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[導(dǎo)讀] 根據(jù)原理的不同,輸電線路故障測(cè)距的主要方法分為三類:故障錄波分析法、阻抗法、和行波法。1.故障錄波分析法 故障錄波分析法利用故障時(shí)記錄得到的各種電氣量,事后由技術(shù)人員進(jìn)行綜合分析,得到故障位置。隨著計(jì)算

 根據(jù)原理的不同,輸電線路故障測(cè)距的主要方法分為三類:故障錄波分析法、阻抗法、和行波法。

1.故障錄波分析法

故障錄波分析法利用故障時(shí)記錄得到的各種電氣量,事后由技術(shù)人員進(jìn)行綜合分析,得到故障位置。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展,故障錄波分析法可以通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備快速完成。但該方法會(huì)受到系統(tǒng)阻抗和故障點(diǎn)過(guò)渡阻抗的影響,而導(dǎo)致故障測(cè)距精度的下降。

2.阻抗法

阻抗法建立在工頻電氣量的基礎(chǔ)上,通過(guò)建立電壓平衡方程,利用數(shù)值分析方法求解得到故障點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)之間的電抗,由此可以推出故障的大致位置。根據(jù)所使用電氣量的不同,阻抗法分為單端法和雙端法兩種。

對(duì)于單端法,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以歸結(jié)為迭代法和解二次方程法。迭代法可能出現(xiàn)偽根,也有可能不收斂。解二次方程法雖然在原理和實(shí)質(zhì)上都比迭代法優(yōu)越,但仍然有偽根問(wèn)題。此外,在實(shí)際應(yīng)用中單端阻抗法的精度不高,特別容易受到故障點(diǎn)過(guò)渡電阻、對(duì)側(cè)系統(tǒng)阻抗、負(fù)荷電流的影響。同時(shí)由于在計(jì)算過(guò)程中,算法往往是建立在一個(gè)或者幾個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)之上,而這些假設(shè)常常與實(shí)際情況不一致,所以單端阻抗法存在無(wú)法消除的原理性誤差。但單端法也有其顯著優(yōu)點(diǎn):原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)用、設(shè)備投入低、不需要額外的通訊設(shè)備。

雙端法利用線路兩端的電氣信息量進(jìn)行故障測(cè)距,以從原理上消除過(guò)渡電阻的影響。通常雙端法可以利用線路兩端電流或兩端電流、一端電壓進(jìn)行測(cè)距,也可以利用兩端電壓和電流進(jìn)行故障測(cè)距。理論上雙端法不受故障類型和故障點(diǎn)過(guò)渡電阻的影響,有其優(yōu)越性。特別是近年來(lái)GPS設(shè)備和光纖設(shè)備的使用,為雙端阻抗法的發(fā)展提供了技術(shù)上的保障。雙端法的缺點(diǎn)在于:計(jì)算量大、設(shè)備投資大、需要額外的同步和通訊設(shè)備。

3 行波法

行波法利用的原理是當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí),將會(huì)產(chǎn)生向線路兩端以接近光速傳播的電流和電壓行波。通過(guò)分析故障行波包含的故障點(diǎn)信息,就可以計(jì)算出故障發(fā)生的位置。

根據(jù)使用行波量的不同,行波測(cè)距原理分為A型、B型和C型三種:

A型原理利用故障發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的初始行波與該行波在故障點(diǎn)的反射波到達(dá)測(cè)量裝置的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行故障測(cè)距;

B型原理利用故障發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的初始行波分別到達(dá)線路兩端測(cè)量裝置的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行故障測(cè)距;

C型原理利用故障發(fā)生后,在線路一段施加一個(gè)高頻或者直流脈沖,根據(jù)這個(gè)脈沖在故障點(diǎn)和測(cè)量裝置之間往返的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行故障測(cè)距。

這其中,A和C型行波測(cè)距方法是單端法,B型行波測(cè)距方法是雙端法,需要雙端信息同步。對(duì)于永久性故障,以上三種方法都有很好的適用性,而對(duì)于瞬時(shí)故障,A、B型方法可以比較準(zhǔn)確地工作。行波法不受故障類型和過(guò)渡電阻的影響,在理論上有其優(yōu)越性。

在早期的故障測(cè)距方法的研究中,行波法受到了廣大電力科研人員的重視。1946年C型故障定位裝置首先在加拿大通過(guò)測(cè)試;1947年A型裝置在美國(guó)投入運(yùn)行;1948年B型裝置在日本投入運(yùn)行。但由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制,早期研制的行波測(cè)距裝置,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、投資大,因此并沒(méi)有得到大面積的推廣應(yīng)用。

輸電線路發(fā)生故障后,將產(chǎn)生由故障點(diǎn)向線路兩端母線傳遞的暫態(tài)行波,包括電壓電流行波,這其中包含著豐富的故障信息。根據(jù)暫態(tài)行波在傳遞過(guò)程中波速不變的原理,二十世紀(jì)五十年代開(kāi)始就有科學(xué)家提出了利用暫態(tài)行波進(jìn)行故障測(cè)距的理論。六、七十年代以來(lái),隨著行波傳輸理論研究的深入,相模變換、參數(shù)頻變、暫態(tài)數(shù)值計(jì)算等方面的新突破,輸電線路暫態(tài)行波故障測(cè)距理論得到了新的發(fā)展。特別是近年來(lái)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,高速采樣芯片的應(yīng)用,行波故障測(cè)距顯示了巨大的優(yōu)越性。

 

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