输电线路故障测距定位与研究42933.doc

目 录 1 绪 论 1 1.1 故障测距定位的意义和作用 2 1.2 输电线路的故障和对故障测距装置的基本要求 2 1.3 故障测距技术的发展 4 1.4 论文主要研究内容 6 2 高压输电线路故障测距方法 7 2.1 阻抗法 7 2.2 行波法 7 2.3 故障分析法 9 2.4 各种故障测距方法的比较 14 2.5 本章小结 15 3 线路模型的建立和信号提取技术 16 3.1 输电线路的数学模型 16 3.2 数字滤波算法 20 3.3 本章小结 23 4 单回线双端电气量故障测距算法 24 4.1 双端电气量故障测距算法 24 4.2 相模变换 26 4.3 正序故障分量的提取 27 4.4 本章小结 28 5 基于MATLAB的数字仿真 28 5.1 MATLAB PSB模块简介 29 5.2 仿真原理 30 5.3 双端电气量故障测距算法数字仿真 31 5.4 本章小结 44 结 论 45 致 谢 46 参 考 文 献 47 1 绪论 1.1 故障测距定位的意义和作用 输电线路是电力系统的重要元件，担负着输送电能的重任。随着电力工业的飞速发展，电网的规模日益扩大，结构也日益复杂，输电线路的电压等级越来越高，长输电线路的架设也越来越多。随着输电线路的距离越来越长，线路经过的环境更加纷繁复杂，故障的次数也就不可避免地会增加。 输电线路故障分为瞬时性故障和永久性故障。瞬时性故障造成的局部绝缘损伤一般没有明显的痕迹，给故障点的查找带来很大的困难。但是这类瞬时故障往往发生在系统的薄弱点，需尽快找到加以处理，以免再次故障而危及电力系统的安全稳定运行。永久性故障的排除时间的长短则直接影响到输电线路的供电和电力系统的安全稳定运行，排除时间越长，则停电造成的损失越大，对电力系统安全稳定运行的影响也越大。因此，线路故障后准确而快速的找到故障点，有助于故障的快速排除，对电力系统的持续稳定和经济运行都有非常重要的意义。 长输电线路的输电距离长，沿线经过的地域广阔，地理环境复杂，不依靠故障定位装置提供的故障点位置的帮助要找到故障点无异于大海捞针。因此，精确的故障定位对于长输电线路发生故障后故障位置的查找显得尤其重要。故障定位装置又称为故障测距装置，是一种根据输电线路的电气量测定故障点位置的自动装置。它能根据不同的故障特性迅速准确地判定故障点，及时发现绝缘隐患，对故障排除起着非常重要的作用。 论文研究有助于及时排查故障并修复线路供电以保证供电的可靠性，可大量节省查线的人力物力，减轻工人繁重的体力劳动，从技术上保证电网的安全稳定运行，具有巨大的社会和经济效益。 1.2 输电线路的故障和对故障测距装置的基本要求 1.2.1 输电线路的故障 输电线路的故障大致分为两类：横向故障和纵向故障。横向故障是指我们通常所说的单相短路接地故障、两相短路接地故障、两相相间短路故障及三相短路故障。纵向故障即断线故障，如一相断线、两相断线。除了这些故障类型外，还有转换性故障等复杂类型。单相短路接地故障的几率最大，占输电线路故障总数的80％左右，其次是两相短路接地故障。两相相间短路故障几率很小，约占2％－3％，其原因多半是由于两相导线受风吹摆动造成的。三相短路故障都是接地的，几率也是最小的，约占1％－3％。绝大多数三相故障都是由单相和两相故障发展来的[1]。输电线路故障不外乎是绝缘击穿和雷击造成的。绝缘子表面的闪污、闪湿，绝缘内部击穿，雷电闪络，风刮导致的线间闪络，线路通过鸟兽或树木放电等都是造成输电线路短路故障的原因。输电线路发生纯金属性短路故障的几率很少，大多数在故障点是有过渡电阻的。过渡电阻一般包括电弧电阻和杆塔接地电阻。根据电弧情况可以把短路故障分为两种。一是大电流电弧故障，闪络通过对地绝缘子或相间发生，电弧通道较短。二是小电流电弧故障，如架空线通过树枝对地放电等，电弧通道较长。研究表明，对大电流电弧故障，电弧电阻一般为2－20。但对输电线路对外物放电的小电流电弧故障，则过渡电阻将很大，有几十欧姆甚至几百欧姆。短路过渡电阻的存在是影响故障定位精确度的一个重要因素[2～4]。 1.2.2 对故障测距装置的基本要求 为了充分发挥故障定位的上述作用，故障测距定位装置在准确性、可靠性、经济性以及方便性等反面应满足一定要求。 a)可靠性 可靠性包含不拒动和不误动两方面的内容，不拒动指装置在故障发生后能可靠的测定故障点的位置，不应由于测距原理、方法或制作工艺等任何问题使装置拒绝动作；不误动指装置在测距以外的任何条件下不应错误的发出测距的指示或信号。装置应能测定永久性也能测定瞬时性故障。 b)准确性 准确性是对故障测距装置的最重要的要求，没有足够的准确性就意味着装置失效。衡量准确性的标准是测距误差，它可用