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1、 电网故障行波设计定位网络摘要随着电力系统规模日益扩大，电网结构愈加复杂，传统故障行波定位方法将无法满足系统故障定位稳定性和经济性的要求。因此，高压输电线路故障点的快速、精确定位新技术与新方法研究已成为国内外科技工作者广泛关注的热点。本文设计了一个较为合理的行波故障定位的网络,并完成了软件的初步设计,并验证了其可靠性和实用性。文章的主要内容也是关键技术部分就是故障行波定位的网络设计及其软件设计。网络设计是在株洲电网现有的网架上着手的，故对整个系统进行了较为合理的分析和故障定位网络设计，并通过ATP/EMTP进行了仿真分析和验证；基于网络的故障定位软件设计，主要是在确定系统故障后,行波定位装置将
2、故障记录单元和GPS时钟单元记录的行波数据及时间信息通过通用分组无线电业务(GPRS) 网络上传到故障定位主机,故障定位主机进行故障点计算、数据库的存储和查询以及故障信息的发布等，真正实现了当任意一台装置发生故障或启动失灵，都可以根据其他变电站的记录数据可靠定位，有效的提高了定位结果的精度和可靠性。关键词：故障测距； GPS时钟； GPRS ； 网络定位； ATP/EMTP仿真分析 TRAVELING WAVE FAULT LOCATION NETWORK DESIGNABSTRACTWith the increasing size of power systems, power struct
3、ures become more complex, the traditional method of Traveling Wave Fault Location Fault Location System will not meet the stability and economy requirements. Therefore, the high voltage transmission line fault fast and precise positioning of new technologies and new methods of foreign technology wor
4、kers has become widespread attention. This paper designs a more reasonable traveling wave fault location of the network, and completed the preliminary design of the software and verify its reliability and practicability.Core part of the article is also part of key technologies Traveling Wave Fault L
5、ocation and network design software design. Zhuzhou power network design is to proceed on the existing grid, and therefore the whole system was a more reasonable analysis and fault location network design, and through the ATP / EMTP simulation analysis and verification; Based on network of fault pos
6、itioning software design, main is in determine system fault Hou, line wave positioning device will fault records unit and GPS clock unit records of line wave data and the time information by General group radio business (GPRS) network Shang to fault positioning host, fault positioning host for fault
7、 points calculation, and database of storage and query and fault information of publishing, real implementation has Dang any a Taiwan device occurs fault or started failure, are can under other substation of records data reliable positioning, effective of improve has positioning results of precision
8、 and reliability.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典Key words: Fault location；GPS Clock；GPRS；Network location；EMTP simulation目 录1 绪论11.1 选题的背景和意义11.2 输电网故障行波定位原理概述21.3 国内外故障行波定位的应用及研究51.4 本文所作的主要工作72行波故障定位理论及关键技术的研究82.1 行波理论详述82.2 GPS时钟的研究分析122.2.1 同步时钟的简介122.2.2 GPS卫星同步时钟的应用133 基于株洲电网行波故障网络设计163.1 株洲电网220Kv电力系统分析163.
