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1、可控串補(bǔ)線路行波故障定位方法探究 【摘要】分析了可控串補(bǔ)裝置對輸電線路行波測距法的影響，研究了故障電流行波通過可控串補(bǔ)裝置的暫態(tài)過程。研究結(jié)果表明：可控串補(bǔ)裝置在容抗調(diào)節(jié)狀態(tài)下，電感支路的反向充電對故障初始波頭有平滑作用，降低了初始波頭的幅值，延遲了初始波頭到達(dá)時刻，從而影響了行波故障測距的精度。為此提出了利用可控串補(bǔ)裝置對端站數(shù)據(jù)的故障測距方法，避免了可控串補(bǔ)裝置對測距的影響，通過仿真及實際數(shù)據(jù)驗證了所提方法的有效性?！娟P(guān)鍵詞】可控串補(bǔ)裝置；輸電線路；行波故障測距1.引言可控串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置（下文簡稱為可控串補(bǔ)裝置）可用于提高長距離輸電線路的輸送能力、增加穩(wěn)定裕度等，從電網(wǎng)發(fā)展趨勢來看
2、，輸電線路可控串補(bǔ)裝置將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。輸電線路故障測距主要用于短路點的定位[1-2]，其原理大致可分為2類：阻抗法和行波法。由于可控串補(bǔ)裝置在阻抗特性上相當(dāng)于改變了線路的電氣長度，特別是MOV的非線性特性又嚴(yán)重影響了阻抗法的計算[3]，從實際運行經(jīng)驗看，可控串補(bǔ)線路的阻抗法測距結(jié)果在部分情況下誤差可達(dá)數(shù)十公里，因此，可控串補(bǔ)線路采用行波測距法更為適合。10如文獻(xiàn)[4-10]所述，以往的研究認(rèn)為，可控串補(bǔ)裝置整體上作為電容串聯(lián)在線路上，不會對暫態(tài)行波的通過造成影響，不會影響到行波測距裝置的工作。但從測距裝置在伊敏—馮屯線路上的實際運行經(jīng)驗看，基于暫態(tài)量的行波故障測距算法仍然受到了影
3、響，在部分情況下，測距誤差明顯擴(kuò)大。2.可控串補(bǔ)裝置及輸電線路行波測距基本原理2.1輸電線路行波測距基本原理目前，實際應(yīng)用較多的輸電線路行波測距法是雙端法，其利用故障產(chǎn)生的行波信號，通過計算第1個故障行波波頭到達(dá)線路兩端的時間差來計算故障位置，工作原理如圖1所示，其計算公式為：式中：l1、l2分別為故障點到兩端的距離；t1、t2分別為行波到達(dá)線路兩端的時間；L為線路全長。由于雙端行波測距法只需要識別故障初始波頭，因此，雙端測距法原理上具有簡單可靠的特點，工程中考慮到互感器的暫態(tài)響應(yīng)特性，主要采用暫態(tài)電流行波的雙端行波來進(jìn)行測距。2.2可控串補(bǔ)裝置基本原理及工作模式10可控串補(bǔ)裝置的基本結(jié)構(gòu)
4、是Vithay-athil等于1986年提出的，原理電路如圖2（a）所示，實際運行中，裝置由多組基本補(bǔ)償器串聯(lián)在一起構(gòu)成，基本控制思想是通過調(diào)節(jié)電感支路（TCR支路）來部分補(bǔ)償電容的大小，以提供一個連續(xù)可變的電容，主要用于電力系統(tǒng)降低輸電線路從送端到受端間總的等效串聯(lián)阻抗，即改變輸電線路傳輸特性中的X?？煽卮a(bǔ)裝置的基本工作模式包括以下4種：1）晶閘管閉鎖模式。該模式下，TCR支路閉鎖，可控串補(bǔ)裝置與固定串補(bǔ)沒有區(qū)別。2）容抗調(diào)節(jié)模式。當(dāng)可控串補(bǔ)裝置觸發(fā)角αcrt∣iT∣，隨著TCSC容抗的增加，iC和iT的差別也加大。在暫態(tài)情況下，由于故障電流行波通過TCSC時間極短，在初期電感支路電流
5、iL（0+）不變，電感支路可視為一電流源，與故障前電感支路電流iL（0-）相同，故障電流通過電容達(dá)到母線。此時，可控串補(bǔ)償裝置電容回路兩側(cè)的電流如式（3）所示。由電路原理可知，當(dāng)故障初始波頭到達(dá)串補(bǔ)裝置時，由于電感支路的存在，阻止電感支路電流的突變，即：電容支路電流iC，則與電容支路電壓vC（t）相關(guān)，幅值上與進(jìn)入可控串補(bǔ)裝置前線路電路iT、XL、XC以及RMOV相關(guān)，即：則故障電流通過TCSC裝置后，10考慮到MOV的影響和電感支路iL（0-）與電容回路電流反向問題。因此，在到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)前，相對普通線路，安裝可控串補(bǔ)裝置的線路電流iT低于無串補(bǔ)裝置情況下的iT，降低了初始行波波頭幅值，相
6、當(dāng)于對初始波頭進(jìn)行了平滑，與高阻接地故障和小故障電壓初相角時故障電流的情況類似。在持續(xù)時間上，電感回路對電容進(jìn)行反向充電的充電周期與XL、XC大小相關(guān)，以及與故障電流行波到達(dá)時刻相關(guān)。如前所述，可控串補(bǔ)裝置只是在部分工作模式下才會對行波測距造成影響。并且需要指出的是，不是在所有故障條件下，可控串補(bǔ)裝置對初始波頭的平滑都會造成測距精度的降低，還受故障電流幅值大小、測距算法閾值等因素的影響。當(dāng)故障為金屬性短路或雷擊故障情況下，由于初始波頭幅值較大，即使可控串補(bǔ)裝置導(dǎo)致對初始波頭的平滑，也不會影響到行波測距裝置的精度?！ ∫砸撩簟T屯線路為例，馮屯變電站一側(cè)裝有可控串補(bǔ)裝置，在歷年故障統(tǒng)計中，行
7、波測距裝置精度都能達(dá)到1km以內(nèi)，但在少數(shù)幾次故障中出現(xiàn)了10～15km的測距誤差，這表明可控串補(bǔ)裝置的工作狀態(tài)會影響測距裝置的工作。同時，故障測距裝置測距結(jié)果與實際巡線結(jié)果相比較，都偏向伊敏一側(cè)，這也表明由可控串補(bǔ)裝置造成的時延主要出現(xiàn)在馮屯一側(cè)，是導(dǎo)致測距誤差的主要因素。3.2可控串補(bǔ)線路故障電流波形特征EMTDC仿真線路電流波形如圖4所示，由圖4（a）（b）對比可知，可控串補(bǔ)線路與普通線路相比較，在故障電流初始階段
