高压架空输电线路的故障测距方法
高压直流输电线路故障定位方法
科学研究 高压直流输电线路故障定位方法 融鸯。 赋一
余沸颖
（华北电力大学北京１０２２０６） 摘要：随着国家直流输电技术的发展，如何确定高压直流输电线路故障位置已经成为故障处理过程中必须解决的问题。本文结合直流输电的特点 和发展，对高压直流输电线路发生故障的位置确定提出了行之有效的解决方法。 关键词：高压直流输电线路故障定位绝缘水平
１、直流输电线路的故障
雷击、污秽或树枝等环境因素往往会造成直流线路绝缘水平降低，这 种现象引起的对地闪络即是直流线路故障的主要原因 直流线路对地短
路瞬间，从逆变侧检测到直流电流且直流电压均下降，而从整流侧检测到 直流电流上升且电压下降直流。 在直流线路遭受雷击影响时，根据异性相吸、同性相斥的原则，因为
直流输电线路中两极电压的极性相反，电云会向不同极性的直流线路放
电，所以对于双极直流输电线路，两极几乎不可能同时同地遭受雷击。直 流线路遭受的雷击使直流电压瞬时升高后下降，一旦上升的瞬时电压使
某处绝缘无法承受，直流线路对地闪络放电现象亦随之产生【１】。 倘若直流线路杆塔绝缘性能下降，也会产生对地闪络，如果不采取措
施中断直流电流源，想要熄弧将变得十分困难。而且电压的突然变化会造
成线路的突然放电，输电线路将随之产生涌流，这些波的不断反射会导致 线路上产生高频暂态电压电流。
除了上述故障外，直流线路还可能存在高阻接地、直流线路、交流线 路碰线和直流线路断线等故障。
２、高压直流输电线路故障测距的方法 ２．１方法概述 目前高压直流输电线路故障后的测距主要依靠行波故障定位技术
【２】，长期以来，人们似乎也已经接受行波故障定位是高压直流输电线路故
障定位的唯一可靠方式。行波测距是通过输电线路的分布参数，和暂态行 波在故障点与测量点之间的传播时间来实现故障定位的。故障测距一般 有两种方法，即单端行波测距法与双端行波测距法
（１）单端行波测距：单端行波测距只利用保护安装点一侧电气分量的
110kV及以上电力线路故障测距探讨
龙源期刊网
110kV及以上电力线路故障测距探讨
作者：刘勇良
来源：《科技创新与应用》2015年第10期
摘 要：文章总结了现阶段各种线路保护测距方法，根据测距的原理将其分为阻抗法、行波法、电压法三大类。通过对线路保护测距原理、误差精度进行分析，对现有的解决测距误差的办法有了清晰的认识。最后，对影响测距精度的其他因素进行了系统分析。
关键词：测距；阻抗法；行波法；电压法；测距原理；误差分析
引言
输电线路故障测距技术目的就是用来解决电力系统运行中故障点精确定位问题。精确的故障定位能够及时提供准确、可靠的信息，减轻人工巡线的负担，同时加快线路的恢复供电，为提高电力系统运行的安全性、经济性和可靠性发挥着重要的作用。
1 故障测距与距离保护中距离测量的不同点
故障测距与距离保护中距离测量虽然都同系统发生故障后故障点与观测点之间距离有关，但距离保护中只要判断故障点处于保护区内或区外，而故障测距则要确定实际距离，所以二者在实现方法和要求上有很大的不同。
1.1 测量方法不同
故障测距只要求装置能算出故障点距离，而距离保护要按规定的动作范围判断故障点在动作区内或是区外。由于距离保护要实时快速进行故障判断，以阻抗测量实现距离测量的距离保护受电力系统结构和运行方式的影响很大。所以它的动作特性要有合理的形状，不能只从（阻抗）测量数值来判断故障状态，这就使得在测量方法上二者有很大的不同点。
1.2 测量实时性要求不同
距离保护中测量元件必须进行实时测量而且要求动作快速，而故障测距根据它的功能并不要求进行快速的测量，这就使得故障测距可以躲过故障发生起始时的过渡过程，提高测量的准确性，还可在永久故障情况下，断路器跳开后再进行测量。
