超高压输电线路断相测距工程计算新方法

王亚强，张惠山，徐红元

(国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050071)

超高压输电线路断相测距工程计算新方法

王亚强，张惠山，徐红元

(国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050071)

针对超高压线路断相时，故障突变量原理的线路保护及故障录波器无法实现故障测距的现状，提出了一种基于线路集总参数模型的断相故障测距工程计算新方法，介绍了该计算方法的原理，分析了该计算方法的可行性，并通过算例验证了该方法的有效性。

超高压输电线路；断相故障；故障测距

1 概述

河北南网500 kV保北站与山西神头电厂联络线500 kV神保I线发生U相断线故障，线路两侧断路器跳闸。保北站手合试送电后约3 s，线路再次跳闸。该线全长273 km，两端均装设并联电抗器，线路保护及故障录波器测距结果如表1。

表1 保护及录波器测距结果

项目RCS931AMRCS902ASZH2测距结果0km273km无测距结果

由表1测距结果可知，线路断相情况下，保护及录波器测距均失效。

为快速定位断相点，提出了一种基于线路集总参数模型的故障测距工程计算方法。

保北站手合试送电时线路示意见如图1，设保北站为M端，对侧为N端。

M端手合试送电时，M、N端保护装置及录波器录得数据见表2。

图1 线路示意

表2 M、N端电气量数据

UMUUMVUMW294∠-0.260295∠-121.490295∠118.310IMUIMVIMW83∠92.06055∠-29.71053∠-145.760IGKMUIGKMVIGKMW147∠-88.740145∠151.850147∠30.950/IGKNVIGKNW/146∠148.60147∠29.530

分析表2数据可得到以下结论：

a. 三相电气量数据基本为正序；

b.IMU、IMV、IMW为容性电流；IGKMU、IGKMV、IGKNV、IGKNW、 为感性电流；

c. 对应相的容性电流与感性电流角度差接近或等于180°。

2 测距计算新方法

考虑超高压输电线路已循环换位，三相参数对称，以下采用集总参数T型等值电路对U、V相进行分析(见图2、图3)，并忽略其导纳影响[1]。设断相点距M端占比线路全长为x。

图2 U相T型等值电路

图3 V相T型等值电路

根据图2、图3及表2数据， U、V相向量图见图4。

图4 U、V相向量示意

可以得到：

ICU=IMUL=IMU-IGKMU

(1)

IMVL=IMV-IGKMV

(2)

ICV=IMVL-IGKNV

(3)

由式(2)、(3)可知：

ICV=IMV-IGKMV-IGKNV

(4)

考虑线路空载时流过线路两端的电流均为电容性电流，同时为简化计算，忽略线路阻抗的影响，见图5、图6。

图5 U相简化T型等值电路

图6 V相简化T型等值电路

由图5、图6可知：

ICU=xUMUXW∠90°

(5)

ICV=xUMVXW∠90°

(6)

由式(1)、(4)、(5)、(6)，并代入表2中数据，可得：

x=(UMVICU)/(UMUICV)=0.66

则断相点距N端计算距离为：

373 km×(1-0.66)=92.82 km

根据该测算距离，巡线人员检查断相点位于距N端第180、第181基塔之间。工程实际每基塔间相距约500 m，故实际断相点距N端距离约为90 km。该距离与理论测算距离92.82 km绝对误差为2.82 km，满足实际工程需要。

3 算例验证

为进一步验证该算法的正确性，选取河北南网500 kV北集一线空充投运时的数据进行分析(北集一线两端均无高抗),线路全长为71 km。

线路投运时由500 kV石北站向辛集站进行空充试验(即辛集站开关在断位，此时可理解为断相点位于辛集站内)，记录M(石北站)相关数据见表3。

表3 断相点M(石北站)相关数据统计

UMUUMVUMW298∠00299∠-120.10298∠1200IMUIMVIMW91.4∠88.7091.1∠-33.5091.7∠-151.40

设断相点距M(石北站)的距离占比线路全长为X。

由上述式(1)、(3)可知：

ICU=UMUICV=UMV

X=(IMVICU)/(UMUICV)=1.006

则断相点距M(石北站)的距离为北集一线线路全长，即位于辛集站内，理论计算与实际情况相符。

4 结束语

基于超高压输电线路断相时线路两端的电气量，提出了一种断相情况下故障测距的工程计算方法，有效弥补了保护装置及录波器测距失效问题，对断相点的快速定位具有重要作用。该方法不仅适用于线路两端均装设并联电抗器情况，理论计算同样对一端装设或无并联电抗器的超高压输电线路断相情况下的故障测距有效。

本文责任编辑：杨秀敏

New Algorithm For Engineering Fault Location of EHV Transmission Line Open Conductor Faults

Wang Yaqiang,Zhang Huishan,Xu Hongyuan

(Hebei Electric Power Maintenance Company,Shijiazhuang,050071,China)

While EHV transmission line occurs the open conductor fault,the line protections and fault recorders based on fault component data can't locate the fault point.A new algorithm for engineering fault location is suggested based on the lumped parameter model.In this thesis,the principle of the algorithm is introduced and the feasibility is analyzed. the validity of this algorithm is proved by an example.

EHV transmission line;open conductor faults;fault location

TM726.1

：B

：1001-9898(2017)04-0014-02

2017-03-05

王亚强(1978-)，男，高级工程师，主要从事电力系统继电保护管理及运行维护工作。