行波测距

应用matlab来解决电力系统输电线路中的故障定位

摘要：高压输电线路担负着传送电能的重要任务，其故障直接威胁到电力系统的安全运行。因此，电力系统发生故障时能够快速的进行故障定位就显得非常重要。行波测距法就是众多测距法中的一种。本论文通过应用MATLAB仿真对行波测距进行研究。进而，对行波测距法的精确性进行研究和探讨。

关键词：输电线路；行波测距；故障定位

The application of matlab to solve the power system

transmission line fault location

Abstract：The HV transmission line is responsible for the distribution of the power energy and the fault of the transmission line influence the safe operation of the power system.Therefore,Power system failure can quickly show the fault location is very important.The traveling wave ranging method is one of the numerous ranging method.This paper through the study of the traveling wave ranging by MATLAB simulation.Of the accuracy of the traveling wave ranging method, which is studied and discussed.

Keywords: transmission line; traveling wave location technology; fault location

1 引言

1.1 故障测距技术的发展

电力行业一直都对输电线路故障点测距问题有着很高的重视。随着电力系统的发展，超高压输电线路的发展变得越来越重要，线路故障点的准确测距更显得尤为重要。为减少查找线路故障点的工作量，缩短故障修复时间，节省大量的人力、物力，提高供电可靠性，减少停电带来的损失，提高电力系统系统的运行和管理水平，迫切需要在系统发生故障时能准确查找故障位置。对于绝大多数的瞬时性故障来说，如果可以准确地查出故障点的位置，就可以很好区分内部和外部故障，进而可以及时地察觉到事故隐患，采取相应的措施，避免事故再一次地发生。

长时间以来，人们基本都是应用故障录波技术来计算故障点位置，80年代以后很多微机继电保护或故障录波设备都增加了应用阻抗测量原理而设计故障测距功能，但由于多种原因，测距的精度仍旧不是很高。随着科技水平的一天天的提高，尤其进入21世纪以后，基于霍尔原理的新型电压、电流信号变换器的出现、GPS同步时钟信号的商业运用、高速数字信号处理芯片及其它新型技术的发展,为行波测距方法在电力系统故障测距中的应用提供了很多基本的手段，行波测距技术已经取得了很大的进展，可以说，目前行波测距已成为输电线路故障重要的精确测距方法[1]。

1.2 故障测距的基本要求

在不同的情况下，电力系统对故障测距的要求也不完全相同。但最基本的要求有以下几点：

（1）可靠性

当故障发生后能够可靠地进行测距，无论在何种故障类型和故障条件下，不能因为测距方法的缺陷而使测距结果出现出现较大的偏差。而在没有故障的情况下，不能错误地启动故障测距装置。

（2）准确性

在继电保护保护装置中，为了满足技术上的要求，除了故障测距的精度以外，更注重的则是如何缩短得到故障测距结果的时间。然而在继电保护信息管理系统中，由于是离线系统，对时间没有严格要求，所以更注重的是故障测距的精度，没有足够的准确性就意味着测距失败。

（3）经济性

便于实现，当转化成设备时对元件和材料的要求适当，成本低，生产的测距设备物美价廉，运行和维护的费用较低，能够推广使用。

（4）实用性

要求故障测距算法不受故障类型、系统运行方式、过渡电阻及其故障距离等的影响，在各种情况下均能获得较高的精度。在实际使用中，能减少人的工作量，方便易用。

1.3 阻抗测距法

阻抗法的故障测距原理是假设输电线为均匀线，在不同的故障类型条件下计算出的故障回路阻抗与测量点到故障点的距离成正比，从而通过计算故障时测量点的阻抗值除以线路的单位阻抗值得到测量点到故障点的距离。在现有的输电线故障测距装置中，虽然阻抗测距法存在测距精度问题，但是由于其简单可靠，并且其精度问题可以通过利用线路一侧电流的故障分量来减少过渡阻抗的影响，所以能够被广泛的应用。故障测距精度在牵引网故障测距中有着非常重要的意义，它直接影响到查找线路故障点的时间长短。测距精度高可以缩短抢修时间，快速恢复通电，减少经济损失。目前在牵引网故障测距中普遍根据阻抗法的电抗测距原理，以消除故障时过渡电阻的影响，但是这种方法只是在没有机车负荷下的单边供电下比较准确，但是在双边供电方式下将产生较大误差。

1.4 行波测距法

行波测距法是根据行波传输的理论实现输电线路故障测距的方法，输电线路发生故障后，在故障点将会产生向两端传播的行波，行波在传播的过程中遇到不均匀介质时，将会发生折射和反射（例如在故障点和母线处），行波测距就是利用2个波头到达测量端之间的时间差来完成故障的测距。由于过渡阻抗对行波法的影响很小，因此利用行波法测距可以达到很高的精确度[2]。

根据输电线路两端是否都安装监测设备，行波测距法可分为单端测距法和双端测距法.

目前根据产生行波的种类和测量方式的不同，行波测距法分为A、B、C 型3 种方法。A 型是根据故障点产生的行波在测量端至故障点间往返的时间与行波波速之积来确定故障位置；B 型是利用通信通道获得故障点行波到达两端的时间差与波速之积来确定故障点位置；C 型是在故障发生时于线路的一端施加高频或直流脉冲，根据其从发射装置到故障点的往返时间来实现故障测距[2]。

1.5 故障分析法

故障分析法是在发生故障时记录下电压、电流值，通过分析计算，求出故障点的位置。当输电线路发生故障时，在系统运行方式和线路参数已知的条件下，测量点的电压、电流量是故障点距离的函数，因此完全可以用故障时记录下来的测量点电压和电流量来分析计算，得出故障点的位置。