1.3测量精确度要求不同
高压架空线路故障测距技术探析
◇科技论坛◇ 科技园向导 ２０１１年第０５期
高压架空线路故障测距技术探析
李捷生 （广东河源５１７０００）
【摘要】高压架空线路发生故障时，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。本文结合笔者多年的工作实践，对某架空输电线路故障测距及其运行进行进行了分析阐述，和同行交流。 【关键词】高压；架空线路；故障测距
高压架空输电具有传输功率大．线路造价低．控制性能好 等特点，是目前世界发达国家作为解决高电压、大容量、长距 离送电和异步联网的重要手段。高压架空线路传输距离远ｆ一 般在５００ ｋｍ以上），沿途地形和天气变化大．这使得线路故障 的查找变得异常困难。架空线路发生故障时。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。可见，大力发展故障定位测距技术 具有极其重大的现实意义 １．架空线路故障测距方法 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最 大（占８眺栩，本文以单相接地故障为例进行说明。按采用的线 路模型、测距原理、被ｌ贝０量和测量设备等的不同．故障测距可以有 多种分类方法，一般将其分为阻抗法和行波法２大类 １．１阻抗法 阻抗法是根据故障时测量到的电压、电流量计算出故障 回路的阻抗。由于线路长度与阻抗成正比．因此可求出测距装 置安装处与故障点的距离。阻抗法按照测量电气量位置的不 同可分为利用单端电压、电流量的单端算法和利用双端电压、 电流量的双端算法。单端算法由于造价低。不受通信条件限 制，长期以来一直是人们关注的热点。单端阻抗法在实际中应 用非常广泛，其优点是简单可靠，缺点是测距精度不高。现有 的继电保护和数字故障滤波器中都包含这种单端算法的软件 包。单端算法又可分为故障分量电流算法、故障电流相位修正 算法、解二次方程算法、解一次方程算法和解微分方程算法。 这些算法的共同特点是受过渡电阻、负荷电流和对侧系统阻 抗变化的影响 通信技术和ＧＰＳ同步技术的发展使利用双端 电气量的测距算法得以实现。双端算法可以克服单端算法原 理上的缺陷，因此在精度上有所提高。双端算法按照数据同步 的方式可分为ＧＰＳ同步算法、自同步算法和不同步算法。在调 度中心安装故障信息系统可将各变电站的录波信息采集上 来，利用双端测距算法可以给出故障点的准确信息．为调度决 策提供有力的支持 】．２行波法 行波法是根据行波理论实现的输电线路故障测距方法． 行波算法也可分为单端算法和双端算法。输电线路发生故障 时．从母线向故障点传播的行波经过一段时间后又从故障点 反射回来，这段时间间隔与故障距离成正比，检测这一时间是 单端行波测距算法的基本思想。测距原理如图１所示。
高压输电线路双端故障测距新算法
１６ ２０１０年７月 江苏电机工程 Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 第２９卷第４期
高压输电线路双端故障测距新算法
丁士长 ，宋国兵 ，刘林林。，许庆强。 （１．江苏方天电力技术有限公司，江苏南京２１１１００； ２．西安交通大学电气工程学院，陕西西安７１００４９； ３．江苏省电力试验研究院有限公司，江苏南京２１１１０２）
摘 要：基于故障点电压幅值相等的双端故障定位方法，由于两端采样数据不同步会存在伪根判别１＂－３题 分析两端数 据不同步时伪根产生的原因．并利用故障分量电压分布规律．提出基于故障分量不存在伪根判别问题的简单迭代定 位方法，证明了该方法收敛性和惟一性。该方法采用线路分布参数模型，不受线路分布电容影响，计算简单。通过仿真 验证该方案收敛速度快，不受过渡电阻、故障初始角、两端采样数据不同步等因素的影响。测距精度高。 关键词：输电线路；故障定位；收敛性；双端数据不同步
