浅谈特高压输电线路保护故障测距的应用

浅谈特高压输电线路保护故障测距的应用

发表时间：2018-01-28T19:50:08.990Z 来源：《电力设备》2017年第28期作者：丁杰华

[导读] 摘要：特高压输电环节中涉及到的线路保护故障测距等方面的应用，在提高我国中阶段式距离保护关于阻抗测量环节存在一定的问题。

（超高压输电公司天生桥局 562400）

摘要：特高压输电环节中涉及到的线路保护故障测距等方面的应用，在提高我国中阶段式距离保护关于阻抗测量环节存在一定的问题。本文对当前我国基于负序故障测量的分布参数双端测距原理中涉及到的分布参数模型线路电流电压测算、基于负序分量的分布参数双端测距原理进行了简单介绍，重点分析了特高压线路测距滤波算法应用研究。

关键词：特高压输电线路；参数模型；滤波算法；双端测距

引言：随着我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高，社会各界对于国家电力电网的安全性以及故障检测方法等领域的关注程度越来越高。并且随着我国特高压交流输电工程不断推进，标志着我国交流电特高压技术进入到了新的领域特高压交流输电工程中采用的双回线同杆并架工程方案在应用环节中存在一定的问题，因此目前我国电力系统中相关工作人员需要将高压输电线路保护故障测距作为工作重点之一。

一、基于负序故障分量的分布参数双端测距原理

（一）分布参数模型中的线路电流电压测算

双端不同步数据的输电线路是当前我国对于特高压输电线路中电流电压测量值进行研究的主要方法。根据构造故障分析中的阻抗和距离比例等原理，可以确定出故障测距方程，从而实现故障定位。例如，我国某地区的电力公司在进行特高压电力输电环节中，利用分布参数模型，将输电线路中的电流和电压进行测算。该公司所使用的单条线路模型，可以将单位长度阻抗以及单位长度线路导纳作为参数，并且在分布参数中的任何一点都可以作为导线和对地电压中的电流，即时间t和距离x的函数，使任意距离x利用电流电压方程可以计算出双端电流和电压。

（二）基于负序分量的分布参数双端测距原理

基于负序分量的分布参数，进行双端测距可以利用同杆双回线中的一条回线的内部故障进行模拟演示，同时结合系统以及线路的正负序阻抗原理，将两侧的系统阻抗和线路正序阻抗分别作为模拟参数，将故障点设为F，对整段距离x的百分比进行计算，可以得到单相接地故障中的测距方程和测距算法。当特高压输电线路发生故障时，利用线路两端的电流与电压进行计算，能得到故障点电压相等的结果。因此可以利用线路两端数据将故障点F出的电压幅值进行计算。

二、特高压线路测距滤波算法应用研究

（一）特高压输电线暂态过程分析

以皖电东送环节中的特高压输电线路中故障存在的暂态特性，笔者对于淮南至上海段特高压交流输电施工工程作为研究对象，利用了RTDS方法建立起相关数学模型，对于特高压输电过程中容易产生的各类问题进行模拟研究，并且对故障电流电压波段图谱进行了系统分析，从而得出相应的解决办法。例如，当线路进行空冲时，线路中会产生1.7次低频谐波以及5至6次高频谐波，当合闸角占有不同的分量，并且不同时段的分量发生变化之时，合闸角越大线路中的谐波占有分量便越大，并且在合闸后的30至50毫秒之间占有的分量达到最大值。此外，若故障发生在线路末端，那么电压和电流中均会产生4至5次左右的谐波，并且相较于单相故障，多相故障谐波的严重程度更高。衰减时间也会大于110毫秒[1]。

（二）保护故障滤波算法研究

我国某地区特高压输电线路设计团队在传统傅里叶算法的基础上进行了优化和改良，并且形成了并联补偿法与差分法有效避免了传统傅里叶算法中存在的不能有效过滤直流分量的衰减以及非周期分量的影响等问题。该地区关于差分法和并联补偿法的研究，在相关领域的应用中取得了突出成绩，并且在实际应用环节加入窗口函数中的巴特利特窗、海明窗以及汉宁窗等计算函数，摆脱了传统矩形窗中主旁瓣幅度比值较小的问题，并且还促使了滤波器振幅频率波动降低。利用RTDS所生成的数据可以将保护装置进行采样，并且利用Matlab原理进行仿真演算，可以推动新型保护故障测距方法的实现[2]。

（三）特高压输电线路保护故障测距实用化方法

本文中所研究的特高压输电线了保护故障测距方法在实际应用环节会受到危机保护的硬件条件所限，导致许多高精准度的算法无法得到全面的推广与应用，因此本文将其进行了实用化简便运算，以确保在我国电力系统工程中的应用环节可以额减少基础计算量，降低对于硬件设备的要求。例如，我国某地区电力系统在针对工程上求解较为困难的距离测算公式，采用搜索迭代法进行求解，能快速准确地计算出故障距离x，并且对故障点F进行定位。摆脱了传统以公里为步长在全线中进行搜索以及折半查找法搜索等方式存在的弊端，提高了计算能力和计算效率。

（四）特高压输电线路的保护故障测距仿真应用

以皖电东送环节中涉及到的特高压输电线路保护故障测距为例，将本文中所提出了测距原理与演算方法进行仿真模拟应用，通过RTDS系统建立起相关的数据模型，对于特高压输电环节中的每条线路可能出现的故障进行分析实验得到的的结果如下：本文所提出了仿特高压输电线路保护故障测距方法在实际应用环节中不受过度电阻干扰，同时也不受零序互感的干扰。故障测距最大误差不超过1%，因此具有较高的精准度。此外，本文中所提出了负序故障量双端算法可以有效解决单相接地故障中的故障测距问题，提高对于线路问题的处理能力。

总结：综上所述，本文对于特高压交流输电线路的保护测距功能中存在的问题进行了探索，并且提出了更加适合特高压输电线路保护故障测距的方法。本文中所涉及到的测距算法受相邻互感影响较小，并且可以消除正常的不平衡负序，采用分布参数的方法也能有效降低特高压线路中长线电流电容的影响。本文所进行了研究经过实践的检验具有较强的可操作性，能有效提高我国电力系统的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]陈仕龙,束洪春,谢佳伟. 利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路双端电压暂态保护原理[J].电力系统保护与控