输送格局是目前乃至以后我国电力发展的主要方向和趋势。年，我国首条高压线路投入运行年，我国第条的超高压输电线路刘天关刘家峡天水关中线投入运行。世纪年代开始，中国的电力工业进入了大机组高电压大电网阶段。年，我国第条的超高压输电线路平武平顶山武汉线投入运行年，我国第条的超高压交流示范工程线在西北电网投入运行，该工程包括了从青海官亭到甘肃兰州东的超高压输电线路，变电站两座年，我国第条的特高压交流试验示范工程晋东南南阳荆门线正式投入商业运行，这是我国的首个特高压工程，全部是由我国自主研发设计制造并建设的，线路全长为。目前，全国已经形成东北西北华北华东华中和南方电网六大跨省区域电网，全国大部分地区已经形成了以为主西北地区为的电网主网架，六大区域电网已经全部实现互联，我国的电网规模已居世界第位。高压架空输电线路方面担负着传送巨大功率的重任，另方面还作为各大电网联网运行时的联络线使用，其运行的可靠性深刻影响着整个电网的可靠性。然而，超高压同塔双回线路特高压输电线路的跨度极大，分布范围广泛，穿越地区的地形自然环境条件复杂，气候多变，容易导致故障发生的因素相当多。输电线路旦发生故障，将直接威胁到电力系统的安全稳定运行，为国民经济带来难以弥补的巨额损失。因此，及时排除各种线路故障是非常有必要的。方面，高压架空输电线路往往距离很长，如果输电线路的故障点位于山区等交通不便的偏远地带，再加上大多数的故障是发生在雨雪大风等恶劣天气中，这会导致人工巡线查找故障变得十分困难，费时费力另方面，高速继电保护装置以及断路器的应用虽然大大缩短了故障切除的时间，使得大部分故障的破坏迹象并不明显，这却给故障点的查找带来很大的困难，而且还有可能引发连锁性故障，造成更大的损失。在输电线路故障发生后，如果可以迅速准确地找出线路的故障点，尽快采取措施，就可以减少因大面积停电而造成的巨大经济损失。因此，在线路发生故障后进行迅速准确的故障定位，已经成为电力工程中的个具有挑战性和实用性的课题。对故障测距设备的基本要求为了全面发挥故障测距的实用性，故障测距装置应当满足四方面的基本要求准确性可靠性经济性和方便性。准确性准确性是对故障测距设备最重要的要求，如果没有足够的准确性就意味着测距设备的失效。从实用的角度来说，只要绝对误差不超过，就可以说满足准确性的要求。可靠性故障测距设备的可靠性包括两方面的内容不误动，不拒动。其中，不误动是指当被监测的线路无故障或系统遇到干扰时，设备不会发出测距信号不拒动是指当被监测线路发生故障时，设备能够及时发出测距信号。经济性经济性是指测距设备应该有较高的性价比。方便性测距设备应便于调试和使用，并且在线路故障后能够迅速给出测距结果。在实际的测距系统中，以上四项要求往往难以同时得到较好的满足，但是准确性和可靠性应该是任何种测距设备都必须满足的要求。故障测距的方法近几十年来，许多学者基于对线路模型测量手段和被测量量的不同考虑，提出了许多的测距方法。这些方法从不同的方面可以进行不同的分类。本文按照传统的分类方法，把测距方法分为故障分析法与行波法。故障分析法故障分析法是根据系统在线路参数和运行方式已知的情况下，输电线路故障时测量装置测得的电压和电流都与测距设备和故障点之间的距离有关。利用故障数据建立电压和电流的方程，通过分析计算得到故障距离。利用单端数据的故障分析法这种分析方法包括阻抗法电压法以及解方程法。阻抗法是利用线路发生故障时在线路端测得的电压和电流来计算出故障回路的阻抗，与故障点和测量点之间的距离成正比，从而求出故障距离电压法是根据输电线路发生故障时，故障点处的电压出现最小值，通过计算电压的沿线分布，找出电压的最低点，从而确定故障距离解方程法是根据故障线路的参数与系统模型，利用测距点测得的电压和电流，用解方程的办法直接求解故分量。因为之前设定的仿真模型是在时发生单相接地故障，所以故障分量的提取为从故障后的减去故障前。载入数据文件进行变换得到电压电流的模量求波阻抗求出正反向行波正向行波,反向行波仿真结果故障点距离端线路首端仿真波形如下图端电压波形图端电流波形图端电压波形图端电流波形图从端检测到的行波波形图从端检测到的行波波形通过对仿真波形的分析，可以得到故障行波浪涌第次第二次到达端和端的时刻为，，，。那么。根据式可得且有而由式可得且有显然，，则故障处的位置可由式确定，即，，测距误差为。故障点距离端线路末端仿真波形如下图端电压波形图端电流波形图端电压波形图端电流波形图从端检测到的行波波形图从端检测到的行波波形通过对仿真波形的分析，可以得到故障行波浪涌第次第二次到达端和端的时刻为，，，。那么。根据式可得且有而由式可得且有显然，，则故障处的位置可由式确定，即，，测距误差为。多次仿真结果汇总表给出了输电线路上个不同位置的单相接地故障测距仿真结果表仿真结果汇总故障点与端实际距离组合行波测距结果测距误差组合行波测距方法评述如前面所说，单端行波测距误差主要是由确定行波波头的准确性导致的，测距误差可能达到双端行波测距误差主要是由两端授时系统误差以及对行波波头的确定等原因造成的，实际应用中误差可能超过。而根据上表的个测距结果可以看出，在高压架空输电线路中应用组合行波测距方法，测距结果的误差般在以内，可见利用本文所验证的组合行波测距方法比传统的单端测距方法与双端测距方法更加精确。