过渡阻抗对三段式混合线路行波测距算法的影响探讨
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1.对于图1，图中的非下标字母，需改为斜体；（已修改）
2.第3章节需添加缺失的图2，并对其添加必要的文字说明；（图2不需要，文中关于图2的内容已删除）
3.对于图3的4个子图，需参照正文批注重新绘制，如对于子图a，横坐标的字母ｔ建议改为汉字“时间”，即横坐标改为“时间／μｓ”；纵坐标的ia1正文未提及，建议改为文字表述；期刊为黑白印刷，无法识别当前的彩色实线，建议将图中线型更改为可以识别的类型，以示区别；图释中的ohm均需更改为Ω；图释不可遮挡曲线走势，需调整图释位置；
4.表1提及的“PSCAD仿真”正文未提及，需在正文合适的位置进行简要说明；(删除pscad字样)
5.第4章节提及“仿真验证表明，不同的过渡电阻不会影响行波波头到达各个监测点的时间，只是随着过渡电阻的增大，故障电流幅值呈现逐渐减小的趋势，行波波头起始点的突变基本没有改变”，该结论在正文论述包括实验部分均未提及，需结合实验结果进行论证，以增强说服力；（ 此部分内容在图3下边有介绍，另在表1下边增加了总结）
6.核实当前修改，若有不当，修改并标注出来。
作者简介：刘辉(1987—)，女，河北唐山人，硕士研究生，工程师/讲师。研究方向：电网故障监测与定位。
过渡阻抗对三段式混合线路行波测距算法的影响探讨
刘 辉
（泰山科技学院，山东 泰安 271000）
摘 要：行波测距法是现阶段输电线路故障测距的主要方法之一，主要包括单端行波测距法和双端行波测距法。由于三段式架空线—电缆混合输电线路的线路结构复杂，当线路发生故障时故障暂态行波特性异常复杂。文章通过搭建海南联网工程的输电线路模型，模拟线路上同一点发生相同故障时，故障点经不同的故障阻抗接地时对行波故障测距算法的影响，分析过渡阻抗对行波测距法的影响，并得到相应的结论。
关键词：行波测距；故障行波；输电线路；过渡阻抗
中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：
The Influence of Transition Impedance on Traveling Wave Ranging Algorithm for Three Section Hybrid Transmission Lines
LIU Hui
(Taishan College of Science and Technology, Tai'an Shandong 271000, China)
Abstract: Traveling wave fault location method is one of the main methods of transmission line fault location at present, it mainly includes single terminal traveling wave ranging method and double terminal traveling wave ranging method.Three-section overhead line-cable hybrid transmission line due to the complex line structure, When the line fails, the transient traveling wave characteristics of the fault on it are very complex. In this paper, the transmission line model of the Hainan interconnection project is built. In this paper, when the same fault occurs at the same point on the line, the influence of the fault point on the traveling wave fault location algorithm when the fault point is grounded through different fault impedances is simulated, the influence of the transition impedance on the traveling wave ranging method is analyzed, and the corresponding conclusions are obtained.
Keywords: traveling wave ranging; fault traveling wave; transmission line; transition impedance
0 引言
随着城市土地资源的紧张和受周围建筑物的影响，城市输电线路逐步由以往占地较多的明线架空线路改为电力电缆输电线路，并随之出现了很多架空线—电缆混合输电线路。随着现代社会工业的快速发展，开发风力资源、利用海上资源以及跨海峡的区域电网互联等技术不断提升，使得混合型输电线路在配电网络中得到了广泛应用[1-5]。
对输电线路的故障点进行定位，目的是减轻人工巡检的压力。在线路发生故障后，测距装置能够提供准确、可靠的线路信息，以便分析故障，提高电力系统安全管理水平，减少经济损失，维持线路的可靠运行。随着电力电缆输电线路的复杂化，出现了架空线和电缆的混合输电线路。由于混合输电线路的2种输电线路的物理结构和电气参数存在明显差异，除了在故障点处存在复杂的折反射现象以外，在线缆连接处也会存在复杂的行波折反射现象[6-10]。因为行波传播过程中在线缆连接点、故障点等阻抗不连续点的传播特性复杂，所以如何正确利用故障行波的传播特性定位架空线—电缆混合输电线路故障，并分析不同过渡阻抗条件下对行波测距的影响，具有重要的研究意义。
