基于暫態(tài)行波的故障檢測(cè)技術(shù)

基于暫態(tài)行波的故障檢測(cè)技術(shù)清華大學(xué)電機(jī)系繼電保護(hù)研究室北京衡天北斗科技有限公司報(bào)告內(nèi)容概述故障行波的形成和特點(diǎn)故障行波的應(yīng)用輸電線路行波測(cè)距配電線路行波選線超/特高壓輸電線路行波保護(hù)結(jié)論概述故障信息的分類故障信息電量故障信息非電量故障信息低頻穩(wěn)態(tài)故障信息高頻暫態(tài)故障信息光聲音溫度轉(zhuǎn)速故障信息是故障檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)故障檢測(cè)技術(shù)繼電保護(hù)、故障測(cè)距、接地選線現(xiàn)有故障檢測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題特高壓交/直流輸電線路保護(hù)靈敏度低輸配電線路準(zhǔn)確故障測(cè)距困難中性點(diǎn)非有效接地的配電系統(tǒng)單相接地選線困難原因—由工頻故障信息構(gòu)成，受以下因素影響過(guò)渡電阻線路分布電容CT飽和概述是由故障引發(fā)的、運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)高頻暫態(tài)故障信息，具突變性質(zhì)、非平穩(wěn)變化故障行波故障行波中包含著豐富的故障信息；現(xiàn)有故障檢測(cè)技術(shù)把故障行波當(dāng)作噪聲信號(hào)加以濾除電流行波電壓行波概述1948年R.F.Stevens提出行波測(cè)距1950年代末期出現(xiàn)了三種行波測(cè)距儀，分為A、B、C型1976年ASEA公司研制出行波保護(hù)裝置RELADA1995年西安交通大學(xué)葛耀中教授和他的學(xué)生董新洲（現(xiàn)清華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師）等人研制出現(xiàn)代行波測(cè)距裝置2001年中國(guó)電科院研制出類似的裝置2003年清華大學(xué)電機(jī)系董新洲教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)研制出基于行波的配電線路接地選線裝置、2005年研制出單端行波測(cè)距裝置行波簡(jiǎn)史概述故障行波的形成和特征疊加原理行波的形成故障行波的形成和特征行波的形成單導(dǎo)線等值電路故障行波的形成和特征行波的形成波動(dòng)方程

波動(dòng)方程的通解故障行波的形成和特征波動(dòng)方程的特解故障行波的形成和特征SRTr1初始波Tr2反射波Trs對(duì)端反射波Ts1初始波Ts2反射波Tsr對(duì)端反射波故障行波的形成和特征故障行波具有如下特性：只在故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)，能準(zhǔn)確反映故障發(fā)生；包含著故障發(fā)生時(shí)刻、故障位置、故障相、故障線等有用的故障信息；具有高頻、暫態(tài)突變的性質(zhì)，難以分析；不可重復(fù)，具有易逝性，造成捕捉困難；同時(shí)是時(shí)間和位置的函數(shù)，因此傳統(tǒng)的時(shí)間分析方法和頻率分析方法不能有效刻劃暫態(tài)行波的故障特征。故障行波的應(yīng)用

輸電線路行波測(cè)距利用電流行波的故障測(cè)距—雙端法單端電氣量組合法故障測(cè)距—單端法配電線路行波選線超/特高壓輸電線路行波保護(hù)利用電流行波的故障測(cè)距利用電流行波的故障測(cè)距Ts1Ts2tSR單端電氣量（A）測(cè)距法故障點(diǎn)距S變電站距離V--波速度TsTR

SR基于GPS的雙端測(cè)距法

故障點(diǎn)距S變電站距離：

故障點(diǎn)距R變電站距離：L--線路全長(zhǎng)利用電流行波的故障測(cè)距Ts1Ts2tSR利用重合閘的測(cè)距原理說(shuō)明圖故障點(diǎn)距S變電站距離：利用電流行波的故障測(cè)距利用電流行波的輸電線路故障測(cè)距裝置

1）采樣頻率800kHz2)誤差小于1公里

3)最多監(jiān)視8條線路利用電流行波的故障測(cè)距行波測(cè)距在葛洲壩直流換流站運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)

柳州洛埠變電站110Kv屯秋線故障波形及測(cè)距結(jié)果小結(jié)利用GPS的雙端量行波故障測(cè)距技術(shù)是目前最先進(jìn)的故障測(cè)距技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種電壓等級(jí)的交直流輸電線路獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)利用電流行波的故障測(cè)距僅使用單端電氣量的故障測(cè)距單端行波測(cè)距不夠穩(wěn)定、可靠缺乏GPS同步時(shí)鐘沒(méi)有條件安裝兩套行波測(cè)距儀需要單端法

利用電流行波的故障測(cè)距存在的問(wèn)題單端電氣量組合法故障測(cè)距單端電氣量組合法故障測(cè)距解決單端量故障測(cè)距問(wèn)題的對(duì)策

研究故障測(cè)距的組合算法組合測(cè)距算法：由具有魯棒性的阻抗測(cè)距算法給出故障發(fā)生的范圍，誤差不超過(guò)線路全長(zhǎng)的10%，然后由行波測(cè)距法進(jìn)行精確故障定位，誤差小于1公里。

開(kāi)發(fā)新型故障錄波測(cè)距裝置既能記錄行波故障信息、又能記錄工頻故障信息，實(shí)現(xiàn)組合法測(cè)距。

單端電氣量組合法故障測(cè)距（a）行波信號(hào)的二進(jìn)小波變化結(jié)果行波信號(hào)的二進(jìn)小波變化結(jié)果（b）測(cè)量阻抗法確定的故障區(qū)間單端電氣量組合故障測(cè)距算法單端電氣量組合法故障測(cè)距故障情況:相間故障、0過(guò)渡電阻.故障距離:40km.阻抗法輸出結(jié)果：19.8km~59.8km.行波法輸出結(jié)果：39.5km.組合法輸出結(jié)果：39.5km.單端電氣量組合法故障測(cè)距HPR-7000的外形結(jié)構(gòu)

單端電氣量組合法故障測(cè)距前置機(jī)外形工頻故障信息

電流行波及其小波變換Testedsystem電壓行波

電壓行波

棒圖分析相量分析單端電氣量組合法故障測(cè)距小結(jié)組合故障測(cè)距算法有望從根本上解決單端量故障測(cè)距問(wèn)題獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際電力系統(tǒng)單端電氣量組合法故障測(cè)距配電線路接地選線行波選線小電流接地系統(tǒng)單相接地選線

中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，由于未形成短路通路，接地電流非常微弱，無(wú)法確定是那一條線路發(fā)生接地，給接地查找和修復(fù)帶來(lái)困難。問(wèn)題的癥結(jié)