高压直流输电线路故障定位方法.doc

高压直流输电线路故障定位方法.doc高压直流输电线路故障定位方法摘要:随着国家直流输电技术的发展,如何确定高压直流输电线路故障位置已经成为故障处理过程中必须解决的问题。本文结合直流输电的特点和发展, 对高压直流输电线路发生故障的位置确定提出了行之有效的解决方法。关键词:高压直流输电线路故障定位绝缘水平 1 、直流输电线路的故障雷击、污秽或树枝等环境因素往往会造成直流线路绝缘水平降低,这种现象引起的对地闪络即是直流线路故障的主要原因。直流线路对地短路瞬间, 从逆变侧检测到直流电流且直流电压均下降, 而从整流侧检测到直流电流上升且电压下降直流。在直流线路遭受雷击影响时, 根据异性相吸、同性相斥的原则, 因为直流输电线路中两极电压的极性相反,电云会向不同极性的直流线路放电,所以对于双极直流输电线路,两极几乎不可能同时同地遭受雷击。直流线路遭受的雷击使直流电压瞬时升高后下降, 一旦上升的瞬时电压使某处绝缘无法承受,直流线路对地闪络放电现象亦随之产生[1] 。倘若直流线路杆塔绝缘性能下降, 也会产生对地闪络, 如果不采取措施中断直流电流源, 想要熄弧将变得十分困难。而且电压的突然变化会造成线路的突然放电, 输电线路将随之产生涌流, 这些波的不断反射会导致线路上产生高频暂态电压电流。除了上述故障外, 直流线路还可能存在高阻接地、直流线路、交流线路碰线和直流线路断线等故障。 2 、高压直流输电线路故障测距的方法 方法概述目前高压直流输电线路故障后的测距主要依靠行波故障定位技术[2] ,长期以来,人们似乎也已经接受行波故障定位是高压直流输电线路故障定位的唯一可靠方式。行波测距是通过输电线路的分布参数, 和暂态行波在故障点与测量点之间的传播时间来实现故障定位的。故障测距一般有两种方法,即单端行波测距法与双端行波测距法。⑴单端行波测距: 单端行波测距只利用保护安装点一侧电气分量的暂态行波来计算。其关键之处在于初始行波波头与故障点反射回测量点时间差的准确性,即: ( 1-1 ) 式中: 表示故障点到保护安装点的距离; 表示故障电气分量的初始行波波头第一次到达测量点的时间; 表示故障电气分量的初始行波波头从故障点反射回测量点的时间; 表示行波的传播速度。传统的单端行波测距算法众多, 包括: 求主频率法、相关法、匹配滤波器法、导数法等。由于行波中频谱最强的分量决定故障距离, 主频率法依据较长时间段考察行波频率范围, 从而降低所求行波主频率并影响定位精度; 相关法主要建立在通过互相关函数求得到达母线行波和从故障点反射回母线时间的差值; 通过导数法判定行波波头是否到达母线的依据是保护安装处电气分量行波的一阶、二阶导数值与整定值的大小关系, 该方法常应用于行波中含有高频分量的故障, 但其精度易受噪声影响; 匹配滤波器法主要基于相关法, 行波波头分量一般通过高通滤波器反映, 可提高故障测距的可靠性和精度。⑵双端行波测距: 双端行波测距法计算故障位置的原理是根据故障行波到达线路两端时间差, 测距的精度基本不受故障类型, 故障位置, 过渡电阻,线路长度等因素的影响。原理公式可表示为: 分别表示行波行至两端的时间。由上可知, 专用的时间同步单元是双端法不可或缺的一部分,通常可采用 GPS 全球定位系统。 方法评估作为已被人熟知的两种行波测距方法,单端法与双端法互有优劣。相比于后者, 前者的成本降低一半以上;