一種電纜-架空線混合線路的故障測距算法

王云靜 郗宏偉 王婷婷

摘要：針對電纜-架空線混合輸電線路電氣參數(shù)不一致的問題，提出一種基于連接點電壓比較分段的故障測距算法。該算法基于輸電線路的分布參數(shù)模型，提取線路兩端的電壓、電流值并計算正序分量，按電纜、架空線各自的電氣參數(shù)推算各連接點處正序電壓，通過比較其幅值大小來確定故障發(fā)生區(qū)段，然后利用故障區(qū)段兩端連接點處電壓，按傳統(tǒng)單一輸電線路雙端電氣量測距原理計算故障距離。理論分析和MATLAB仿真表明，該方法能準(zhǔn)確確定混合輸電線路故障位置，且?guī)缀醪皇懿煌较嘟遣詈瓦^渡電阻的影響。

關(guān)鍵詞：混合輸電線路；故障測距；分布參數(shù)模型；雙端測距

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)01-0116-03

A Fault Location Method for Hybrid Transmission Line Consisting of Power Cable and Overhead Line

WANG Yun-jing, XI Hong-wei, WANG Ting-ting

(Institute of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)

Abstract: A two-terminal fault location method based on comparing positive sequence voltage of connection points is proposed according to the parameters inconsistencies of hybrid transmission line consisting of power cable and overhead line. The algorithm based on the dis? tributed parameter model of transmission lines, uses the voltage and the current obtained from both hybrid line ends to acquire junction voltage and compare its magnitude to discriminate the fault happened in cable or overhead line, then uses the voltage and the current ob? tained from both fault line ends calculate the fault location the same as traditional double-terminal method. Theoretical analysis and the simulation of MATLAB show that the proposed scheme can accurately measure the hybrid transmission line fault location and be also ap? plied to more complex hybrid transmission lines.

Key words: hybrid transmission line; fault location; distributed parameter model; two-terminal fault location

隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，輸電線路在原有輸電線路的基礎(chǔ)上發(fā)展出電纜–架空線混合輸電線路，且應(yīng)用越來越多。輸電線路發(fā)生故障時，及時準(zhǔn)確的故障定位一方面能減輕巡線負(fù)擔(dān)，另一方面有利于快速排除故障、恢復(fù)供電，減少因停電造成的經(jīng)濟(jì)損失。因而，對電纜—架空線混合線路的故障測距研究具有重要的意義。

長期以來，針對輸電線路故障定位的研究一直受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和電力部門的重視?，F(xiàn)有的故障測距算法按測量端可分為單端法和雙端法；按在線與否可分為在線測距法和離線測距法[1]；按其工作原理分類是一種更為常見的分類法，即可以分為行波法、阻抗法、故障分析法、智能化測距法[2-4]。

本文給出了一種基于分布參數(shù)模型的連接點電壓比較分段故障定位算法，可準(zhǔn)確地實現(xiàn)電纜—架空線混合線路故障測距。基于分布參數(shù)模型的故障測距方法，克服了基于集中參數(shù)模型時忽略分布電容影響的弊端，可提高測距精度；而雙端測距從原理上消除了過渡電阻和對側(cè)系統(tǒng)阻抗對測距的影響。序電壓如圖2所示。圖中虛線段表示由M端和N端沿線路推得對側(cè)電壓時，在越過故障點F后，得出來的并不是線路上的真實電壓，在電纜和架空線的接頭處，由于兩者電氣參數(shù)的不同，電壓幅值曲線在接頭處的斜率會發(fā)生變化，但依據(jù)線路方程推得的線路電壓的變化趨勢依舊不變（實際的電壓變化曲線并非直線，文中只是為了便于說明進(jìn)行簡化）。

混合線路系統(tǒng)中發(fā)生任何故障時都會產(chǎn)生正序電壓分量，因此本文利用正序網(wǎng)遞推計算故障點的位置。

3結(jié)論

本文針對混合線路電氣參數(shù)不一致的問題，提出了一種基于連接點正序電壓比較的分段故障定位算法。該算法基于混合輸電線路的分布參數(shù)模型，采用雙端法提取線路兩端的電壓、電流值并計算正序分量，再按電纜、架空線各自的電氣參數(shù)推算各連接點處正序電壓，通過比較其幅值大小來確定故障發(fā)生區(qū)段，然后將混合線路故障測距問題轉(zhuǎn)化為單一輸電線路模型，按傳統(tǒng)單一輸電線路雙端電氣量測距原理計算故障距離。仿真結(jié)果表明，該方法能夠準(zhǔn)確確定混合輸電線路故障位置，且?guī)缀醪皇懿煌较嘟遣詈瓦^渡電阻的影響，并可以應(yīng)用于更為復(fù)雜的多段混合輸電線路。

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