随着计算机技术的发展，20世纪80年代出现了基于阻抗测距原理的微机线路保护装置。阻抗测距法采用工频量故障信息进行线路测距，原理简单、费用经济且易于实现，在线路测距工程中得到了广泛应用。但是，阻抗测距法受到系统故障类型、线路不对称和过渡电阻等因素的影响，测距误差较大。
20世纪90年代，加拿大哥伦比亚水电公司正式研制出行波测距装置，测距精度高，使得行波测距法得到了广泛应用。本文通过分析三段式混合输电线路的故障行波传播特性，设置不同故障过渡阻抗来验证过渡阻抗对行波测距法是否存在影响。
1 三段式混合输电线路行波特性分析
由于三段式混合线路不同线路有着不同的波阻抗，因此故障行波在两种线路上的传播速度不尽相同。具体的三段式混合输电线路故障行波传播，如图1所示。P、Q是电缆—架空线混合输电线路的阻抗不连续点，当故障行波传播至P、Q两点时，会有折反射现象发生。假设故障点F位于架空线MP段，发生故障时会产生沿着线路向M端母线侧和N端母线侧传播的故障行波。向母线M侧方向传播的行波经过M端母线的反射，会沿着线路向着N侧方向传播，直至传播到故障点处发生折射和反射。而开始向着N端母线方向传播的行波传播至线缆连接点P处时，会产生向着故障点方向的P点反射波即向M侧母线方向传播的反射波，还有继续沿着线路向N侧母线传播的故障行波，继而经过第二个线缆连接点Q处时再次发生折反射现象。如图1所示，LO1、LO2为架空输电线路MP段和QN段的长度；LC为电缆PQ段线路长度；tM和tN为测距装置采集到故障行波信息的绝对时刻；tMi、tNi（i=1、2）为线路M与N端测量装置第i次采集到故障行波信息的时刻；vC为电缆线路中行波的波速度；vO为架空线路中行波的波速度。
图1 三段式混合输电线路故障行波传播示意图
200 kV及以上电压等级的输电线路由于绝缘架空地线的应用，可能会有高达数百欧姆的过渡电阻。为了分析故障过渡电阻对故障行波测距是否存在影响，以海南联网工程的输电线路为例搭建线路模型，分别在故障点F设置过渡电阻为0 Ω、50 Ω、100 Ω、500 Ω和1000 Ω进行仿真计算。
2 故障测距算法介绍
本文采用分区段组合形式，把三段式混合输电线路拆分成两组两段式A型混合输电线路：即MP段架空线路与PQ段电缆线路为第一组A型混合线路；PQ段电缆线路和PN段架空线路组合成第二组A型混合输电线路。当线路发生故障时，先根据设置的时间整定值判别故障区段，再根据行波测距原理计算出准确的故障位置。
设整定时间、，并令、故障区段的判别和故障点位置的计算方法如下。
（1）当时，可以判断出故障区段在架空线MP段。此时，根据行波测距的双端测距原理，可准确计算故障点位置。故障点F到母线端M侧的距离L为：
（1）
（2）当时，可以判断出故障区段在连接点P处，因此故障点到M端的距离为。
（3）当且时，可以判断出故障区段在电缆PQ段。此时，根据行波测距的双端测距原理，可准确计算故障点位置。故障点F到母线端M侧的距离L为：
（2）
（4）当且时，可以判断出故障区段在连接点Q处，因此故障点到M端的距离为。
（5）当且时，可以判断出故障区段在架空线QN段。此时，根据行波测距的双端测距原理，可准确计算故障点位置。故障点F到母线端M侧的距离L为：
（3）
3 仿真计算
研究海底电缆—架空线混合线路故障测距算法，根据海南联网工程的线路参数搭建仿真模型。该混合线路的电压等级为500 kV，其中广东湛江侧124.411 km为架空线路，中间为31.4 km的海底电缆线路，最后为13.468 km的架空线路（由海南福山站到林诗岛终端站）。
设置故障 位于架空线MP段，故障类型为单相接地故障，故障点F1距离线路M端点的距离为50 km，其他条件不变，分析不同过渡阻抗条件对故障点位置定位是否产生影响。仿真模型中，故障行波在海底电缆中的传播速度根据电缆的移频特性参数可求得为189 km/ms，根据架空线的参数特征求得行波在架空线中的波速度为300 km/ms。根据线路的参数，可求得整定值248.6 s，121.2 s。
图2a M端接收到的电流波形
图2b P端接收到的电流波形
图3c Q端接收到的电流波形
图3d N端接收到的电流波形
图3 不同过渡电阻时各故障监测装置接收到的电流波形
由图3各个监测装置接收到的电流波形图可知，当接地故障经不同的渡电阻接地时，各个监测点监测到的电流波的幅值会发生变化，但是不同的过渡电阻对故障行波浪涌到达故障监测点的时刻并没有影响，可知故障过渡电阻对行波测距法并无影响。
通过读取各个监测点第一次接收到故障行波的时刻，有M端第一次监测到故障行波浪涌的时刻为166.8 μs，P端第一次监测到故障行波浪涌的时刻为248.2 μs，Q端第一次监测到故障行波浪涌的时刻为414.2 μs；N端第一次监测到故障行波浪涌的时刻为549.6 μs。于是，计算可得=-247.4 μs，=301.4 μs。先与整定时间、进行比较找到故障区段，因为，根据故障区段判别条件可得故障点位于混合线路的MP段，再计算故障点距离M端的距离为49.996 km，测距误小于10 m。此外，通过设置不同的故障点位置，在某一故障点处分别验证在不同过渡阻抗条件下对行波测距是否有影响，结果如表1所示。
表1 不同故障点条件下不同的过渡电阻仿真测距结果及误差
通过对线路同一故障点设置不同的过渡阻抗可以看出，无论故障点经由多大阻值的过渡电阻接地，各个故障点接收到的故障行波的时间并未发生变化，只是电流幅值有些许变化，但并不影响行波测距法的测距精度，行波测距算法都能给出比较精确的测距结果。
4 结语
在发生故障后的故障点设置不同的过渡电阻，测试三段式架空线—电缆混合输电线路的行波测距结果变化。仿真验证表明，不同的过渡电阻不会影响行波波头到达各个监测点的时间，只是随着过渡电阻的增大，故障电流幅值呈现逐渐减小的趋势，行波波头起始点的突变基本没有改变，可见过渡电阻对行波测距结果无影响。
参考文献：
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