中图分类号：ＴＭ７１１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—０６６５（２０１０）０４—００１６—０４
由于架空线路跨度大、自然环境复杂，高压输 电线路是电力系统中最容易发生故障的元件．迅 速、准确地检测处故障位置。对及时修复线路．提高
供电可靠性具有重要意义．因此故障测距成为进来 继电保护工作者研究热点【¨
故障测距从测量数据的来源上可分为单端测 距和双端测距。单端测距具有使用的设备简单、信
息量少、易于实现的优点，但从原理上无法消除过 渡电阻和对端系统阻抗变化对测距精度的影响．而 双端测距则可以克服单端测距的这些缺点 随着电网自动化水平日益提高，微波通信、光
纤通信在电力系统中的普遍应用．基于通道的双 端测距算法正越来越得到人们的关注【引 根据对 两侧数据同步要求的不同．双端测距又分为同步
测距和非同步测距 同步测距主要有基于集中参 数模型的两端电压电流法［１］和单端电压、两端电
流法 ，文献［４】提出基于分布参数模型的同步测 距方法 由于互感器相移等因素的影响．即使利 用先进的全球定位系统（ＧＰＳ）．两侧的数据也难以
输电线路故障行波分析与测距探讨
输电线路故障行波分析与测距探讨
摘要：基于输电线路故障时产生的暂态行波进行故障定位，既能满足超高压输电线路对保护装置迅速动作的速度要求，还能对故障进行精确定位，且基本不受故障类型的影响。影响行波故障测距精度的主要因素有行波的速度和行波波头准确到达时刻的标定。针对常用的行波波速确定方法——公式法和在线测量法，通过在不同线路长度、不同故障距离下的仿真分析得到相对应的行波波速，并将所得到的波速用于同一故障距离测量，通过对测距结果对比分析，找出在某种故障距离下的最优波速，从而达到提高测距精度的效果。通过仿真分析发现，在线实时测量波速在合适范围内的测距精度比固定波速的测距精度高，满足规范标准对测距误差不超过1%的要求。
关键词：输电线路；故障测距；暂态行波；行波波速
引言
经过电网改造与升级，我国的输电线路传输功率、电压等级越来越高；但由于我国地理环境复杂，输电线路所经区域跨度大、环境变化与差异大、加上季节与气候、天气与温差等的影响，给电力系统带来了诸多故障。另一方面，随着我国各地区经济提升、城市发展、生活水平改善，人们对于基础的电力供应需求也在不断上升，而有的地区却存在电力过剩，全国在总体上表现出一些剩余与紧缺现象交叉一起的现象，也就是说电力的量在地域分布极不均衡，给发电企业的发展带来了诸多负面压力，所以，需要以市场为导向积极推动电力输送与资源共享，当然由于调度范围广，所以途经各处环境复杂、故障多发，为了解决这些问题，目前已经出现了新技术，比如，行波分析与测距技术就是其中之一，可操作性强，适应范围较为普遍，值得进一步深入讨论。
1概述
高压输电线路故障测距办法主要有两类：一是阻抗法，二是行波法。阻抗法以工频电气量为根底，经过求解差分或微分方式表示的电压均衡方程式而完成故障测距，这种算法大局部是树立在一种或几种简化假定之上。而经历标明，这些假定经常带来很大的误差，经过对这些误差进行补偿或者采用多端线路数据，能够在一定水平上进步算法精度，但关于某些系统构造或故障类型，阻抗算法存在明显缺乏，如高阻接地，多电源线路，断线故障，分支线路，线路构造不固定，有时同杆、有时分杆架设的双回线，直流输电线路等。即便在阻抗算法能够运用的场所，由于受互感器误差特性和过渡阻抗等多种要素的影响，阻抗算法常常不能满足对故障测距的精度请求。行波故障测距的研讨可追溯到20世纪50年代，人们依据电压和电流故障行波在线路上有固定的传播速度这一特性，提出了多种行波故障测距办法，并分为A、B、C三品种型。其中，A型是依据故障点呈现的行波抵达母线后反射到故障点，再由故障点反射后抵达母线的时间差来测距；B型是依据故障点呈现的行波分别向两侧母线运动的时间差来完成测距；C型是故障后人为施加高频或直流信号，依据雷达原理测距，该办法还需求应用电力线载波通道，牢靠性和精确性难以满足系统请求。
