剖析配電混合線路雙端行波故障測距技術(shù)

陳全民,張少保,詹欣圳

（國網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司,福建 龍巖 364000）

剖析配電混合線路雙端行波故障測距技術(shù)

陳全民,張少保,詹欣圳

（國網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司,福建 龍巖 364000）

在本文中筆者認(rèn)為，可以對線路故障所引發(fā)的暫態(tài)行波加以利用，從而進(jìn)一步實現(xiàn)配電價架空線以及電纜混合線路單相接地。同時，筆者也對故障剛剛發(fā)生時的行波模分量的暫態(tài)特征進(jìn)行了研究和分析，經(jīng)過分析筆者發(fā)現(xiàn)，即使中性點(diǎn)單相接地故障發(fā)生后，線路的穩(wěn)態(tài)線電壓總體上沒有發(fā)生變動，但是它的故障暫態(tài)進(jìn)程依然會形成行波線模分量。在這種情況下，就可以采用一些參數(shù)較為穩(wěn)定的分量來作為測量信號。

配電混合線路；雙端行波；故障；測距技術(shù)

0 引言

在目前階段，中性點(diǎn)非有效的方式是我國中壓配電網(wǎng)主要采用的運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式線路復(fù)雜，架空線和電纜混合線路混合起來是最常見的方式。在線路形成單相接地的故障的情況下，電流就會變得十分微弱，此時電弧也會變得不穩(wěn)定，這就給定位故障點(diǎn)造成了很大的困難。如果發(fā)生短路，甚至?xí)斐赏ｋ姡蠊謬?yán)重。所以，快速精準(zhǔn)地對線路的故障進(jìn)行定位可以大幅提高供電的穩(wěn)定性，同時還能夠有效減少停電損失。

1 通過雙端測距法來實現(xiàn)故障距離的測量

1.1 行波傳播特點(diǎn)

通常，配點(diǎn)架空線與地下電纜波阻抗擁有著不同的大小和特性，行波在混合的線路的連接處通常會發(fā)生一定的折射。首先會以某個架空線處為出發(fā)點(diǎn)，將正向的電壓入射波傳輸出去，通過電纜的傳輸輸送至另外的架空線，把這個狀態(tài)下的入射波到達(dá)A點(diǎn)的時刻記為t=0，忽略掉某些因素的影響，則另外一個點(diǎn)的正向電壓行波可以通過量化的公式計算出來。通過分析筆者發(fā)現(xiàn)，混合線路中，行波的傳播會產(chǎn)生極其復(fù)雜的折射和反射。而如果將遠(yuǎn)端行波的影響也考慮在內(nèi)的話，則會產(chǎn)生更加復(fù)雜的傳播過程。

1.2 利用雙端行波測距法

上文中已經(jīng)提到，行波運(yùn)動的有機(jī)過程較為復(fù)雜，所以僅僅取某一段的距離是無法測量出故障點(diǎn)的反射波的，所以工作人員不能只是通過單端行波去測距法，這時就有必要引入雙端測距法對故障波進(jìn)行檢測。它只需要對故障剛剛發(fā)生時的行波到達(dá)兩端線路的準(zhǔn)確時間進(jìn)行檢測，而不需要去考慮折射波和反射波，因此它所得出的測距結(jié)果相對來說是非常可靠的。因此在故障測距當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加雙端行波測距法的比例。

