【配网混合线路故障行波模量特征分析概述3000字】

配网混合线路故障行波模量特征分析概述单一线路中单相接地故障行波模量传播分析由上文分析可知线路中发生单相接地故障时，故障点产生向线路两端传播的行波信号，并在线路中波阻抗不连续点发生折反射。在单一线路中，只有线路端点与故障点为波阻抗不连续点，考虑到相模变换后的情况，分析行波模量的传播过程与传播特征，为配网混合线路中单相接地故障行波模量传播分析奠定基础。单一线路中单相接地故障行波模量传播示意图如图2.4所示。图2.4单一线路中故障行波传播示意图图2.4所示为单一架空线路或电缆线路，A、B点分别为线路两端端点，F点为单相接地故障点，纵向虚线为时间轴。单一线路上只有线路端点A、B与故障点F为波阻抗不连续点，故障发生后，故障行波线模、零模分量由故障点F向线路两侧传播，传播至线路端点A、B后发生折反射，反射行波线模、零模分量继续在线路中传播，传播至故障点F后再次发生折反射，折反射行波继续在线路中传播，在端点A、B与故障点F处发生复杂的折反射过程。由上述故障行波模量传播过程可知，行波线模分量与零模分量传播路径相同，但由于零模分量波速小于线模分量波速，所以零模分量经过相同传播路径后到达检测点的时间比线模分量晚。图中tA1为故障行波线模分量首次到达A端检测点的时刻，tA0为故障行波零模分量首次到达A端检测点的时刻，所以故障行波线模、零模分量首波到达A端检测点时间差为∆tA=tA0−tA1；图中配电网混合线路中单相接地故障行波模量传播分析架空-电缆混合线路发生单相接地故障时，由故障点产生的行波信号将向线路两端传播。由于配网混合线路中，架空线路与电缆线路的波阻抗不同，行波在架空线路和电缆线路上以不同的波速传播，并在架空-电缆线路连接点与故障点处发生复杂的折反射。考虑到故障行波线模与零模分量时，其行波传播过程将变的更为复杂，因此需要分析模量行波的传播过程与传播特征。最为简单的混合线路为两段式结构，由一段架空线路与一段电缆线路组成。本条先分析两段式结构混合线路，考虑经相模变换后的行波信号线模、零模分量的传播规律，绘制行波的传播过程示意图；再分析三段式结构混合线路行波信号线模、零模分量的传播规律，绘制行波的传播过程示意图；最后推广至n段式结构混合线路。两段式混合线路图2.5两段式混合线路图2.5所示混合线路为两段式结构，由一段架空线路与一段电缆线路组合而成，A、B点分别为线路两端端点，J点为架空线路与电缆线路的连接点，其中AJ段为架空线路段，JB段为电缆线路段。F点为单相接地故障点，纵向虚线为时间轴。两段式混合线路上有四个波阻抗不连续点，即故障点F、连接点J和线路端点A、B，线路中传播的行波遇到上述波阻抗不连续点时会发生折反射。通常电缆线路波阻抗大于架空线路，所以电缆线路中行波波速小于架空线路。以故障点F位于左侧架空线路上为例进行分析。故障发生后，故障行波线模、零模分量由故障点F向线路两侧传播。向左侧传播的故障行波线模、零模分量到达线路端点A后发生折反射，反射行波线模、零模分量继续在线路中传播；向右侧传播的故障行波线模、零模分量到达连接点J后发生折反射，折射行波继续向右侧线路传播到达线路端点B，反射行波向左侧线路传播回到故障点F，故障行波在端点B与故障点F处再次发生折反射。所以两段式混合线路故障后，故障行波线模、零模分量在端点A、端点B、故障点F和连接点J处发生复杂的折反射过程。由上述故障行波模量传播过程分析可知，两段式混合线路中故障行波模量传播过程比单一线路更复杂，但线路中行波线模分量与零模分量传播路径仍然相同。图2.5中tA1、tA0分别为故障行波线模分量与零模分量首次到达A端检测点的时刻，tB1、tB0分别为故障行波线模分量与零模分量首次到达B端检测点的时刻，所以故障行波线模、零模分量首波到达A端检测点时间差为∆tA=三段式混合线路三段式结构混合线路由两段架空线路与一段电缆线路组成，或由一段架空线路与两段电缆线路组成，本条以两段架空线路与一段电缆线路组成的混合线路为例说明行波传播过程，如图2.6所示。图2.6中，AJ1段与J2B段为架空线路段，J1J2段为电缆线路段，A、B点分别为线路两端端点，J1、J2点为架空线路与电缆线路的连接点，F点为单相接地故障点，纵向虚线为时间轴。三段式混合线路上有五个波阻抗不连续点，即故障点F，连接点J1、J2和线路端点A、B。以故障点位于中间电缆线路段上为例进行分析。故障发生后，故障行波线模、零模分量由故障点F向线路两侧传播。向左侧传播的故障行波线模、零模分量首先到达线路连接点J1，在连接点J1处发生折反射，折射行波继续向左侧线路传播至线路端点A；向右侧传播的故障行波线模、零模分量首先到达连接点J2，在连接点J2处发生折反射，折射行波继续向右侧线路传播到达线路端点B。故障行波线模、零模分量在端点A、端点B、故障点F和连接点J1、J2处均会发生复杂的折反射过程。图2.6三段式混合线路由上述故障行波模量传播过程可知，三段式混合线路中故障行波模量传播过程更为复杂，但线路中行波线模分量与零模分量传播路径仍然相同。图2.6中tA1、tA0分别为故障行波线模分量与零模分量首次到达A端检测点的时刻，tB1、tB0分别为故障行波线模分量与零模分量首次到达B端检测点的时刻，所以故障行波线模、零模分量首波到达A端检测点时间差为∆tA=n段式混合线路n段式结构混合线路由若干段架空线路与若干段电缆线路组成，架空线路与电缆线路间隔排列，线路存在n-1个连接点，本条以如图2.7所示n段式结构混合线路为例说明行波传播过程。图2.7中，AJ1段为架空线路段，J1J2段为电缆线路段，J2J3段为架空线路段，以此类推，架空线路与电缆线路依次间隔排列。A、B点分别为线路两端端点，J1、J2……Jn-1点为架空线路与电缆线路的连接点，F点为单相接地故障点，纵向虚线为时间轴。n段式混合线路上有n+2个波阻抗不连续点，即故障点F，连接点J1、J2……Jn-1和线路端点A、B。以故障点位于架空线路段Jk-1Jk上为例进行分析。故障发生后，故障行波线模、零模分量由故障点F向线路两侧传播，故障行波在上述波阻抗不连续点处均会发生复杂的折反射过程。图2.7n段式混合线路向左侧传播的故障行波线模、零模分量首先到达线路连接点Jk-1，在连接点Jk-1处发生折反射，折射行波继续向左侧线路传播，依次经过连接点Jk-1、Jk-2……J1折射后的故障行波为最早到达线路端点A的故障行波首波；向右侧传播的故障行波线模、零模分量首先到达线路连接点Jk，在连接点Jk处发生折反射，折射行波继续向右侧线路传播，依次经过连接点Jk、Jk+1……Jn-1折射后的故障行波为最早到达线路端点B的故障行波首波。线路