文档介绍：基于CVT二次电压和行波传感器的故障行波定位
1研究背景
随着我国电力事业的迅速发展,超高压输电线路在电网中所占的地位越来越重要。各大网局基本形成以500kV为骨干网架的超高压输电电网;同时各省、大中型城市也基本形成以220kV为主的输配电网系统。超高压输配电网络的发展极大的促进了国民经济的各项事业,其安全、经济运行具有重要的社会意义和经济意义。
作为电力系统的主干,超高压输电线路不仅担负着传送巨大功率的任务,还作为各大电网联网运行的联络线使用,其运行的可靠性影响着整个电力系统的供电可靠性;而输电线路工作环境又极为恶劣,暴露于风雨,穿行于山野,是电力系统中发生故障最多的地方,而且极难查找。因此,在线路发生故障后迅速准确地找到故障点,不仅对及时修复线路和快速恢复供电,而且对整个电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。
故障定位是电力系统查找输电线路故障点的重要依据。鉴于超高压输电线路在电力系统中的重要地位,架空送电线路运行规程明确规定“220KV及以上架空送电线路必须装设线路故障测距装置”。近年来,故障行波定位技术得到了较快的发展,涌现了许多双端、单端行波故障定位算法和原理,已成为继电保护领域热门的课题之一。
输电线路保护的基本要求之一是快速性,随着行波理论和小波变换技术的发展,行波保护给快速保护注入了新的活力,其保护响应时间在5ms以内,且不易受系统运行方式、过渡电阻和系统振荡等因素的影响,随着光电电压、电流互感器的实用化和数字化变电站的进展,必将在线路保护中发挥重要的作用。
2设计思想
(1) 采用行波故障定位与常规定位技术,实现各种电力系统运行工况下的可靠。准确定位,常规定位与行波定位相互独立,并列运行,功能互补并可相互校核。
(2) 采用电压行波传感器的硬件行波波头捕捉与基于高速采集的电压、电流小波分析获取行波波头相结合的方案,同时对电压行波传感器的输出也考虑进行高速采集,以实现完备的硬件与软件平台和可靠的初始行波畸变检测。
(3) 采用GPS技术、高速大容量采样存储技术实现多次故障暂态波形的记录,每个采样数据均带有64位GPS绝对时标,方便采样数据的存储管理和历史数据的同步分析。
(4) 良好的人机界面和功能完备的上层分析软件,完善的通讯协议,方便与保护信息系统、其它故障信息系统、变电站综合自动化系统接口。
3原理框图
图 1 双端故障定位系统原理框图
双端综合故障行波定位系统如图1所示,线路两侧系统包含常规定位部分与行波定位部分,其中常规定位是相对独立的系统,与故障行波定位共用与对端的通信通道获取对端参数,并将常规定位结果上传给上位机。
4行波传感器的设计与安装
由于线路CVT的耦合电容器在阻波器的前面,通过耦合电容器的电压信号的高频分量未受抑制;在此设置传感器,还能获得经阻波器反射而陡化的波,同时耦合电容对电压行波有微分作用,使行波波头进一步变陡,有利于准确的获取行波波头到达的时刻。
电压行波传感器结构如图2所示。传感器由磁位计、TVS(暂态电压抑制器)电路、分压电路及保护用避雷器和信号电缆组成。TVS电路、分压电路及保护用避雷器主要是起到过电压保护的作用。分压电路将电压信号降低到行波波头检测电路所要求的电平水平。由于高频信号传输的特点,要求分压电路的阻抗与信号电缆的阻抗匹配,以避免高频信号在电缆