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輸電線路故障測距分析

文檔作者：梁國堅于恒有文檔來源：廣東電網(wǎng)公司中山供電局		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月12日
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第25卷第12期
2012年12月
廣東電力
GUANGDONG EI ECTRIC POWER
VO1．25 No．12
Dec．2012
doi：10．3969／j．issn．1007-290X．2012．12．004
輸電線路故障測距分析
梁國堅，于恒有
(廣東電網(wǎng)公司中山供電局，廣東中山528400)
摘要：以廣東電網(wǎng)公司中山供電局的線路帶電參數(shù)測試實例說明同桿架設雙回線路間的互感對線路阻抗有較大
的影響；分析了單相接地故障時線路間互感和故障點接地電阻時故障測距的影響并通過仿真計算加以驗證，指
出這些影響因素導致故障測距產(chǎn)生誤差；提出一種測距校正方法，對單回放射線路、單端電源互感線路、雙端
電源線路3種情況下的故障測距進行校正，案例分析結(jié)果表明該方法能準確計算故障點距離。
關(guān)鍵詞：輸電線路；故障測距；互感；接地電阻
中圖分類號：TM773 文獻標志碼：B 文章編號：1007—29OX(2012)12—0016—04
Range Analysis on Transmission Line Fault
LIANG Guojian，YU Hengyou
(Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid，Zhongshan，Guangdong 528400，China)
Abstract：This paper explains mutual inductance between joint use double circuit lines affects resistance of the line greatly on
the basis of line charged parameter testing in Zhongshan power supply bureau of Guangdong power grid，analyzes affection
on fault range by mutual inductance between lines when happening single phase grounding fault and grounding resistance of
the fault point．By simulating calculation，it proceeds verification and points out that these influencing factors result in errors
in fault range，presents one correction method for ranging which may rectify fault ranging under three conditions including
single circuit radiation line，single—ended power mutual inductance line，double-ended power line．Case analysis shows that
this method can correctly calculate distance between fault points．
Key words：transmission line；fault ranging；mutual inductance；grounding resistance
隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴大，輸電線路變得相對
集中，造成存在互感的線路越來越多¨1 ]。線路間
的互感和接地電阻會影響故障測距的精度。現(xiàn)有的
故障測距是基于單端信號，且沒有考慮線路間的互
感，因而難以得到精確的故障測距結(jié)果_3]。本文對
線路間的互感和接地電阻對單相接地故障測距的影
響進行分析，并提出一種補償算法。
1 線路互感測量
2008年初，廣東電網(wǎng)公司中山供電局完成了
線路帶電參數(shù)測試項目。此次測試采用武漢大學電
氣工程學院研制的TPT．SYS II型線路參數(shù)測量系
收稿日期：2012-09-11
統(tǒng)，將數(shù)臺測量裝置分別布置在各個變電站，利用
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)授時進行異地信號的同步采樣，
在有互感耦合的多條線路帶電運行的條件下測出各
線路的自感和互感。測試線路如圖1所示。
圖1 帶電參數(shù)測試項目的測試線路
第12期 梁國堅，等：輸電線路故障測距分析
110 kV同美甲、乙線雙回同桿架設，220 kV
永同甲、乙線雙回同桿架設，110 kV同海甲、乙
線與220 kV永同甲、乙線部分線段4回同桿架
設，測量結(jié)果見表1。測量結(jié)果表明：同桿架設的
雙回線路問互感較大，對線路阻抗有較大影響。
表1 線路帶電參數(shù)測試結(jié)果
、
z ．忉 0／km+j0．500 9 ／km
注：Zt為單位長度線路正序阻抗；Zo為單位長度線路零序阻
抗；Z為單位長度線路阻抗；Zu為單位長度線路互感阻抗。
2 線路互感和接地電阻對測距的影響
2．1 線路互感對故障測距的影響
如圖2所示，同桿架設的線路1和線路2存在
互感，線路1發(fā)生單相接地故障時的電流為 ，流
過線路2的電流為 z(線路2的零序電流I舵=12／
3)，故障點與電源側(cè)的距離為L ，系統(tǒng)阻抗為Z 。
圖2 互感線路故障電路原理
線路2
線路單相阻抗
Zu：(LkZ^f102+LkZI1)／J1=Lk(Z+ZM 2／3I1)，
平行互感線路故障測距
L。=Z L1／z=Lk(1+Z肘，2／3ZI1)．
故障測距受線路互感影響。平行線路零序電流
與故障相電流的相差小于90。時，故障測距增大；
相差大于90。時，故障測距減小。
2．2 接地電阻對故障測距的影響
如圖3所示，M側(cè)系統(tǒng)阻抗為z ，N側(cè)系統(tǒng)