总结与展望总结高压架空输电线路是电力系统的重要组成部分，担负着传输电能的重任，而绵延数千公里的输电线路也是故障的高发处。快速准确地对故障进行定位，不仅对及时修复故障线路和保证供电的可靠性至关重要，而且是从技术上保证电网安全稳定经济运行的重要举措之。因此，输电线路的故障测距直以来都是电力工程中研究的重点问题。本人在继承前人大量研究成果的基础上，深入地推敲了种组合行波测距方法，并用进行了仿真验证。总结所做的工作，有以下几点在行波故障测距中，可以有集中参数线路模型和分布参数线路模型。本文所用到的模型是分布参数线路模型，其原因在于，集中参数线路模型简单，计算和分析相对容易，分布参数线路模型更加精确，计算和分析也相对复杂，但考虑了线路分布电容的影响，对于高压输电线路，测距精度明显高于集中参数线路模型。重新翻阅了介绍行波理论的书籍和文献，对行波的特性和算法有了更深步的理解，并且把行波理论具体运用到了实际工程之中，真正做到了学以致用。通过查阅各种关于故障测距的文献资料，充分综合和分析了国内外现有的高压输电线路故障测距的方法，对各种方法进行了分析和比较，并阐释了各自的理论基础和使用条件。在大量的期刊文献中发现了种利用行波理论的故障测距新方法组合行波测距，这种方法利用双端测距的设备，由单端测距给出结果，消除了双端测距由于两端时间同步问题造成的误差，提高了测距精度。最后应用进行了仿真并分析结果，证明了该方法确实提高了测距准确度。展望总结本文的工作，还有以下几点需要进步研究随着我们对电力系统的各项要求越来越高，高压输电线路对于故障切除的时间的要求越来越短。而故障在切除时也会产生行波，会造成更大的误差。这就给故障测距装置的准确性提出了更高的要求。实际应用中，电网的形式复杂多样，如型网络和型网络就对故障测距造成了诸多不便，所以行波测距算法还需要进步的完善。随着行波测距系统的运行经验的积累和算法的进步完善，相信行波测距定会有更加光明的前景。参考文献刘振亚特高压直流输电技术研究成果专辑北京，中国电力出版社杨建华电力系统稳态分析与经济运行北京，中国电力出版社霍爽高压输电线路故障测距算法的研究山东山东大学电气工程学院，万耕，穆华宁高压架空输电线路的行波故障测距方法高压电器李强，王银乐高压输电线路的故障测距方法电力系统的保护与控制,赵智大高电压技术北京中国电力出版社肖如泉，王诗雪，等高压电工基础北京中国水利水电出版社，葛耀中新型继电保护与故障测距原理与技术陕西西安交通大学出版社，陈平，葛耀中，等现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用型原理继电器陈平，葛耀中，等小波变换应用于输电线路行波故障测距云南水力发电邓军波，施围输电线路接地故障行波测距新方法继电器何军娜，陈剑云，等电力系统行波测距方法及其发展电力系统保护与控制黄雄，王志华，等高压线路行波测距的行波波速确定方法电网技术黄震，江泰延，等基于双端行波原理的高压架空线电缆混合线路故障定位方法电力系统自动化尹晓光，宋琳琳，等与波速无关的输电线路双端行波故障测距研究电力系统保护与控制覃剑，葛维春，等输电线路单端行波测距法和双端行波测距法的对比电力系统自动化于桂音，陈平，等基于行波原理的优化组合故障测距技术继电器郑秀玉，丁坚勇，等输电线路单端故障定位的阻抗行波组合算法电力系统保护与控制王奎鑫，祝成，等输电线路组合行波测距方法研究电力系统保护与控制,于群，曹娜电力系统建模与仿真北京，机械工业出版社张采芳，余愿，等编程及仿真应用湖北，华中科技大学出版社瞿亮基于的控制系统计算机仿真北京，清华大学出版社赵广元与控制系统仿真实践北京，北京航空航天大学出版社致谢本文是在王冉冉副教授的悉心指导之下完成的。王老师从论文的选题开始就给予我们诸多建议，在撰写论文的过程中也给予我们热心的指导。王老师严谨踏实的治学作风，渊博的知识和勇于开拓的科学精神，以及其自身正直的做人原则以及不悔的求学精神，在我的学习生活中深深的激励着我，使我受益匪浅，并将不断鼓励我在以后的人生道路上奋发进取，学生谨向老师表示最崇高的敬意和最衷心的感谢。同时，我要感谢电气工程及其自动化专业的李有安赵法起刘双喜郗忠梅宋成宝刘兴华等老师在我本科学习期间给我的帮助和指导。感谢学校学院电气系的各位老师，我的学业能够顺利完成，与他们的辛勤劳动分不开。还要感谢我身边的同学们，他们陪我度过了四年的大学时光，他们给与我的帮助和关心我不会忘记。借此机会向老师及同学们表示衷心的感谢。夏玉涛年月日毕业论文高压架空线路单相接地故障组合行波测距及其仿真院部机电学院专业班级电气班届次届二五年五月三十日目录摘要绪论选题背景和意义对故障测距设备的基本要求故障测距的方法行波理论简介输电线路的波过程行波在均匀无损单导线中的传播规律波动方程与波速波阻抗电压波电流波的极性与方向行波的折射与反射及彼德逊法则行波的折射与反射彼德逊法则行波测距方法简介引言行波法测距的基本原理单端法测距双端法测距两种行波测距方法的评述行波波速的确定组合行波测距方法引言输电线路故障行波的多次折反射过程行波波头的提取相模变换组合行波故障测距原理初步单端故障测距测距结果的最终确定误差分析组合行波测距的