500kV架空输电线路故障行波测距综合策略研究

张宏+夏成军

摘 要：为实现500kV架空线路输电故障的可靠准确测距，本文探讨和评价了4种基于多尺度小波分析法的的故障行波测距算法，提出了500kV架空输电线路故障行波测距综合策略。

关键词：500kV线路;故障行波;小波分析;故障测距

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.145

0 引言

当500kV重要线路发生永久性接地故障时，可靠准确的故障点测距有利于尽速恢复电网正常运行。现有的故障行波测距方法各有特点，测距结果可靠性和精确度难以兼得[1]。因此，研究500kV架空输电线路故障行波测距综合策略具有极其重要的意义。

本文根据多尺度小波分析法的故障行波测距原理，结合现有故障测距算法优缺点，提出了500kV输电线路故障行波测距综合策略。

1 基于多尺度小波分析的行波测距原理

研究表明，500kV架空线路故障行波由故障点附加电源产生，在故障点和线路两端母线之间来回折反射形成多个突变行波波头。

通过Mallat算法，多尺度小波分析可以在不同尺度下检测行波突变点，并准确反映故障行波波头到达线路母线检测端的相对时刻，从而利用各个行波到达线路端部的时间关系以及行波速度实现500kV线路的故障测距[2]。

2 现有线路故障行波测距算法评价

本文将介绍现有4种行波测距的测距原理，并对其优缺点进行综合评价。

2.1 现有的故障行波测距算法

（1）D型双端测距算法。该算法原理如下：假设故障初始行波到达线路两端的GPS时间为t1和T1，V为行波传播速度，则故障点到线路两端距离D1和D2分别为[3]：

（1）

（2）A型单端测距算法。该算法的基本原理为[1]：设线路一端故障初始行波波头采样点为t1，故障点反射波的采样点为t2，V为行波传播速度，为两个采样点的时间间隙，则故障点到该检测端的距离为：

（2）

（3）与波速无关单端测距算法。该算法主要思想如下[4]：假设故障初始行波、故障点反射行波和对端反射行波到达检测端的采样点分别为t1、t2和t3，则故障点位置计算式为：

（3）

（4）基于双端反射波的新型测距算法。该算法测距原理如下：t1、T1为故障初始行波到达线路两端时刻，t2、T3为对应故障点反射波到达线路两端时间，则故障点到对应侧母线的距离为[5]：

（4）

2.2 行波测距算法综合评价

根据4种故障测距算法的原理，本文对其特点做出如表1所述的综合评价。

3 线路故障行波测距综合策略

针对现有线路故障测距方法的优缺点，本文提出500kV线路故障行波测距的综合策略，大大提高了测距结果的可靠性和精确性，其测距流程如图1所示，具体步骤如下：（1）在线路两端安装10MHz的高速同步采样装置记录线路两端的故障电流行波数据和GPS时刻;（2）采用数学形态学方法滤除行波信号中大部分的噪声信号;（3）采用多尺度小波分析技术检测线路两侧故障行波信号行波突变点所对应采样点序列或对应的GPS时刻;（4）采用基于VTL的行波识别方法识别故障点反射行波以及对端母线反射波;（5）根据行波识别结果并结合GPS的实际工作情况，采用对应的测距算法进行测距，选定可靠性和准确性均较高的测距结果作为故障测距结果。

4 总结

本文着重介绍了4种基于多尺度小波分析实现500kV架空输电线路故障行波测距的算法，并对算法的可靠性、精确性和适用性进行了综合评价，最后，根据实际测距条件，提出了综合故障行波测距策略，实现了线路故障点的精确测距。

参考文献：

[1]葛耀中.新型继电保护和故障测距的原理和技术[M].西安：西安交通大学出版社，2007.

[2]何正友.小波分析在电力系统暂态信号处理中的应用[M].北京：中国电力出版社，2011.

[3]马丹丹，王晓茹.基于小波模极大值的单端行波故障测距[J]. 电力系统保护与控制，2009，37（03）：55-59.

作者简介：张宏（1986-），男，广东罗定人，硕士，主要从事：500kV变电站运行工作。endprint