关于对高压输电线路故障测距的论述
关于对高压输电线路故障测距的论述
摘 要:高压输电线路担负着传送电能的重要任务,其故障直接威胁到电力系统的安全运行。本文结合自身多年工作实践及总结,介绍了基于双端同步数据的线路参数在线估算,总结了现有基于双端同步数据的各种故障测距算法,按采用的数据量对各种方法进行了分类比较,最后阐述了目前测距算法在实际电网结构中的实际应用。
关键词:高压输电线路;故障测距;同步相量;故障定位
引 言
输电线路担负着传送电能的重要任务,其故障直接威胁到电力系统的安全运行。准确的故障定位对于加速排除线路故障和尽快恢复供电具有重要的意义。随着自动化技术的发展、信息传输技术的不断进步;尤其是近年来,相量测量装置(PMU)的研制和开发,为双端故障测距提供了新的工具。基于PMU的WAMS平台的发展使同一时标下精确的双端测量成为可能,从而可以大大提高故障定位的精度。针对目前基于同步相量测量技术的故障测距算法研究状况,本文对这些方法进行总结比较,并对它们的定位效果作相应的评价。
1 WAMS简介
根据电力系统的发展需求,近年来人们开始研究相量测量单元PMU和WAMS。
WAMS是以PMU为基层单元采集信息,经过通信系统上传至调度中心,实现对系统的监测,构成一个系统。PMU利用GPS时钟同步的特点,测量各节点以及线路的各种状态量,通过GPS对时,将各个状态量统一在同一个时间坐标上。全球定位系统(GPS)使算法中必须的高精度同步时钟有了保证,也使双端同步采样的精确测距方法能得以实现。
PMU微处理器、GPS接收器、信号变送模块及通信模块组成。三相电压电流暂态量经由PT、CT输入信号变送单元,进行A/D转换、滤波后的高精度信号进入测量单元,由微处理器计算相对于GPS同步参考时间的相量值,加上同步时间构成数据帧传送给通信模块。
相量测量可以采用过零检测法、快速傅里叶变换法和离散傅里叶变换法等。现已研制并投入使用的PMU一般采用离散傅里叶变换法计算相量。
高压直流输电线路保护与故障测距原理研究
高压直流输电线路保护与故障测距原理研究
近几年，随着电网改扩建项目的不断实施，高压直流输电线路在整个线路中占据的比例与发挥的作用变得越来越巨大，高压直流输电线路保护与故障测距成为电力企业重要工作内容。基于加强高压直流输电线路保护，减少故障发生目的，文章对几种高压直流输电线路的故障测距原理进行了相应分析，并在此基础上提出了一些直流输电线路的保护措施。
标签：高压直流输电线路；故障测距；行波原理；保护措施
前言
高电压直流输电线路建设是我国为适应和满足持续上涨的用户用电量需求所采取的一个重要举措。与常规电压线路相比，高电压直流输电线路具有跨越区域广，输电距离长，所处地形气候环境更加复杂等特点，一旦其发生故障，不仅排除难度大，而且容易造成严重的损失。有关调查表明，高压直流输电线路故障率是我国直流输电系统故障中的最高者，高压直流输电线路保护重要性由此可见一斑。
1 高压直流输电线路故障测距原理
1.1 基于故障分析的故障测距原理