阻抗為z ，兩端電源線路發(fā)生單相接地故障時，
故障點與M 側(cè)電源的距離為L 、與N側(cè)電源的
距離為L ，接地電阻為尺 ，M 側(cè)電流為， ，N
側(cè)電流為， 。
圖3 雙端電源線路故障電路原理
故障時線路兩端的阻抗：
Z．u， =[L 2 +Rg(Im+，n)]／Im=LmZ+Rg(1+，n／Im)，
Z ， =[Ll 十Rg(fm+L)]／L=LItZ+Rg(1+k／L)．
式中：Z L1' 為故障時M側(cè)的線路阻抗；Z 為故
障時N側(cè)的線路阻抗。
線路兩端故障測距：
L =ZL1， ／Z=L +R (1+ ／， )／Z，
L =ZLl,n／z：L 十R (1+J ／j )／Z．
式中：L 為M側(cè)的故障測距；L 為N側(cè)的故障
測距。
故障測距受接地電阻的影響，由于， 與f
反相，導致故障測距值一側(cè)減小另一側(cè)增大。
3 仿真計算
3．1 仿真計算模型
仿真計算模型如圖4所示。
圖4 存在互感的雙回線路故障仿真計算模型
模型參數(shù)：M側(cè)電源電動勢E =428 kVsin wt，
N側(cè)電源電動勢E ：388 kVsin(cot+30。)，兩側(cè)電
源正序電抗均為j250 Q，兩側(cè)電源負序電抗均為j50
Q；線路正序阻抗Z =1．56 Q十j31．27 Q，線路零
序阻抗Zo=3．66 Q+j94．12 Q，互感M12=3．18×
10～H／km，兩條線路長度均為100 km。
3．2 仿真計算結(jié)果
單回線路發(fā)生單相接地故障的仿真計算結(jié)果見
表2。表2的結(jié)果表明：線路間互感、接地電阻對
單相接地故障測距的影響的仿真計算結(jié)果與理論分
析一致。
廣東電力 第25卷
表2 單回線路金屬性短路時的故障測距
故障點至 無互感線路時故障 有互感線路時故障
R g／a M 側(cè)電源 測距／m 測距／m
距離／m 單端電源 雙端電源 單端電源 雙端電源
4 測距校正方法
4．1 單回放射線路
單回放射線路如圖5所示，單端電源，沒有同
桿架設互感線路，故障測距基本正確。
圖5 單回放射線路故障
案例：廣東電網(wǎng)公司中山供電局110 kV涌欄
線24號塔L2相發(fā)生接地故障，Lk=6．74 km，故
障測距L。=6．593 km，故障測距相對誤差在
2．5％以內(nèi)，一般無需校正。
4．2 單端電源互感線路
單端電源存在互感的同桿架設線路，雙回同時
故障，或一回故障而另一回經(jīng)負荷側(cè)母線向故障點
供電，如圖6所示。
同桿架設雙回線路同時故障或平行線路單回故
障時，故障測距會比實際故障位置大。校正計算故
障位置
L a=L c +ZMI 2／3ZI ．
案例：同桿架設的廣東電網(wǎng)公司中山供電局
110 kV逸朗乙線、逸泮線26號塔L1相受雷擊造
成線路跳閘，故障點位置為6．986 m，逸朗乙線、
逸泮線的故障電流分別為381 6 A、6 696 A，故障
測距分別為10．6 km、7．6 km，校正計算故障位置
分別為6．788 km、6．428 km。
案例表明：單端電源的同桿架設110 kV線路雙
回同時故障時，故障測距相對誤差分別為52％和
9％，校正計算后相對誤差分別減小至3％和8％。
4．3 雙端電源線路
4．3．1 有互感線路
雙端電源的互感線路(有接地電阻)單回故障及
其電路原理如圖7所示。
M
(a)線路故障
K
(b)等效電路
圖7 雙端電源的互感線路單回故障及其等效電路
M側(cè)母線與故障點K之間的電壓
Umk=LkZMI1m+LkZM 2，
M側(cè)校正計算故障位置
L =L(I2十I1 )／(I1 +Iln)．
式中：Ilm為本側(cè)故障電流；I 為對側(cè)故障電流。
llm和， 可利用光纖縱差保護測得，， 可利用保
護啟動或故障錄波裝置測得。
案例：廣東電網(wǎng)公司中山供電局500 kV海香
甲線120號塔與119號塔之間L3相受雷擊而造成
線路跳閘，線路長度82．14 km，故障測距和校正
計算結(jié)果見表3。
表3 海香甲、乙線故障測距和校正計算結(jié)果
線路 線路端Lk／km 二次電流／A L。／kin L ／km
第12期 梁國堅，等：輸電線路故障測距分析 19
案例表明：雙端電源同桿架設的220 kV線路
發(fā)生單相接地故障時，線路兩側(cè)故障測距相對誤差
分別為21％和10％，校正計算后，相對誤差大幅
減小至2％ 和1％ 。
4．3．2 無平行互感線路
如故障線路無平行互感線路，則
L =LI1 ／(I1 一I1 )．
案例：廣東電網(wǎng)公司中山供電局220 kV旗三
甲線27號塔L3相受雷擊造成線路跳閘，線路長
度28．523 km，故障測距和校正計算結(jié)果見表4。
表4 220 kV旗三甲線故障測距和校正計算結(jié)果
案例表明：無同桿架設、雙端電源的220 kV
線路發(fā)生單相接地故障時，線路兩側(cè)故障測距相對
誤差分別為33％和14％，校正計算后，相對誤差
大幅減小至0．5％和0．9％ 。
5 結(jié)論
通過理論研究、仿真計算和案例分析，得到以
下結(jié)論：
a)雙回同桿線路故障測距受互感影響。互感
電流同相時故障測距增大，互感電流反相時故障測
距減??；互感線路較短、互感電流較小時，互感對
故障測距的影響較小。
b)單端電源時，接地電阻不產(chǎn)生電抗分量，
不影響故障測距；雙端電源時，接地電阻產(chǎn)生電抗
分量，影響故障測距。一般電源電壓高側(cè)的測距
大，電源電壓低側(cè)的測距小。
C)可采用校正計算方法對故障測距信息進行
修正，得出較準確的故障位置。
參考文獻：
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保護的影響分析FJ]．陜西電力，2010，38(5)：49—52．
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Algorithm for Parallel Transmission Line Based on Tow Termial
Data_J]．Shaanxi Electric Power，201 1，39(4)：25．29．
作者簡介：粱國~(1973)，男，廣東中山人。高級工程師，工學碩
士，主要從事變電技術(shù)管理工作。
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