一种电缆-架空线混合线路的故障测距算法

王云静 郗宏伟 王婷婷

摘要：针对电缆-架空线混合输电线路电气参数不一致的问题，提出一种基于连接点电压比较分段的故障测距算法。该算法基于输电线路的分布参数模型，提取线路两端的电压、电流值并计算正序分量，按电缆、架空线各自的电气参数推算各连接点处正序电压，通过比较其幅值大小来确定故障发生区段，然后利用故障区段两端连接点处电压，按传统单一输电线路双端电气量测距原理计算故障距离。理论分析和MATLAB仿真表明，该方法能准确确定混合输电线路故障位置，且几乎不受不同步相角差和过渡电阻的影响。

关键词：混合输电线路；故障测距；分布参数模型；双端测距

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：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

随着电力系统的迅速发展，输电线路在原有输电线路的基础上发展出电缆–架空线混合输电线路，且应用越来越多。输电线路发生故障时，及时准确的故障定位一方面能减轻巡线负担，另一方面有利于快速排除故障、恢复供电，减少因停电造成的经济损失。因而，对电缆—架空线混合线路的故障测距研究具有重要的意义。

长期以来，针对输电线路故障定位的研究一直受到国内外学术界和电力部门的重视。现有的故障测距算法按测量端可分为单端法和双端法；按在线与否可分为在线测距法和离线测距法[1]；按其工作原理分类是一种更为常见的分类法，即可以分为行波法、阻抗法、故障分析法、智能化测距法[2-4]。

本文给出了一种基于分布参数模型的连接点电压比较分段故障定位算法，可准确地实现电缆—架空线混合线路故障测距。基于分布参数模型的故障测距方法，克服了基于集中参数模型时忽略分布电容影响的弊端，可提高测距精度；而双端测距从原理上消除了过渡电阻和对侧系统阻抗对测距的影响。序电压如图2所示。图中虚线段表示由M端和N端沿线路推得对侧电压时，在越过故障点F后，得出来的并不是线路上的真实电压，在电缆和架空线的接头处，由于两者电气参数的不同，电压幅值曲线在接头处的斜率会发生变化，但依据线路方程推得的线路电压的变化趋势依旧不变（实际的电压变化曲线并非直线，文中只是为了便于说明进行简化）。

混合线路系统中发生任何故障时都会产生正序电压分量，因此本文利用正序网递推计算故障点的位置。

3结论

本文针对混合线路电气参数不一致的问题，提出了一种基于连接点正序电压比较的分段故障定位算法。该算法基于混合输电线路的分布参数模型，采用双端法提取线路两端的电压、电流值并计算正序分量，再按电缆、架空线各自的电气参数推算各连接点处正序电压，通过比较其幅值大小来确定故障发生区段，然后将混合线路故障测距问题转化为单一输电线路模型，按传统单一输电线路双端电气量测距原理计算故障距离。仿真结果表明，该方法能够准确确定混合输电线路故障位置，且几乎不受不同步相角差和过渡电阻的影响，并可以应用于更为复杂的多段混合输电线路。

参考文献：

[1]陈玥云,覃剑,王欣,等.配电网故障测距综述.电网技术[J],2006, 30(18): 89-93.

[2]施世鸿,何奔腾.高压输电线路故障测距研究.电网技术[J],2008, 32(9): 84-88.

[3]刘伟,陈皓.基于分布参数模型的混合线路故障测距新算法.电力系统保护与控制[J],2009,37(24):76-80.

[4]蔡德礼.高压输电线路故障定位的一种新的计算机方法.重庆大学学报[J].1982,1(2):1-14.