基于故障分析的故障测距原理是：根据系统对故障发生时所记录下来的有关参数以及测量点测量所得电流量、工频画电压等参数，通过对应方程的求解计算，从而求出测量点到故障点之间的距离值。之所以依据该原理能够实现对故障的测距，是因为在系统运行方式和线路参数已知的情况下，当故障发生时，测量点处的电压和电流量是故障点距离的函数，它们之间存在一定关联性，这样根据系统对故障发生时所记录下来的测量点电压、电流量即可确定出故障点的位置[1]。
1.2 基于行波保护的故障测距原理
行波保护，是一种利用故障状态下暂态行波本身带有的故障点信息来实现对输电线路保护的一种有效方法，被认为是高压直流输电线路保护中最主要、有效保护方法之一，具有保护动作精确度高，动作迅速敏捷等特点。基于行波原理的故障测距就是在行波保护方法基础上发展起来的，其实现故障测距的基本原理是：对暂态行波的波头（或反射波波头）到达测量点的时间和波速进行精确计算，进而计算出故障发生的具体位置。基于行波保护的故障测距方法测距精度高，计算速度快，及时准确，且不受故障类型、线路类型、接地电阻等参数的影响。目前，我国高压直流输电线路的故障测距中所使用的大多数测距装置基本都是基于行波保护原理所研发而成的，在实际应用中测距效果较好[2]。从基于行波原理的故障测距原理分析来看，对暂态行波波头的探测是该测距方法的关键与难点，若不能及时准确探测到行波波头，后续测距中的其他变量也就无法获得，进而也
基于输电线路的行波故障测距方法研究..
南华大学电气工程学院毕业设计论文
第 1 页 共 55 页
电能绿色环保，是当代重要的二次能源。近年来我国电力行业的发展日新月异，装机容量不断增加，电力系统结构也越发复杂多变，并且随着特高压超高压输电线路的问世，输电线路往往发生故障后，工农业以及城乡居民生活会受到很大影响。因此，及时查找到故障点，对输电线路的修复十分重要，及时确定故障点并排除故障能够更好的保障国民生活有序开展。
此前阻抗法较多地被运用于电力系统中用来故障测距。但其精准性有待提高，容易受到诸多因素影响，比如过渡电阻的存在、系统运行方式的变化、分布电容、CT饱和。早在二十世纪五六十年代，就有人提出通过提取分析故障行波信息进行测距，即通过数学手段收集提取出有用的电压电流行波信息，计算行波在线路和测量点的传递时刻来确定故障距离。但由于当时的技术设备落后，先前研制的行波测距装置容易出现故障，价格昂贵，没有广泛的实际应用价值。
近些年，随着对行波理论的不断深入和补充，加之小波变换和数学形态学两大工具也迅猛发展，行波测距技术有了许多新的突破与发展，出现了许多新颖的方法和原理，比如基于信号相位的测距，基于宽频信号的测距等。国内外在实际故障测距应用中也采用发明了各种装置。
因此，电力系统输电线路行波故障测距正日益受到专家学者的追捧，成为工程学中的一个热点。
1绪论
1.1课题的研究背景和意义
目前，我国的电力行业充满活力，蒸蒸日上。电力事业关乎国泰民安，良好稳定的电力系统能为经济的腾飞保驾护航。然而随着三峡工程的发电投产以及工业快速发展，输配电量直线上升，且输电线路的电压等级不断提高，传输距离也不断加大，其安全运行也就愈发重要。电力线路作为电力系统的重要传输纽带，且大多处在野外环境，气候条件多变，容易发生闪络等暂时性故障，不仅造成电力停止配送，输用电设备损坏，还可能造成电力系统发输配送整个结构的瘫痪。因此，及时进行精确的故障定位从而排除南华大学电气工程学院毕业设计论文
关于输电线路的故障测距方法的探讨
Ｉ ．皇王研霾…………………………．
关于输电线路的故障测距方法的探讨
徐州供电公司 季玉中
【摘要】本文通过实践并结合相关资料，根据高压输电线路各测距算法采用的原理，进行了分析、对比和讨论，并在此基础上总结缛出了行波法中仍需解决的问题和可能
的解决办法以及各种测距算法的优点和存在的问题
【关键词】输电线路；故障测距；行波法；故障分析法
