输电线路故障定位系统

2007年03月08日

研制的目的和意义

高压输电线路故障定位装置又称故障测距装置,是一种测定输电线路故障点位置的装置,它能根据不同的故障特征迅速准确地判定故障点,及时发现绝缘隐患,帮助人们排除输电线路故障。

高压输电线路输电距离较长,路经的地形环境纷繁复杂,故障发生基本不可避免。当输电线路发生故障时,需迅速查明故障并及时排除或尽快找到加以处理,因为故障排除时间的长短,直接影响到送电保障和系统的安全运行,排除时间越长,停电所造成的损失越大,对整个系统稳定运行的冲击也越大。简单来说,一个输送功率为400MW的500kV输电线路,若因为线路故障使得输电中断1小时,据估计直接和间接经济损失达120万元。因此,尽快排除或处理输电线路故障,不仅对及时修复线路和保证可靠供电至关重要,而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的意义。

基于GPS同步采样的输电线路故障定位系统

故障定位系统的总体结构

1、系统概述

故障定位系统装置适用于110kV~500kV的中性点直接接地系统的高压输电线路,安装于线路的两端,具有故障定位和故障录波双重功能。

系统正常运行时,定位系统装置实时监测两侧母线的电压电流信号。当系统或线路发生故障时,定位装置自行启动,进行故障录波,并将带有GPS时标的录波数据发送到主站或调度中心,然后利用双端同步采样的电流和电压数据进行故障定位,给出故障点位置。作为对双端定位的后备和参考,线路两侧的装置都具有单端定位的功能。

2、主要技术指标

(l)输入变送器:

二次PT额定电压57.7V,短期过压至100V；准确级为0.1级。

二次CT额定电流5A,短期过流至100A；准确级为0.2级

(2)额定频率:50Hz

(3)采集单元:A／D:分辨率12位；16路信号同步采样,采样率2.4kHz

(4)GPS单元:提供给系统的UTC时间精度优于1ms。

(5)调制解调器:外置MODEM或内置MODEM卡

(6)工作电源:直流220V,交流220V。

(7)定位精确度约为线路总长的0.5%

3、系统工作原理

故障定位系统实际装置如上图所示,线路两端的电流和电压信号取自一次侧的电流互感器和电压互感器,经过交换器箱内的二次变换器变成小信号(电压在±5V以内),然后进人数据采集单元变成数字量,最后进入微机进行处理和计算。电力系统正常运行时,定位装置中的采集单元实时监测运行中的电庄和电流信号。当线路发生故障时,采集单元根据故障启动判据检测到故障后开始进行故障录波,同时读取GPS单元提供的UTC时间码以得到故障启动时刻的时标,由于线路两侧的数据采集是在GPS同步脉冲触发下进行的,采样数据被贴上全球统一的时间标签,因此通过远传系统将两侧数据发送到主站或调度中心,经过对时和计算后即可对输电线路进行故障定位和对故障进行后台分析。

4、故障定值的计算过程

通讯程序负责将线路两端的数据传送到主站或调度中心后,由故障定位程序进行故障定位计算,定位程序的具体实现包含如下步骤:

(1)数据采集及同步

(2)数据的采集

(3)数据滤波

(4)定位计算

整个系统的数据采集、数据传送以及定位计算都是自动完成的,不需要人工干预。

5、动态模拟试验

为了验证定位算法的准确性以及检验定位系统装置的定位精确度和工作情况能否达到现场运行的要求,曾在清华大学电力系统国家重点实验室动态模拟实验分室、华中科技大学动态模拟实验室以及电科院动态模拟实验室,对定位装置进行了动态模拟实验,试验结果证明了该系统的先进性和准确性。

6、技术水平分析

该装置是目前国内第一套基于GPS同步采样的双端阻杭故障定位装置,凝集了本公司及清华大学科研人员智慧和心血的结晶。

双端阻抗定位算法在装置中的应用使获得的定位结果稳定可靠。