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一對(duì)線路保護(hù)故障測(cè)距的技術(shù)要求

1必須滿(mǎn)足測(cè)量精度要求

作為一種測(cè)量裝置，對(duì)其主要要求是要有高的精確度。同繼電保護(hù)測(cè)量元件相比，故障測(cè)距的精確度要求要高得多。按目前一般規(guī)定高壓架空線故障測(cè)距絕對(duì)誤差在1～2km之間，這時(shí)較長(zhǎng)的輸電線來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當(dāng)高的指標(biāo)。

2必須滿(mǎn)足可靠性要求

雖然對(duì)測(cè)距裝置可靠性的要求不及對(duì)繼電保護(hù)裝置那樣高，但在保證測(cè)量精確度的條件下，工作應(yīng)盡量可靠。故障測(cè)距裝置的可靠性由兩方面來(lái)保證：硬件可靠性和原理可靠性。從原理上講，測(cè)量可靠性與測(cè)量準(zhǔn)確性有不同的概念。準(zhǔn)確性是測(cè)的準(zhǔn)不準(zhǔn)，而可靠性是能不能測(cè)出。如行波測(cè)距就有行波能不能被捕捉的問(wèn)題，同阻抗測(cè)距相比，可靠性就可能差一些。

3必須滿(mǎn)足方便性要求

作為測(cè)量裝置使用方便，包括調(diào)試方便是一個(gè)主要要求。為了使用方便，測(cè)距應(yīng)自動(dòng)能夠完成，測(cè)量應(yīng)依靠隨故障產(chǎn)生的信號(hào)源，最好不需要另加信號(hào)源。

二故障測(cè)距的測(cè)距原理分類(lèi)

1阻抗法

從原理上看，測(cè)線路故障阻抗與測(cè)線路故障距離有密切關(guān)系。故障測(cè)距中利用阻抗測(cè)量線路故障距離也是較早就被采用，目前仍是故障測(cè)距常用的一種方法。

2行波法

同阻抗測(cè)距不同，阻抗測(cè)距依據(jù)的是電力系統(tǒng)電氣量，所以受電力系統(tǒng)特性的影響很大，而行波測(cè)距是根據(jù)行波在架空線上至故障點(diǎn)間的傳輸時(shí)間判斷，它同電力系統(tǒng)運(yùn)行方式無(wú)關(guān)，同架空線結(jié)構(gòu)影響也很小，所以理論上測(cè)量精確度很高。行波法測(cè)距的困難是行波的捕捉和處理。隨著計(jì)算技術(shù)和信息處理技術(shù)的發(fā)展，行波測(cè)距具有較大的發(fā)展和應(yīng)用前景。

3電壓法

線路上發(fā)生斷路故障，沿線電壓值對(duì)短路位置很敏感，所以分析發(fā)生故障后沿線電壓分布是判斷故障位置可用的方法，線路上發(fā)生故障時(shí)，電壓最低點(diǎn)就是故障點(diǎn)。但是線路上各點(diǎn)電壓實(shí)際上不可測(cè)的，所以只有通過(guò)計(jì)算才能確定沿線電壓分布。由于目前計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，線路故障后算出沿線電壓分布已是不難的事。

三線路保護(hù)故障測(cè)距原理

目前線路保護(hù)的測(cè)距功能采用基于線路一側(cè)電壓電流的單端測(cè)距方法。從原理上講單端電氣量測(cè)距最突出的問(wèn)題是測(cè)距精度受過(guò)渡電阻的影響很大。單端電氣量的測(cè)距方法基本分為電抗法和解微分方程法，兩種方法的物理意義是完全一致的，僅表達(dá)形式不同。RCS、PSL系列保護(hù)采用的均是電抗法。因?yàn)橄到y(tǒng)中單相接地短路居多，同時(shí)單相經(jīng)過(guò)渡電阻短路更為普遍，下面分析單相短路的情況。

1單相短路故障測(cè)距分析（以RCS系列保護(hù)為例）

2測(cè)量誤差分析

由上式可知：（1）當(dāng)Rg＝0時(shí)，即金屬性短路的情況下，測(cè)距結(jié)果準(zhǔn)確；（2）若Rg≠0，測(cè)距結(jié)果有誤差。產(chǎn)生測(cè)距誤差的根本原因是因過(guò)渡電阻Rg的存在而造成的。故障點(diǎn)電流及兩端電流之間的關(guān)系（包括幅值關(guān)系和相位關(guān)系）決定了誤差的大小和性質(zhì)。

