高壓直流輸電線路故障測距研究綜述

楊 林, 王 賓, 董新洲

(電力系統及發電設備安全控制和仿真國家重點試驗室, 清華大學, 北京市 100084)

0 引言

直流輸電具有長距離“點對點”輸電的特點,且跨越地區的地形地貌、環境氣候差別很大[1-3],造成了直流輸電線路的運行環境相較于交流線路更為復雜,是直流輸電系統中故障率最高的部分,其故障形式主要是雷擊、污穢、樹枝等因素導致的接地和閃絡,且90%以上為瞬時性故障[4]。直流輸電線路保護裝置檢測到故障后啟動,到達定值后向控制系統發出故障重啟命令,測距裝置則利用故障后至重啟前這段時間的數據進行故障定位。

任何測距原理都是基于線路模型,利用電氣量和故障距離的關系來構造的。就高壓直流輸電線路而言,其長度決定了必須基于分布參數模型來推導測距公式,因此,描述分布參數線路電氣特征的波動方程成為了測距的基礎。波動方程的達朗貝爾解說明電壓、電流均是由前行波和反行波疊加形成的,行波是既與時間相關又與距離相關的物理量,且傳播距離和傳播時間受波速度的約束,因此固定觀測點,通過行波到達的時間信息可以推算傳播距離,這就是行波法的基本原理。行波會在線路邊界和故障點之間來回折反射,在計及多次折反射的一個較長的時間范圍內行波信號呈現周期性規律,因此行波信號的頻率也可以反映線路邊界到故障點的距離,這種利用暫態信號頻域特征的測距方法稱為固有頻率法。……