直流輸電線路故障行波測距原理與應用-論文.pdf

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1、2o14年第3期上海電力直流輸電線路故障行波測距原理與應用黃一鋮，顧立望(國網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海200090)摘要：直流輸電線路發(fā)生故障時，通過故障行波測距技術(shù)可靠精準地進行故障定位，能夠使線路故障及時得到修復，提高直流系統(tǒng)供電可靠性，同時也使得直流輸電線路的運行管理和維護更為便捷和經(jīng)濟。本文介紹了直流線路故障特征和行波測距的原理，結(jié)合楓涇換流站的實際運行經(jīng)驗對行波測距系統(tǒng)在工程應用中遇到的一些問題進行了分析，并提出了改進性措施。關(guān)鍵詞：行波測距；直流輸電；暫態(tài)過程；故障定位中圖分類號：TM

2、452文獻標志碼：B2)暫態(tài)階段0引言經(jīng)過初始行波的來回反向和折射后，故障電高壓直流輸電線路傳輸距離較遠，一般在流轉(zhuǎn)入暫態(tài)階段。直流線路故障電流主要分量500km以上，架空線路可能跨越多個省市。對于有：帶有脈動而且幅值有變化的直流分量和由直輸電電線路的運行及維護需要克服復雜多變的地流主回路參數(shù)所決定的暫態(tài)振蕩分量。在此階形和氣候影響，這使日常巡線以及故障時的排查段，換流站的控制系統(tǒng)中定電流控制開始起到較變得異常困難。直流輸電線路故障行波測距系統(tǒng)顯著的作用，整流側(cè)和逆變側(cè)分別調(diào)節(jié)使滯后觸能夠在線路發(fā)生故

3、障后，第一時間精確定位故障發(fā)角增大，抑制了線路兩端流向故障點的電流。點，對于及時排除故障及防止故障的再次發(fā)生具3)穩(wěn)態(tài)階段有重要意義。最終，故障電流進入穩(wěn)態(tài)，兩側(cè)故障電流提供本文簡述了直流線路發(fā)生故障時故障電流的的故障電流穩(wěn)態(tài)值被控制到等于各自定電流控制波過程、暫態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程三個階段的特征，基的整定值，兩側(cè)流入故障點的電流方向相反，故障于電流電壓行波的特點闡述了目前廣泛采用的直點電流為兩者之差，即為電流裕額△。流輸電線路行波測距技術(shù)的基本原理和構(gòu)成，并直流線路發(fā)生故障時，一方面可以利用換流結(jié)合楓涇

4、換流站的實際應用情況，針對運行過程閥的控制來快速地限制和消除故障電流；一方面中行波測距裝置所發(fā)生的問題進行分析，并提出由于定電流調(diào)節(jié)器的作用，故障電流與正常負荷一系列改進措施。電流相比，并不明顯增大，與交流線路短路故障相比要小得多。因此，對直流線路故障的檢測，不能1直流線路故障過程依靠故障電流大小來判別，而需要通過電流或電直流架空線路發(fā)生故障時，從故障電流的特壓的暫態(tài)分量來識別。征來看，短路故障的過程可以分為行波、暫態(tài)和穩(wěn)因此，目前直流輸電工程上也是廣泛采用行態(tài)三個階段。波保護作為高壓直流線路保護的主

5、保護，這是由1)初始行波階段于暫態(tài)電流、電壓行波不受兩端換流站的控制，其故障后，線路電容通過線路阻抗放電，沿線路幅值和方向都能準確反映原始的故障特征而不受的電場和磁場所儲存的能量相互轉(zhuǎn)化形成故障電影響?？梢娡ㄟ^檢測故障時暫態(tài)電流電壓行波來流行波和相應的電壓行波。其中電流行波幅值取分析直流線路故障，其可靠性是很高的。而且與決于線路波阻抗和故障前瞬間故障點的直流電壓傳統(tǒng)電氣量分析相比，通過行波檢測其特征也不值。線路對地故障點電弧電流為兩側(cè)流向故障點受電流互感器飽和、系統(tǒng)振蕩和長線分布電容等的行波電流之和，

6、此電流在行波第一次反射或折的影響。射之前，不受兩端換流站控制系統(tǒng)的控制。上海電力2O14年第3期差來計算故障點到兩端測量點的距離的。2行波測距原理設(shè)故障初始行波波頭到兩端母線的時間分別目前在電力系統(tǒng)中實際使用的行波測距系統(tǒng)是丁s和TR，如圖3所示。多數(shù)是以監(jiān)測線路的雙端測距法為主要測距方法，單端測距法為輔助測距方法。利用行波在直流線路上以固有傳播速度傳播這一特點，可以通過檢測故障暫態(tài)電流行波在故障點與兩端換流站TsTr之間傳播時間來進行故障測距。圖3故障初始行波波頭到兩端母線時I可2．1A型單端行波測

7、距原理故障距離計算公式為：線路發(fā)生故障時，電流行波在故障點與母線XS一[(丁s—TR)+L]／2之間來回反射。通過接收母線側(cè)電流互感器二次XR一[(TR—Ts)73+L]／2側(cè)的暫態(tài)電流行波信號，根據(jù)到達母線的故障初始行波脈沖S與由故障點反射回來的行波脈沖3行波測距系統(tǒng)構(gòu)成與實際應用S之間的時間差△來實現(xiàn)故障測距，如圖1所下面主要根據(jù)林楓直流工程楓涇換流站直流示。：：===：=：二二)線路行波測距裝置應用情況以及運行經(jīng)驗，對運行中裝置產(chǎn)生的問題進行分析并提出改進措施。3．1楓涇站直流線路行波測距裝置介

8、紹林楓直流工程直流輸電線路行波測距系統(tǒng)采用XC一2000雙端結(jié)構(gòu)的行波測距系統(tǒng)，可以同時采集8路暫態(tài)電流和暫態(tài)電壓，在計算原理方面集成了多種現(xiàn)代行波測距原理和分析方法，具有圖1仃坡脈沖時間差故障測距較高的準確性。其組成方式成如圖4所示，線路設(shè)波速度為，故障初始行波和由故障點反兩端各安裝一套GPS同步時鐘，XC一21行波測距射波到達母線的時間為"IS、TS。，則故障測距裝置以及PC主機。XL為：XL一1~2vAt一1／2(TSl—T52)(1)當故障點在線