四目前阻抗法故障測(cè)距主要問(wèn)題及其解決方法

阻抗測(cè)量是距離保護(hù)距離測(cè)量的基本方法，用阻抗測(cè)量實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量雖然存在不少困難，但也是一門(mén)成熟的技術(shù)，故障測(cè)距長(zhǎng)期以來(lái)都是采用阻抗測(cè)量原理。下面分析幾個(gè)影響距離測(cè)量的問(wèn)題在阻抗故障測(cè)距中是如何考慮的。故障點(diǎn)弧光電阻對(duì)阻抗測(cè)距的影響：故障點(diǎn)弧光電阻在阻抗故障測(cè)距中對(duì)測(cè)量精確性影響最大，是主要要克服的問(wèn)題。主要表現(xiàn)在以下方面：（1）在很大程度上影響故障距離的測(cè)量精確度。在單相弧光短路情況下，弧光電阻值相當(dāng)大，甚至大到幾百歐，而線路故障阻抗也不過(guò)是幾十歐。（2）弧光電阻值是隨時(shí)間而快速變化的，由于阻抗測(cè)距不要求快速，同距離保護(hù)Ⅰ段快速動(dòng)作相比，對(duì)故障測(cè)距影響要大很多。（3）在兩側(cè)電源情況下，對(duì)側(cè)電源對(duì)故障回路電流的助增，使測(cè)距裝置感受到的阻抗不但大小有變化而且阻抗角也有變化，使利用一側(cè)電量實(shí)行阻抗測(cè)距有很大困難。對(duì)于單側(cè)電源的輸電線，目前減小弧光電阻對(duì)測(cè)距的影響的兩個(gè)主要措施：（1）利用測(cè)量阻抗的電抗分量測(cè)距。目前絕大多數(shù)保護(hù)、錄波器均采用電抗分量法測(cè)距，主要原因?yàn)樽杩怪械碾娮柙趯?shí)際測(cè)量中對(duì)精確測(cè)量影響不大，但在過(guò)渡電阻大時(shí)對(duì)保護(hù)測(cè)距影響大，但電抗分量法測(cè)距則不受過(guò)渡電阻影響。（2）過(guò)零測(cè)量法對(duì)單側(cè)電源線路來(lái)說(shuō)，容易列出下列微分方程式：（3）式中RF、LF為自測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)F線路電阻和電感分量，μm、im為測(cè)量電壓，測(cè)量電流瞬時(shí)值。當(dāng)im=0時(shí)，式（3）為（4）故得：（5）通過(guò)電感LF即可得出短路阻抗ZF，過(guò)零測(cè)量法對(duì)電流、電壓波形無(wú)要求。對(duì)于微機(jī)保護(hù)，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字算法，微分可以很容易的用差分法實(shí)現(xiàn)。（3）雙側(cè)電源供電線減小弧光電阻對(duì)測(cè)距影響的測(cè)距方法要困難得多，其中故障分量測(cè)距法與故障分析法是常用的故障分量測(cè)距法與故障分析法兩種，文章將不再進(jìn)一步闡述。

五線路故障測(cè)距誤差偏大的原因與解決辦法

（1）CT、PT傳變誤差及角差會(huì)造成故障測(cè)距的誤差。（2）保護(hù)定值中線路參數(shù)與實(shí)際參數(shù)間的誤差，可能會(huì)造成故障測(cè)距誤差的增大。a.必須及時(shí)根據(jù)線路變化與實(shí)測(cè)參數(shù)改變定值參數(shù)，減少估值帶來(lái)的誤差。b.可以對(duì)每條線路進(jìn)行測(cè)距數(shù)據(jù)跟蹤，對(duì)兩次以上同類(lèi)型測(cè)距不準(zhǔn)確的進(jìn)行線路參數(shù)的微調(diào)。（3）用于測(cè)距的線路參數(shù)定值應(yīng)為線路阻抗參數(shù)的二次值。必須加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)保護(hù)裝置原理的學(xué)習(xí)，特別是對(duì)不同廠家保護(hù)、錄波器的定值整定項(xiàng)有清楚的認(rèn)識(shí)，防止誤整定造成測(cè)距不準(zhǔn)。（4）線路分布電容對(duì)測(cè)距的影響。因?yàn)樽杩箿y(cè)距基本原理是用故障電抗（短路電抗）來(lái)確定距離。線路對(duì)地容抗的出現(xiàn)在很大程度上影響阻抗法測(cè)距的準(zhǔn)確性，必須加以考慮。（5）不同原理線路保護(hù)對(duì)測(cè)距的影響。a.如PSL系列保護(hù)測(cè)距在保護(hù)繼電器出口后15MS才開(kāi)始測(cè)距計(jì)算，以后每5MS取一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，已實(shí)現(xiàn)誤差的最小化。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于保護(hù)與開(kāi)關(guān)動(dòng)作越來(lái)越快，大部分220kV開(kāi)關(guān)加保護(hù)動(dòng)作時(shí)間已縮短為40MS，因此在15MS時(shí)開(kāi)關(guān)已開(kāi)始斷弧，因此PSL保護(hù)開(kāi)始測(cè)距計(jì)算時(shí)已不是最佳時(shí)機(jī)，會(huì)造成線路保護(hù)測(cè)距不準(zhǔn)。b.根據(jù)近幾年220kV線路跳閘的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，相間故障由于過(guò)渡電阻較小，因此雙套主保護(hù)、錄波器相間測(cè)距一般非常準(zhǔn)確。但對(duì)于單相故障而言，由于接地情況較為復(fù)雜，因此雙套保護(hù)、錄波器測(cè)距誤差較大，實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生與理論故障點(diǎn)與實(shí)際故障點(diǎn)偏差較大的情況。（6）試點(diǎn)開(kāi)展智能化測(cè)距分析。利用信息子站系統(tǒng)快速、實(shí)時(shí)、全面的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)線路故障的聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)傳和綜合分析，開(kāi)展智能化故障測(cè)距分析，實(shí)現(xiàn)線路故障的智能精確測(cè)距，為電網(wǎng)事故處理和決策提供又一可靠技術(shù)支持。（7）對(duì)長(zhǎng)距離輸電線路測(cè)距，盡可能采用行波測(cè)距。利用運(yùn)行狀態(tài)的線路突然故障會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)的電壓和電流行波。行波在架空線路中傳輸速度基本不受線路情況的影響，因此可以利用行波到達(dá)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行故障測(cè)距，這類(lèi)方法適合于長(zhǎng)距離輸電線路測(cè)距。

作者：劉勇良單位：國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司