2 以時間中點(diǎn)為基礎(chǔ)的故障搜索算法

固有的雙端行波測距有著嚴(yán)格的使用背景，它適合應(yīng)用于波速恒定的線路之中，因此對于波速漸變的配電混合線路來說，它的適用性就大大減弱。曾經(jīng)有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，可以通過波速單一化的方式來盡量減小波速漸變的影響，但是這種說法不具備量化的條件，因此有時可能不被現(xiàn)場工作人員所理解。線路的介質(zhì)能夠很大程度上影響到行波的運(yùn)動速度，而且一定程度上也與線路的介質(zhì)性質(zhì)有著不可分割的聯(lián)系。當(dāng)運(yùn)動的線路參數(shù)相對保持恒定的狀態(tài)時，則運(yùn)動的波速也基本上保持恒定。因此對于架空線和混合線路來說，只需得知其具體的結(jié)構(gòu)，同時掌握一定的行波的波速，即可得出行波在混合線路當(dāng)中經(jīng)過時所花費(fèi)的時間。同理，也只需要得知具體結(jié)構(gòu)，能夠知道行波在線路一段運(yùn)動到另外一段A點(diǎn)所要花費(fèi)的總時長，這樣一來通過距離的計算也就可以對A點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位。也正是因為前面所提到過的理論在做支撐，所以筆者才能夠提出以時間中點(diǎn)為基礎(chǔ)的故障搜索新算法，通過這種算法就能夠改善波速的漸變問題。第一步，應(yīng)該首先定義架空線，并確定出混合線路的時間中點(diǎn)。所謂時間中點(diǎn)，也就是從該點(diǎn)出發(fā)，行波的信號移動至兩個端點(diǎn)所要花費(fèi)的時間相等；與此相對應(yīng)的概念是距離中點(diǎn)，也就是距線路兩端長度相等的點(diǎn)。在輸電線路當(dāng)中，線路的結(jié)構(gòu)對稱，行波信號到達(dá)兩端時間相等，則說明兩個中點(diǎn)重合；對于混合線路來說，線路結(jié)構(gòu)不對稱，行波運(yùn)動至兩端時間不對等，兩點(diǎn)不重合。然后根據(jù)一系列復(fù)雜的運(yùn)算和推測，隨州初步判斷故障發(fā)生的地段，最后計算出參量，以及行波在架空線中運(yùn)動既定時間之后所到達(dá)的位置，那個位置就是故障點(diǎn)。

3 行波測距信號的選擇

3.1 行波反射規(guī)律

通常情況下，母線的出線回路數(shù)直接決定著行波是否會發(fā)生反射和折射。而筆者在分析時某種程度上忽略了線路末端分布電容的影響。有些配電系統(tǒng)采取單母線配置，這樣一來，一旦某條線路上的某個點(diǎn)產(chǎn)生故障，則從這條線路通往母線觀察的波阻抗則會變成所有其他沒有發(fā)生故障的線路的并聯(lián)。行波發(fā)送至末端時，通常情況下會產(chǎn)生一定程度上的折射或者是反射。當(dāng)故障線路的末端不存在其他出線時，電流波幾乎無法被檢測到，而即使檢測到了電壓波，其當(dāng)量也相當(dāng)于入射波的兩倍；當(dāng)故障的線路末端出線數(shù)較少的時候，就能夠同時檢測到電流波和電壓波，且兩者的幅值都較?。环粗?，如果故障線路的末端出線數(shù)較多，則檢測到的電流波幅值就會很大，相反電壓波的幅值反而減小。

3.2 行波測距信號的選擇

配電線路的末端結(jié)構(gòu)通常情況下會發(fā)生很復(fù)雜的變化，因此需要依照著行波的具體反射規(guī)律，并依照這種規(guī)律來對測量信號進(jìn)行選擇，以完成故障的檢測。通常情況下配電系統(tǒng)的母線端的出線會比較多，所以應(yīng)該將電流行波作為測距的信號，以形成一種綜合利用的電流和電壓行波的測距模式。

有些配電系統(tǒng)的母線端出線較多，針對這種情況就應(yīng)當(dāng)充分地利用電流行波作為測距信號。通常情況下，線路的末端往往不會產(chǎn)生其他出線，所以就需要利用電壓波，并將其作為測距信號，構(gòu)成綜合利用的電流、電壓行波信號的測距模型；對于某些特殊的母線端出線較少的配電系統(tǒng)，則其兩端都應(yīng)當(dāng)利用電壓行波作為測距信號，構(gòu)成新的測距模式；對于兩端出線都較多的配電線路，則應(yīng)當(dāng)在兩端都放置電流行波，以此為測距信號。構(gòu)成電流對電流的行波測距模式。

4 思考和結(jié)論

在中性點(diǎn)應(yīng)用行波測距法，能夠避免很多傳統(tǒng)測距方法的不足，可以更加直接、有效地尋找到故障點(diǎn)，因此也具備非常高的研究價值。中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)過程也會產(chǎn)生行波線模分量，這樣單相接地故障和相間短路故障都可以采用行波線模分量作為測距信號。在混合線路中，行波的傳播過程通常都會較為復(fù)雜，因此在故障測距時，應(yīng)當(dāng)充分利用雙端測距法。此外，配電混合線路的測距技術(shù)在實際運(yùn)用當(dāng)中還有很多關(guān)鍵性的技術(shù)需要解決，因此還有很大的進(jìn)步空間。

[1]季濤,孫同景, 徐丙垠等.配電混合線路雙端行波故障測距技術(shù)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2006,26(12)：89-94.

[2]劉美榮.配電網(wǎng)混合線路測距新方法[J].實驗室研究與探索, 2012,31(08)：219-222.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.131