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過渡阻抗對(duì)三段式混合線路行波測(cè)距算法的影響探討
劉輝 2022/11/8 8:36:58
（接上頁）術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了基于阻抗測(cè)距原理的微機(jī)線路保護(hù)裝置。阻抗測(cè)距法采用工頻量故障信息進(jìn)行線路測(cè)距，原理簡(jiǎn)單、費(fèi)用經(jīng)濟(jì)且易于實(shí)現(xiàn)，在線路測(cè)距工程中得到了廣泛應(yīng)用。但是，阻抗測(cè)距法受到系統(tǒng)故障類型、線路不對(duì)稱和過渡電阻等因素的影響，測(cè)距誤差較大。
20世紀(jì)90年代，加拿大哥倫比亞水電公司正式研制出行波測(cè)距裝置，測(cè)距精度高，使得行波測(cè)距法得到了廣泛應(yīng)用。本文通過分析三段式混合輸電線路的故障行波傳播特性，設(shè)置不同故障過渡阻抗來驗(yàn)證過渡阻抗對(duì)行波測(cè)距法是否存在影響。
1 三段式混合輸電線路行波特性分析
由于三段式混合線路不同線路有著不同的波阻抗，因此故障行波在兩種線路上的傳播速度不盡相同。具體的三段式混合輸電線路故障行波傳播，如圖1所示。P、Q是電纜—架空線混合輸電線路的阻抗不連續(xù)點(diǎn)，當(dāng)故障行波傳播至P、Q兩點(diǎn)時(shí)，會(huì)有折反射現(xiàn)象發(fā)生。假設(shè)故障點(diǎn)F位于架空線MP段，發(fā)生故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生沿著線路向M端母線側(cè)和N端母線側(cè)傳播的故障行波。向母線M側(cè)方向傳播的行波經(jīng)過M端母線的反射，會(huì)沿著線路向著N側(cè)方向傳播，直至傳播到故障點(diǎn)處發(fā)生折射和反射。而開始向著N端母線方向傳播的行波傳播至線纜連接點(diǎn)P處時(shí)，會(huì)產(chǎn)生向著故障點(diǎn)方向的P點(diǎn)反射波即向M側(cè)母線方向傳播的反射波，還有繼續(xù)沿著線路向N側(cè)母線傳播的故障行波，繼而經(jīng)過第二個(gè)線纜連接點(diǎn)Q處時(shí)再次發(fā)生折反射現(xiàn)象。如圖1所示，LO1、LO2為架空輸電線路MP段和QN段的長(zhǎng)度；LC為電纜PQ段線路長(zhǎng)度；tM和tN為測(cè)距裝置采集到故障行波信息的絕對(duì)時(shí)刻；tMi、tNi（i=1、2）為線路M與N端測(cè)量裝置第i次采集到故障行波信息的時(shí)刻；vC為電纜線路中行波的波速度；vO為架空線路中行波的波速度。
圖1 三段式混合輸電線路故障行波傳播示意圖
200 kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路由于絕緣架空地線的應(yīng)用，可能會(huì)有高達(dá)數(shù)百歐姆的過渡電阻。為了分析故障過渡電阻對(duì)故障行波測(cè)距是否存在影響，以海南聯(lián)網(wǎng)工程的輸電線路為例搭建線路模型，分別在故障點(diǎn)F設(shè)置過渡電阻為0 Ω、50 Ω、100 Ω、500 Ω和1000 Ω進(jìn)行仿真計(jì)算。
2 故障測(cè)距算法介紹
本文采用分區(qū)段組合形式，把三段式混合輸電線路拆分成兩組兩段式A型混合輸電線路：即MP段架空線路與PQ段電纜線路為第一組A型混合線路；PQ段電纜線路和PN段架空線路組合成第二組A型混合輸電線路。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，先根據(jù)設(shè)置的時(shí)間整定值判別故障區(qū)段，再根據(jù)行波測(cè)距原理計(jì)算出準(zhǔn)確的故障位置。
設(shè)整定時(shí)間 、 ，并令 、 故障區(qū)段的判別和故障點(diǎn)位置的計(jì)算方法如下。
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3 仿真計(jì)算
研究海底電纜—架空線混合線路故障測(cè)距算法，根據(jù)海南聯(lián)網(wǎng)工程的線路參數(shù)搭建仿真模型。該混合線路的電壓等級(jí)為500 kV，其中廣東湛江側(cè)124.411 km為架空線路，中間為31.4 km的海底電纜線路，最后為13.468 km的架空線路（由海南福山站到林詩島終端站）。
設(shè)置故障位于架空線MP段，故障類型為單相接地故障，故障點(diǎn)F1距離線路M端點(diǎn)的距離為50 km，其他條件不變，分析不同過渡阻抗條件對(duì)故障點(diǎn)位置定位是否產(chǎn)生影響。仿真模型中，故障行波在海底電纜中的傳播速度根據(jù)電纜的移頻特性參數(shù)可求得為189 km/ms，根據(jù)架空線的參數(shù)特征求得行波在架空線中的波速度為300 km/ms。
圖2a M端接收到的電流波形
圖2b P端接收到的電流波形
圖3c Q端接收到的電流波形
圖3d N端接收到的電流波形
圖3 不同過渡電阻時(shí)各故障監(jiān)測(cè)裝置接收到的電流波形
由圖3各個(gè)監(jiān)測(cè)裝置接收到的電流波形圖可知，當(dāng)接地故障經(jīng)不同的渡電阻接地時(shí)，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的電流波的幅值會(huì)發(fā)生變化，但是不同的過渡電阻對(duì)故障行波浪涌到達(dá)故障監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻并沒有影響，可知故障過渡電阻對(duì)行波測(cè)距（未完，下一頁）
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