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高压输电线路单端测距新原理探讨

1 引言

输电线路的故障测距算法可以分为两大类，一类是利用线路单端的电压、电流等故我在西部地区生活过障信息构成测距算法，称为单端测距；另一类是利用线路双端的故障信息构成测距的算法，称为双端测距。目前的双端故障测距原理虽然比单端测距原理要准确，但由于需要通讯设备以及双端同步采样等要求而很难实现[1,2]。因此，准确的单端测距原理成为研究者梦寐以求的目标。单端测距原理又可以分为两类，一类是利用工频量的测距原理，另一类是利用暂态行波的测距原理。前者由于受到太多因素的影响而导致测距不准确，比如过渡电阻对前者的影响就很经常使用的塑性指标是延伸率和断面收缩率难消除，而且线路模型是采用集中参数模型，测距算法从原理上很难达到高精确度。后者虽然采用较为精确的分布参数模型，测距精度比较高，不受过渡电阻、系统运行方式等因素的影响，但可靠性较差，而且有测距死区，当故障位置离测量点很近或故障初始角接近零度时，测距将失败[3,4]。

最近，有人提出了利用双端的电压电流量精确地计算沿线路电压分布的测距方法[5,6]。只用单端量不可能求出整条故障线路的电压沿线路的分布，用单端量求得的电压分布在故障点以前是真实的，但在故障点以后，由于故障点后侧的电流发生了变化，求得的电压分果树机械布是虚假的。尽管如此，对于过渡电阻为零的故障，依然可以用这个“虚假”的电压分布确定故障点的位置，冰淇淋机因为在故障点处的电压为零。

本文提出了一种新的单端故障测距原理，利用单端测量的电压电流计算电压沿线路分布函数对距离的导数，电压分布函数对距离导数的范数在故障点呈现最小仪表壳体值。基于此思想，可利用单端量构成输电线路的故障测距新算法。EMTP初步仿真表明，该原理有比较高的准确度，不受故障类型、故障过渡电阻等因素的影响，且几乎没有测距死区。但仍然有很多问题需要进一步的研究和探讨。

2 测距基本原理

2.1 输电线路模型

一条单相输电线路，始端为原点O，路上任意一点x处，总有下式成立：

式中Ux(ω)、Ix(ω)为x点的电压和电流的频率域表达式;为线路单位长度的参数。

假设O复合管材点的电压Uo和电流Io为已知，则线路上任意一点x 处的电压电流为

2.2 故障线路沿线电压分析

如图1所示，线路MN的长度为l，在距离M点D km处的K点发生短路，测距装置安装在母线M处，且M处的电压UM、电流IM为已知，即在M点的前行波FM=UM+ZCIM和反行波BM=UM-ZCIM也为已知。研究路上任何一点距离母线M为x km处的电压，当x≤D时，

由于电流IK的值是未知的，因此不可能由UM和IM计算出全线的真实电压分布情况。

如果利用M点的电压和电流，再利用式(9)对整条线路进行电压分布计算。令

那么在故障点以前(x≤D)，计算的电压分布结果是“真实”的，但在故障点后( )，半自动气动夹紧装置；着落高度计算机自动控制及落锤的升降；电磁铁自动捕捉计算的电压分布结果是“虚假”的。根据式(5)~(7)不难发现，这一“虚假”的计算结果和故障线路电压分布的真实结果的关系是：

2.3 故障测距原理

电压对距离的导数依然是一时间（或频率）和距离的二元函数。

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