探究配电混合线路双端行波故障测距技术

探究配电混合线路双端行波故障测距技术

冯献文

冯献文

(广东电网公司江门鹤山供电局广东江门529700)

摘要：本文主要探索了综合利用故障初始电力、电压行波线模分量实现配电线路双端故障测距的全新方法，主要是根据配电线路自身的结构特点，提出三种双端行波故障测距技术。简要分析和阐述了在配电混合线路当中，双端行波故障测距技术的一些关键技术问题，通过论述现场试验的情况描述了该种故障测距技术的可行性。

关键词：配电混合线路；双端行波；故障测距技术

引言

配电混合线路在使用过程中一旦出现故障，就会对电力的运输和管理造成一定的影响，特别是中性点非有效接地系统的线路故障，更需要快速找出故障位置，及时开展故障维修工作，这样才能使得配电混合线路尽早安全稳定的运行，减少经济损失。单相接地故障的快速准确定位是保障配电线路故障快速维修的关键点，由于我国电力事业发展的时间较短，对配电线路故障距离的定位技术尚且还不够完善，这就造成了我国配电混合线路在出现了故障情况之后，不能及时的定位和找出故障关键点，开展电路维修工作，造成了一定的经济损失。

在配电混合线路发生故障情况的时候，线路在故障的瞬间会产生向线路两端运动的暂态行波，利用这种暂态的双向行波，通过检测和分析，能够得出在配电混合线路中出现故障的位置，实现精准定位。这种故障检测方式具有测距快速、精度较高等优点，在现阶段已经成为了我国主要采用的配电混合线路故障测距诊断技术，并且取得了良好的效果。在不同的配电线路结构中，所使用的双端行波测距技术和模式也各不相同，分析配电线路的结构，选择最恰当的故障测距技术，能够更快的完成配电线路的故障测距诊断任务。

一、双端行波的检测原理和现阶段的使用状况

现阶段使用的双端行波故障测距技术主要包括单相接地线路和双端配电线路两种，其中最常用的是A型的单相接地线路和D型双端配电线路两种测距方式。在单相接地线路的检测当中，主要是通过对线路一端检测到的故障行波在故障点和本端或者是对端母线这一段距离当中的一次往返时间，通过对其的检验找出故障的位置和距离；而D型的双端配电线路故障测距诊断技术则是通过故障初始点所发出的行波到配电线路分别两端的时间数值差值计算来实现找出故障位置点的目的。双端行波的检测原理从根本上来说都是寻找线路故障点所发出的行波运行时间，通过时间来找出故障的位置和距离，这种技术不受到配电线路本身串补电容、线路不对称、系统参数和互感器变换造成的误差影响，直接通过检测配电线故障点发出的行波数据实现故障点位置的检测，其误差数值较小，经实验证明，已经能够控制在400m以内。

在输电线路行波测距技术获得成功应用的基础上，已经有科研人员对配电网络的故障行波测距开展研究目前主要还是处于理论研究和仿真阶段，对实际应用中面临的困难和关键技术还没有充分考虑。

二、双端行波配电线路测距信号的选择

1、双端行波在线路末端的反射规律

双端行波发生反射和折射的主要因素是母线出现回路数的变化和多少，因此在本文的分析和论述当中，主要探讨了母线出现回路数的多少，而忽视了线路末端分布电容对配电线路故障测距的影响。

对于单母线N回出线的配电系统，当其中的第N条配电线路出现电路故障的时候，检测到的线路N向母线发射的波阻抗是两种波阻抗的并联，分别是非故障线路和变压器支路所产生的波阻抗。下式主要表示了在单母线N回出线中，等效波阻抗的内涵：

由此我们也可以得出在配电线故障中末端检测出的反射波和折射波会随着配电线路本身的结构变化而产生一定的变化：在配电线路没有其他出线的时候，电流波检测较为困难，而检测到的电压波却是本身入射波的两倍；配电线路具有其他出线但出线数量较少时，可以同时检测到反射出的电流波和电压波，但两种行波的幅值都相对较小；而当配电线路具有其他出线且出线数量较多时，电流波检测幅度表现较大，而电压波幅度较小。

2、双端行波在配电故障测距中的信号选择

配电线路由于本身的结构问题，在检测故障距离的时候需要采用针对性的检测技术和信号，这样才能实现用合适的信号检测配电线故障位置的目的。

图1单相接地线路故障测距结果示意图

当配电线路本身的母线端出线较多的时候，主要采用检测电流行波的方式来检验故障位置；采用“电流-电压”的行波检测模式；而母

图2双向线路短路故障测距结果示意图

线端出线数量较少时，应该采用检测电压行波的方式来检验故障位置，采用“电压-电压”的行波检测模式；最后一种情况是配电线路两端都具有出线，且出线的数量较多，在这种情况下，应该采用检测电流行波的方式检测故障位置，采用“电流-电流”的行波检测模式。

三、双端行波配电线路测距技术现场试验论述

本文主要采用山东淄博到青州间铁路贯通线作为实验对象，这段铁路贯通线总长度为47.2km，其中包括了12段电缆线路，电缆的总长度为1.64km，距离山东淄博变电所的接地点距离为34.9km。根据该段铁路贯通线的电缆线路结构特点，采用“电压-电压”的双端行波配电线路故障测距技术。

下图1展示了一次单相接地实验的故障测距结果，根据故障测距系统所得出的数据结论，在这段铁路贯通线当中，检测出的单项接地线路故障点距离淄博变电所的距离是34.7km，根据实地检验，和实际故障点的误差在0.2km以内；图2是淄博站和青州站两相之间配电线路短路时所检测出的测距结果，故障测距系统所给出的故障点距离淄博变电所35.1km，和实际实地检验得出的故障点距离误差也同样在0.2km以内。

结论

双端行波配电线路故障测距技术具有广泛的应用前景，在配电线路特别是单相接地故障线路的距离检测当中具有精度较高、检测时间快等特点，针对这项技术展开研究能够在未来获得更大的收益。在配电线路的故障测距检验当中，要根据配电线路本身的结构特点，综合利用配电线路相向两端的电压和电流行波线模分量，以此作为检验数据分析故障距离；在配电线路的故障测距中，线路末端配电变压器传便电压行波对其有着重大的现实意义，能够帮助配电线路故障测距技术更快的完成故障位置的检测，且精度更高；通过对现场试验的论述，证明了双端行波配电线路故障测距技术可行性较高，建议推广使用，以保证配电线路的故障快速诊断。

参考文献

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