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摘要：目前220kV输电线路行波测距装置仍未普及，为了提高输电线路故障测距准确率，为巡线人员提供尽可能准确的指导，本文对比分析了几种常用测距算法的优缺点及误差来源，最后得出结论：可根据不同的故障类型和运行方式选择相应的最优算法、加强线路参数管理等措施提高测距精度。
关键词：输电线路；故障测距；算法
0 引言
故障测距是电网运行和管理中一项重要的工作，在实际工程中应用最广泛的是基于故障录波数据的工频量单端、双端测距算法。从原理上，单端测距因无法克服对侧系统阻抗、过渡电阻对测量结果精度的影响，只能提供较为粗糙的测量结果；而双端测距因所掌握的故障信息量为单端测距的一倍，理论上可以提供高度精确的测量结果，但实际应用中也受到多种因素的影响，在某些情况下仍将产生较大误差，误导线路查线工作。因此，有必要进一步分析线路故障测距误差因子，从优化算法、加强运行管理等方面入手寻找提高测距精度的有效措施。
1 几种常用测距算法分析
1.1 单端测距算法
假定输电线为均匀线，线路参数是恒定的，双电源单回线单相接地故障可用下图模型表示。
2 测距误差因子分析
2.1单端测距误差因子分析
单端测距由于掌握的故障信息不足，因此增加了“线路中故障电流与故障点的短路电流同相位”这个假设条件，测距精度在很大程度上取决于该假设条件是否满足，而影响故障点短路电流与线路故障电流的主要因素是是两端系统阻抗角和线路阻抗角。
实际运行经验证明，在线路两端均为强电源，且线路参数分布均匀（故障点两侧的线路阻抗角不一致）的情况下，单端测距的误差较大；反之在某种特定运行方式下，单端测距精度可大大提高：
（1）单端电源供电线路
（2）对端系统阻抗远大于本端系统阻抗的双电源供电线路
在以上两种情况下，对端系统阻抗对线路故障测距结果的影响可忽略不计，流经故障点的短路电流主要取决于大系统侧，因此，对于大系统侧来说，流经线路的故障电流与故障点的短路电流相位非常接近，即单端测距的假设条件成立，因此测距结果仍具有较高精度。
2.2双端测距误差因子分析
理论上双端测距掌握的信息是单端测距的一倍，可以通过解多元方程的方式消除过渡电阻的影响，得到准确测距。工程实际中，不同的算法产生误差的因子也不同：
（1）负序分量算法
从负序算法的公式可以看出，负序算法的误差主要来自于两侧CT的测量误差及线路参数测量误差。
（2）正序分量算法
与负序分量算法相比，正序分量算法误差来源除了测量误差和线路参数误差外，还受到故障前负荷电流和线路分布电容的影响，特别是对于重载线路和电缆线路，这两个因子产生的误差更加明显。
采用负序分量算法相对于其它序分量有其特殊之处，负序分量受故障前负荷的影响小；且算法中考虑了线路分布电容的影响，此外线路的负序参数测量比较准确。综上可知负序算法比正序算法跟可靠。
3 工程事例分析
2013年10月12日16时46分左右，珠海电网220kV琴莲乙线发生C相接地故障，琴韵站PCS-931BMM纵联差动保护动作出口跳闸，故障测距2.2km（线路全长9km左右），而采用CAAP2008软件进行单端测距结果为8.516km。故障发生后，经过几天的实际勘察，最终确定故障点为距离琴韵站8.4km（澳门侧）处电缆头击穿，与CAAP2008软件测距结果相符。
为了找准PCS-931BMM保护装置测距不准确的原因，为以后的故障定位积累经验，我们联系厂家根据故障波形进行离线仿真计算，计算结果表明，采用正序网络和负序网络的计算结果是不同的，采用正序网络计算结果与装置测距一致，而采用负序网络计算结果则在澳门侧（距离琴韵站约8km）。
220kV琴莲乙线从运行实践上验证了本文对几种测距算法的分析结论：
1）220kV琴莲乙线案例中，PCS-931BMM保护装置测距受线路正常负荷电流影响，测距结果误差较大，而采用负序网络算法可以有效避免负荷电流的影响，因此，负序网络算法是一种更加可靠的测距算法；
2）由于220kV琴莲乙线属于典型的由强电源系统向若电源系统供电线路，因此，采用CAAP2008软件进行单端测距仍具有较高的灵敏度；
3）PCS-931BMM保护装置测距算法没有考虑电缆线路分布电容，对测距结果也有一定影响；
4 结语
工程实际中，我们能够通过分析各种测距算法的误差来源，采取相应措施尽量减少影响测距结果的误差因子，提高故障测距精度：
1）加强线路参数管理，优化线路参数测量方法。新线路投运，施工单位应提前一个星期向调控中心提交参数测量方案，投运前，应按照参数测量方案要求测量并完成线路参数测试报告，由调控中心确认无误后才可投运，对于测量参数明显偏离理论参数的，应重新测量。
2）根据线路类型选择相应的测距算法。
① 由于架空线路、电缆线路参数存在较大差异，运行经验表明，PCS-931BMM保护装置对于架空线路测距精度可基本满足要求，但对于电缆线路，建议采用CAAP2008软件测距。
② 对于从大电源系统向小电源系统供电的电缆线路（如对澳供电电缆线路），因受负荷电流、线路分布电容影响，PCS-931BMM保护装置测距算法存在较大误差，建议采用CAAP2008软件双端测距。此外，由于对澳供电线路为典型的强电源向弱电源系统供电，采用CAAP2008软件单端测距结果也具有较高的精度。
③ 对于单端电源供电线路（如110kV供电线路），系统满足软件测距算法假设条件，采用CAAP2008软件单端测距结果仍然具有较高的可信度。
3）建设输电线路故障测距快速反应平台。大多数时候，故障测距结果对查线人员的指导作用有效期仅仅为故障发生后的几个小时，查线结束后，就算是完全准确的故障测距也毫无意义。因此，有必要建设一个故障测距快速反应平台，可以在现有调度自动化系统中开发线路故障测距功能模块，将录波分析软件嵌入调度自动化系统，故障发生时，直接从保信子站调取故障录波文件，直接通过软件调取录波文件并计算出测距结果，通过调度台直接指导线路查线工作。
参考文献：
[1]王星华，张晓华、蔡泽祥，张弛.基于工频量的双端故障测距软件的实用化改进.电力自动化设备 2009 29（8）143-146
[2]广东中调，华南理工大学.CAAP2008软件说明书.2007
论文作者:杨锐雄
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/2
标签：线路论文; 故障论文; 算法论文; 误差论文; 电流论文; 参数论文; 测量论文; 《电力设备》2016年第18期论文;