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基于工频电气量输电线路故障测距研究

高振亚  
【摘要】:高压输电线路故障时,能及时准确地找到故障源,不仅能够快速修复线路,发现和排除绝缘隐患,保障可靠供电,而且对于整个电力系统的安全和经济运行都具有重要的意义。本文详细论述了基于工频电气量线路故障定位的基本原理和故障后线路解耦的理论,给出了均匀传输线方程和基于线路的分布参数模型,重点研究了线路测距中的滤波算法和基于线路分布参数模型的测距算法;推导了基于单端和双端数据的测距方程,通过仿真研究,取得了很好的仿真测距效果,为研究新的高压输电线路故障测距算法奠定了理论基础。 在输电线路中,滤波效果的好坏直接影响着线路测距的精度,从故障后暂态波形中准确提取基波分量是基于工频电气量测距方法的关键。文中列出了四种改进的全波傅氏滤波算法,仿真对比了它们的滤波性能,总结了各算法的滤波特性和存在的问题,指出了改进算法相位角补偿的原则,为测距方案选择合适的滤波算法。 基于单端数据的测距算法无法从原理上消除对侧系统阻抗和过渡电阻的影响,这就限制了它的应用范围。基于双端数据的测距算法在原理上能够完全克服上述因素对测距结果的影响。随着通信技术的发展进步,基于双端数据的测距算法用于现场线路测距已具备条件。线路的分布参数模型是比较准确的等效模型,但采用该模型后测距方程却是非线性的。牛顿迭代法是求解非线性方程的一种经典方法,但是存在计算量大、对迭代初值要求较高的缺点。本文将拟牛顿法引入求解非线性方程,采用递推方法求取替代雅可比矩阵的简化矩阵,大大减少了计算量,又保证了算法超线性收敛的特性。 不要求数据同步、允许线路参数可变化的双端测距算法才具有工程实用价值。本文将故障距离、两端数据不同步角度以及线路参数均作为未知量,用拟牛顿法对测距方程进行迭代求解,进行了大量仿真,结果表明所提出的测距方法不受过渡电阻、故障类型的影响,在全线路范围内都具有较高的测距精度,验证了测距方案的有效性。


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