用基于均勻傳輸線方程的輸電線路故障定位算法進(jìn)行計算，如式（2.2）。

考慮并聯(lián)電抗器的500kV高壓輸電線路故障定位算法實(shí)際上是根據(jù)基于均勻傳輸線方程的輸電線路故障定位算法，利用均勻傳輸線方程，測量并聯(lián)電抗器位置的電壓和電流，代入算法公式，從而定位故障點(diǎn)位置。

3 MATLAB仿真

在研究500kV輸電線路的故障定位時，本文參數(shù)設(shè)置如下：高壓輸電線路單位長度正序電阻、電感和電容分別為0022Ω/km、0.94mH/km、0.0122μF/km;單位長度零序電阻、電感和電容分別為0.170Ω/km、2.37mH/km、0.0065μF/km;高壓輸電線路總長度為100km。

本文兩種算法都依賴于GPS裝置進(jìn)行同步采樣，保證線路兩端所讀取的數(shù)據(jù)是同時的。另外，算法還需要具有交換電壓電流數(shù)據(jù)的通道，以此在原理上能夠完全消除對側(cè)系統(tǒng)阻抗的變化和輸電線路故障點(diǎn)過渡電阻的影響。通過MATLAB仿真驗(yàn)證，這兩種基于GPS的雙端量故障定位算法可行性、可靠性和準(zhǔn)確性高。

從上表仿真結(jié)果看，考慮并聯(lián)電抗器的500kV輸電線路故障定位算法故障測量誤差較大，但基本上都小于1%，也不受故障位置的影響，適用于輸電線路上任何一點(diǎn)?？梢妰煞N算法能夠準(zhǔn)確定位不同類型的故障點(diǎn)，具有普適性。

4 結(jié)語

隨著社會發(fā)展，單一的故障定位算法將難以滿足快速、精準(zhǔn)定位的要求，采取不同原理的定位方法進(jìn)行綜合故障定位可能會更快速、更準(zhǔn)確，故障定位研究之路將繼續(xù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Manohar Singh.Transmission line fault detection and classification[J].Emerging Trends in Electrical and Computer Technology（ICETECT），23-24 March 2011：15-22.

[2]施世鴻，何奔騰.基于分布參數(shù)模型的雙端非同步故障測距算法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（9）：84-87.