１．引言
电能在现代社会中越来越重要，其安全运
行与国民经济发展与人们生活息息相关，而高
压输电线路的准确故障测距是从技术上保证电
网安全、稳定和经济运行的重要措施之一，具
有巨大的社会经济效益。输电线路故障测距按
采用的线路模型、测距原理、被测量与测量设
备等的不同有多种分类方法。根据测距原理分
为故障分析法和行波法；根据测距所需的信息
来源分为单端法、双端法和多端法；按采用的
线路模型分为集中参数模型、考虑分布电容的
模型和分布参数模型等。
２．故障分析法
故障分析法ｎ 根据系统在运行方式确定和
线路参数己知的条件下，输电线路故障时测量
装置处的电压和电流是故障距离的函数，利用
故障录波记录的故障数据建立电压、电流回路
方程，通过分析计算得出故障距离。
２．１利用单端数据的故障分析法
利用单端数据的故障分析法包括阻抗法、
电压法和解方程法。阻抗法是利用故障时在线
路一端测到的电压、电流计算出故障回路的阻
抗，其与测量点到故障点的距离成正比从而求
出故障距离。电压法根据输电线路上发生故障
时，故障点处的电压有最小值，通过计算各故
障相电压的沿线分布，找出故障相电压的最低
点实现故障测距。据此又提出计算正序故障分
量、负序和零序分量的电压沿故障线分布，找
出电压的最高点实现故障测距。对比两种方法
后者更为简单。解方程法是根据输电线路参数
和系统模型，利用测距点的电压、电流，用解
方程的方法直接求出故障点的距离。解方程法
包括解复数方程和解微分方程，前者在频域内
输电线路故障测距方法分析
输电线路故障测距方法分析
摘要：本文将从当前输电线路的概况出发，阐述线路故障测距的重要作用，对输电线路故障测距的主要方法进行分析与探究，希望为相关人员提供一些帮助和建议，更好地运用各种故障测距方法将输电线路出现的故障有效解决，从而使输电线路的运行稳定性得到保证。
关键词：测距方法；故障测距；输电线路
引言：伴随电力行业的飞速发展，国内输电线路不断增加着输送容量、电压等级，这使得输电线路出现各种故障时产生的经济损失、人员伤亡也越大。但是，在近些年互联网技术、计算机技术普遍运用的大背景下，电力系统对互联网技术、计算机技术的依赖性越来越高，同时互联网技术、计算机技术也将全新的故障测距方法提供给电力系统的检修，这对电力系统尤其是输电线路的故障检修提供了巨大帮助。因此，研究输电线路故障测距的主要方法具有一定现实意义。
一、当前输电线路的概况
所谓输电线路，指的是发电机电能经过变压器升压后，借助断路器这类控制设备向线路中输送的一种结构形式，主要有电缆线路、架空输电线路两种类型。在遇到输电线路故障后，工作人员若能对故障进行精准定位，那么其巡线工作负担将会大幅减少，让电力企业的物力、人力得到有效节约，促进输电线路和整个电力系统的可靠运行，使输电线路的供电能够快速恢复，将停电带来的各种经济损失降到最低，取得良好的故障检修效果。
二、输电线路故障测距的主要方法
（一）行波故障测距
1.测距原理 输电线路有故障出现时，故障点会生成暂态行波朝着两端的方向扩散，传播和扩散的过程中，暂态行波与不均匀介质相遇能够作出相应的反射、折射，并且母线部位、故障点部位的暂态行波可以作出相应的透射、反射，运用行波故障测距时便是借助两个不同波头存在的时间差实现输电线路故障定位。把检测元件放置于输电线路其中一侧后，可以对该侧暂态电流的情况展开检测，也就是说，借助单侧暂态行波构成了故障测距。通过对故障点初始暂态行波向母线运动的检测，可计算暂态行波从母线部位反射至故障点部位、再从故障点部位反射回母线部位所消耗的时间。在电力系统结构、母线结构等多方面因素影响下，故障点部位产生的暂态行波将会变得十分微弱，容易因故障检测难以顺利进行而造成测距失败。