9、1.1 株洲电网故障行波定位网络设计163.1.2 故障定位方案仿真分析183.2 考虑110Kv电网时分析223.3 小结294 故障定位的软件设计304.1 软件设计304.1.1软件的整体设计304.1.2 故障计算单元314.1.3 GPRS无线通信单元334.1.3 数据库管理单元334.1.4 故障信息发布单元344.2 软件测试344.3 结论375 全文总结38参考文献39致 谢411 绪论1.1 选题的背景和意义在“发展经济，电力先行”宗旨的指引下，中国的电力事业蓬勃发展，电力系统容量的不断扩大、电压等级的不断升高、新的输配电架空线路不断建成致使电网日益复杂，电力系统对电网故
10、障的检测和继电保护的速动性提出了更高的要求。输电线路是电网的重要组成部分，对输电线路的准确定位的作用主要包括以下几个方面：(1) 帮助快速查找故障，节省故障巡线所耗费的大量人力、物力及财力；(2) 帮助及时修复故障，提高供电可靠性和连续性，减少停电损失；(3) 帮助分析故障发生的原因，并采取适当的预防措旌；(4) 对于瞬时性故障，可以提醒线路维护人员注意绝缘薄弱点，并适时清理或更换存在隐患的绝缘子，从而避免形成永久故障，而且可以大大节省检修时间和费用。然而，高压输电线路输送距离长，暴露在旷野，且多行线于山区丘陵地形，易发生故障。故障点的快速、精确定位，一直是电力部门尚未解决的难题，不能快速、准
11、确地实现对故障点的定位，对电力系统的安全运行构成较大威胁，也给线路运行维护人员带来了繁重的负担。随着系统容量迅速增加，超高压输变电线路日益增多，为确保系统安全稳定运行，要求输电线路主保护能够可靠、快速的切除线路首次发生的故障。快速切除故障，不仅能保持电力系统的稳定，还能提高系统的输电效率。因此，快速切除故障是提高整个系统安全与运行可靠性及供电质量最直接而又简单的方法。高压输电线路特别是超高压输电线路保护直接影响电力系统的安全经济运行。探索新的保护原理和方法以提高输电线路保护的性能是继电保护研究领域中的一个重要课题。而行波保护的优势主要表现在两个方面：(1) 具有快速动作性能。继电保护的快速动作
12、性能是增大输电线路传输容量、提高电力系统稳定性简单而有效的措施。(2) 行波保护可以从原理上解决传统的工频量保护所不能解决的理论和技术问题。除了快速性以外，行波保护还有以下优点：不易受故障点的过渡电阻、电力系统振荡、短路电流的大小、电压、电流互感器的误差等因素的影响。总之，行波定位和行波保护对高压输电线路故障的准确定位和快速切除对电力系统安全和经济运行具有非常重要的意义。1.2 输电网故障行波定位原理概述行波法是根据行波理论实现的定位方法。当输电线路发生故障时，由故障点产生的行波以接近光速的速度传向整个电力系统，在传输过程中，在母线、设备等阻抗不连续的地方发生反射与折射，根据行波传输的时间计算
13、故障距离。行波定位由于受过渡电阻的影响小，可以达到较高的定位精度。故障行波定位方法多种多样，特性各异，运用于各种不同场合。按其工作原理可以分为以下几种：1.单端行波定位对一般性故障，单端行波定位的关键是准确求出行波第一次到达测量端与从故障点反射回测量端的时间差。单端行波定位依据的公式主要为： (1-1)式中，l为故障点距离；t1，t2分别为故障产生行波第一次到达测量端的时间与从故障点反射回测量端的时间；v为行波传播速度。对高阻故障而言，故障点处反射系数较小，此时单端行波定位的关键是准确求出行波第一次到达测量端与从对端母线反射回测量端的时间差，其定位依据的公式主要为： (1-2)式中L为线路长度
14、；t3为故障产生行波从对端母线反射回测量端的时间。单端行波定位方法的缺点主要在于其原理上的缺陷。为了实现单端定位，在测量端必须准确、可靠地检测出故障引起的第一个正向行波浪涌在故障点的反射波，或者检测出经故障点透射过来的故障初始行波在对端母线的反射波。使用单端行波法实现可靠定位，需要结合阻抗法进行综合定位，在单端行波法失效的情况下，用阻抗法的定位结果作为补充，这样才能弥补单端行波法和单端阻抗法各自的不足，实现可靠的故障定位。2.双端行波定位双端行波定位方法通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障点位置，其定位精度基本不受线路故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。其依据的公式主
15、要为：； (1-3)式中，LM、LN为故障点距母线M端和N端的距离；L是故障线路长度。tM、tN为故障产生的初始行波到达两侧母线(M端和N端)所消耗的时间。双端行波法的关键是准确记录电流或电压行波到达线路两端的时间，误差应在几微秒以内，以保证故障定位误差在几百米内(行波在线路上的传播速度近似为300m/s，1s 时间误差对应约300m的定位误差)。它需要配备专用的时间同步装置，目前一般采用GPS作为双端行波法的同步时间单元。双端行波法的优点主要是：(1)由于母线两端都只检测第一个故障波头，线路过渡电阻的电弧特性、系统运行方式的变化(是否多分支线路等)、线路的分布电容以及负荷电流等对定位复杂性不会造成大的影响。因此，双端行波法定位结果的可靠性要高于单端行波法。(2)双端行波法的定位结果一般能够满足电力系统对精确故障定位的要求，定位误差可以在500m以内。(3)由于双端行波法定位的准确性，可以通过区外故障和区内故障校核输电线路实际长度，该项技术的实施对继电保护的整定计算和EMS高级应用软件的计算精度具有重要
