500kV输电线路故障定位与故障综合分析

e2(1 ) x e2m jnx (U N1 I N1 Zc )e(1 ) l (U M1 + I M1 Zc )e j C jD
(5)
(U M1 I M1 Zc )e j (U N1 I N1 Zc )e(1 ) l
基于故障录波数据的故障测距实用方法
式（5）中，m、n均为实数，则2(1+) x 2(m jn)x ，
基于故障录波数据的故障起始点检测算法
二、改进的相电流突变量检测算法
2
0
Ib/KA
-2
-4 300
Ib
350
400
450
500
采样点序列号
图2 益都站B相电流放大波形图
现状：山东电网故障录波器故障录波时采样频率3.2kHz，检 测误差一个点，电角度偏差5.625°。
影响因素：故障发生时刻不同，故障发生之后的一个或几个
故障定位算法分为单端及双端故障定位，单端法测距精度有限， 双端故障定位测距精度更高；
双端故障定位算法准确定位的基础之一是获取误差较低的电气 信息量，无GPS同步时钟装置时，准确的故障起始点检测算法 可提供近似的同步电气信息量。
基于故障录波数据的故障起始点检测算法
一、传统相电流突变量检测原理
4
2
由此可得：n Im[(1 ) ]；
式（5）中，e2m jnx C jD，等式左右两侧相角相等可以得到 2nx arctan D ，
C
则可以求得故障距离计算公式为：
x 1 arctan D
2n
C
基于故障录波数据的故障测距实用方法
二、双端非同步故障定位结果汇总
线路名称
表3 双端非同步故障定位结果汇总
变电站名
益都站 淄川站 潍坊站 大泽站 聊城站 长清站 陵县站 滨州站 济南站 淄博站
传统
375 362 371 650 381 357 703 679 368 650
改进
372 361 371 649 380 357 702 679 368 650
人工查找
372 361 371 649 380 357 702 679 368 650
长度 故障录波器 巡线 双端非同步
维泽线
62.249
26.15
25.951
26.42
陵滨线 益川I线 济淄II线
129.972 80.753 72.390
39.12 74.04 48.56
45.475 68.44 52.12
48.87 69.06 51.00
聊长II线
74.261
35.43
40.36
Zc
将误差归算系数 带入到上述方程（1）中，可以求得不同步角度 为：
arg U N1 cosh(1 ) l I N1 Zc sinh(1 ) l
U M1
基于故障录波数据的故障测距实用方法
M
F
x
•
•
UM
IM
N
l-x
•
•
IN UN
图3 双端供电系统故障工况示意图
如图3，当线路F处发生故障时，采用电压电流正序量，根据传输线方程，则：
41.21
δ -2.37 5.90 -3.15 -3.50 0.92
表4 双端非同步故障定位误差（100%）
线路名称 故障录波器 双端非同步
维泽线
0.320
0.753
陵滨线
4.890
2.612
益川I线
6.935
0.991
济淄II线
4.918
1.547
聊长II线
6.639
1.145
结论：双端非同步故障定 位较之于传统的故障录波 器定位的结果误差较小， 定位精度高，可靠性强。
i2(kA)
0
-2 0
X1
X2
100
X3 Y1 X4 Y2 X5
300
500
采样点序列n
700
800
图1 某线路A相接地故障故障相电流波形仿真图
基本原理：
it (k ) i(k ) i(k N )
稍作改动： it (k) | i(k) i(k N ) | | i(k N ) i(k 2N ) | 判别依据： 连续三个点超过门槛值
结论：改进的相电流突变量检测算法检测故障起始点效果良好。
基于故障录波数据的故障测距实用方法
一、双端非同步测距算法
如图2，输电线路采用分布参数且给定，假设M、N两端电气量数据不同步角
度为 ，线路误差归算系数为 。
M
N
l
•
•
UM
IM
•
IN
•
UN
图2 双端供电系统稳态运行示意图
采用电压、电流正序量，根据传输线方程，则：
点|it (k)| 具有随机性。
解决方法:提出基于相电流突变量的故障起始点七点检测法。
基于故障录波数据的故障起始点检测算法
二、改进的相电流突变量检测算法
当B中至少有三个点满足条件时，此时认为故障起始点位 于|it (k 3)| 对应的采样点处或之前，否则认为在其之后。
当组合B满足条件时，如表1。
U M1 e j U N1 cosh(1 ) l I N1 Zc sinh(1 ) l (1)
I M1 e j
U N1 sinh(1 ) l
I N1 cosh(1 ) l
(2)
Zc
1 arctanh I N1U M1 I M1U N1 1
l
U
N1U Zc
Βιβλιοθήκη Baidu
M1
I
N1
I
M1
表1 改进的故障起始点检测算法
A (0，1，0)或（0,1,1）
（0,0，1）
B 满足 满足
（0,0,0）
（0,1,1,1） （1，X,X,X）
基于故障录波数据的故障起始点检测算法
三、改进的相电流突变量检测算法与传统算法的结果对比
表2 相电流突变量检测法运行结果表
线路名称 益川I线 维泽线 聊长II线 陵滨线 济淄II线
500kV输电线路故障定位与故障综合分析
答 辩 人： 指导教师：
高厚磊 教授
山东大学电气工程学院 2016.5
复旦大学
目录
背景简介 基于故障录波数据的故障起始点检测算法 基于故障录波数据的故障测距实用方法 故障综合分析 软件开发 结论与展望
背景简介
500kV电网构成电力系统基本骨架，故障发生后保护正确的动 作及快速准确的故障定位，有着重要的经济意义及社会价值；
基于故障录波数据的故障测距实用方法
三、双端近似同步故障定位
U MF1 U M1 e j cosh(1 ) x I M1 Zc sinh(1 ) x
U NF1 U N1 e j cosh(1 ) (l x) I N1 Zc sinh(1 ) (l x)
(3) (4)
且
cosh sinh
x x
ex ex
ex 2 ex 2
在F处 U MF1 U NF1 ，带入上述方程，则有如下等式：