姜丰
（江苏科能电力工程咨询有限公司 210000）
摘要：本文先分析了基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障单端测距方法意义以及基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障单端测距方法要点，然后分析了基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障定位原理以及基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障单端测距模型。
关键词：分布参数模型；高压输电线路；单相接地故障；单端测距；模型
1基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障单端测距方法意义
我们知道基于分布参数模型主要就是要研究一种适用于高压线路单相接地故障的单端故障测距算法，那么这一点就可以说是具有较强的工程实际意义。在实际操作中的要求就是利用观测点处负序电流的相角而去具体的估算故障点电压的相角的大小，然后我们就可以在故障点电压瞬时值过零点时刻而去准确地计算测量阻抗的大小。那么这种方法在中低阻短路故障的情况下，一般都会由于沿线电压下降明显的影响，所以就会导致利用观测点处负序电流相角估算故障点电压相角的时候往往都会产生一定程度的误差，可是实际上存在的误差对测距结果影响并不大；可是相比之下在高阻短路故障的时候，正是由于线路沿线各点电压相差很小的因素的影响，所以我们就可以利用观测点处负序电流相角估算故障点电压相角存在的误差也会存在，而且暂态过程的影响也会在很大程度上使得该方法测距误差较大，那么换句话说也就是需进一步改进。而我们所说的分布参数建模，就完全可以实现根据故障点处的残压或者说是故障电流同相位的特征进行故障定位的目的。那么这一种方法可以说是改善了分布电容对于单端阻抗法故障测距的不同程度上的影响，然而我们也会发现在高阻接地故障的时候，其实并不能满足现场的应用的更高的要求，所以结果还是一样的仍需进一步完善。分布参数建模最大的优点就是它可以利用线路沿线分布电压的差分在一个时间段内的能量从而就可以在故障点呈现最小值这一特征进行准确地定位。分布参数建模还有一个优点就是它可以利用单端电压电流计算沿线电压对距离导数的范数从而就可以实现在线路上的分布进行故障点的定位的目标。而我们所说的求导运算或者说是积分运算，它具有一定的缺点那就是所需运算量大，算法复杂而且不易实现。
2基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障单端测距方法要点
基于输电线路分布参数模型实际上为我们提出了一系列用于交流或者说是直流输电线路的非常具有实用性的时域故障定位方法，它们最大的好处就是具有所需数据窗短、对采样率要求低而且与此同时定位精度高，这样一来的话就可以保证从故障暂态到故障稳态的任意一段数据都能够用于故障定位的优点。那么假如说是与行波故障定位相比之下我们就会发现，它的可靠性高而且还易于实现自动化。那么传统的非行波原理的直流输电线路故障定位的这样一种方法，也有自己的优点那就是具有定位精度高、所需采样频率低而且与此同时换流站录波数据即可用于故障定位的这样的特点，可是却需要双端录波数据，所以这样来说的话它仅能用于双侧录波装置都能起动的情况，换句话说也就是它的使用条件受限。所以我们才有必要研究仅需单端数据的或者说是非行波原理的直流输电线路故障定位方法从而运用到实际的操作中去。我们实际上可以采用一种新的直流输电线路单端测距的时域方法，也就是说要在时域中进行故障定位，而且还不需要滤波处理，它的所需数据窗短再加上因为是采用分布参数模型，所以说它的测距精度较高而且还仅需要单端数据。
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3基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障定位原理
假如说是当线路的电阻远小于线路的特征阻抗的情况下，基于分布参数模型就完全可以获得较高的精度。那么实际操作中单端故障定位一般都会利用故障点接地阻抗的电阻性质从而就可以构造定位方程。那么假如说是在频域中，那么我们就可假定故障点处的电压与电流同相位，或者说是我们可以假设故障点电压电流的计算阻抗为电阻性质。这样一来的话在时域中，我们就完全可利用故障点电压波形或者说是故障点电流波形的相关性而去进行非常准确的故障定位，那么与此同时我们还要考虑到金属性故障时故障点电压为零，那么在这种情况下也就无法判断其与电流的这样的一种相关性，所以说就会需要在时域中根据电压电流的比值实时计算过渡电阻，与此同时还需要根据全线范围内只有故障点处计算得到的电阻值较为稳定从而才可以进一步实现准确地故障定位。
对于电阻值稳定性的评价而言我们就可以采用电阻值方差判别的方法，换句话说也就是计算电阻越稳定的方差最小。那么正是因为故障定位方法是根据沿线电压以及电流分布计算出的过渡电阻，而且除此之外还必须得是在故障点处方差最小进行准确地故障定位的，所以这样一来的话就要求我们首先考虑如何计算线路分析不对称故障后的零序特征，然后才可以以对应的零序网络作为研究对象。我们就可以假设零序网络为均匀传输线，然后再去根据电路分布参数理论，从而分析和计算发生不对称故障后的数据，那么我们就可以再将分解得到的零序网络分为无穷多个无限小段。
4基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障单端测距模型
我们都知道测距的精确度实际上肯定是依赖于线路参数的准确度。那么从分类上来讲分布参数模型的参数有传播常数和波阻抗之分。所以说实际的电力系统中，某条线路的波阻抗或者说是传播常数就一定是在很大程度上跟线路自身的结构、材料有关，与此同时也肯定与线路的运行环境相关。所以说对于故障线路而言我们要注意，最佳的方式其实也就是利用故障发生后非故障同型线路的测量信号从而就可以实现对故障线路进行参数辨识的目的，进而才可以准确的进行测距。那么假如说是我们需要用波阻抗和传播常数辨识利用公式而去进一步求解故障距离的时候，就肯定是需要预先获知分布参数的具体数值。
另外值得注意的就是对于电力系统中的同型号电缆来说，正是因为每条出线的环境、运行状态还有使用状态都是不同的，换句话说也就是满足异方差性。所以在这种情况下我们就可以采用加权最小二乘法，通过利用非故障线路的采样信息建立超定方程组的这样一种非常有效的方法，就可以根据各条非故障线路与故障线路在运行状态、运行环境还有使用状况方面的相似度的大小，从而去实现对每个方程赋予一定权重的目标，在此基础之上我们可以利用最小二乘法求解加权后的超定方程组。那么总的来说基于分布参数线路零序特征的故障测距故障测距模型的研究对象肯定就要算是故障线路。正是因为我国中压配电网多为中性点不接地的单端辐射状电网这样的一种方式，所以说我们从定性的角度分析的结果就是当故障距离母线很近的时候，那么这种情况下始端与末端的差值为负，伴随着距离的增大的情况，那么与此同时差值从负值过零向正值变化。换句话说即首、末端零序电压的差值实际上肯定是要跟故障点与母线的距离呈现一定程度上的单调变化关系的。所以说基于该模型求解出的故障距离我们才可以说它是具有唯一性。
5结论
本文主要就是分析了一种基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障单端测距方法研究。我们可以说在中性点不接地系统的配电网单相故障测距中这种方法最大的优点就是具有较高的精度。与此同时它不仅计算量小，而且可行性高。这种方法的所有量测信号都是取自现有的设备，这样做的结果就是可以避免新设备的投入。那么它的准确度也很高，这主要是因为它从原理上消除了环境因素造成参数误差对测距结果的影响，该方法的适用范围广，主要表现在此方法的使用条件不受过渡电阻或者说是故障距离限制，所以可以说是理论上配电网规模越大，那么它的分支越多，这样一来的话测距精度也会越高。
参考文献：
[1]张峰，梁军，车仁飞.弱行波信号的奇异点检测方法[J].电力系统自动化，2010，08：92-96.
论文作者:姜丰
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/23
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