论文导读:：提出了一种新的输电线路故障定位算法，该算法利用故障时正、负序网络中各自电压、电流间的关系，导出了故障定位方程。无需线路参数，只需借助GPS实现同步采集线路两端的电压、电流数据，并作相关处理，即可实现故障定位。与传统方法相比，该算法不受线路参数变化、故障发生地点环境以及故障过度电阻等的干扰，实现简单、灵活，实用性更强。同时利用Matlab软件对算法做了大量仿真测试，测试结果证明了该算法的正确性。
论文关键词：输电线路，故障定位，GPS，同步
0.引言
对输电线路进行快速准确的故障定位，是现代输电线路保护的一个重要的组成部分，同时也是线路检修人员快速查找故障点，并及时予以排除的重要依据，而定位算法的好坏则直接影响着相关工作的进行。现阶段，对故障定位比较常用的方法大体可分为基于行波理论的行波测距法和基于工频相量的故障分析法[3]-[4]。而前者一般采用小波变换模极大值法来检测行波波头，从而根据波头到达时间与行波波速确定故障距离，如文献[5]-[6]均是采用这种方法。文献[7]则在传统小波变换基础上做了改进，利用正交小波的频段剖分功能将暂态行波信号分解成多个频段内的时频分量信号，用相关分析方法在各个频段确定两侧行波时频分量的时间差并结合各个频段内的波速实现故障定位。文献[8]则提出了一种利用行波固有频率及其相应波速来实现定位。纵观这些方法，要么存在因行波色散，或易受到故障过渡电阻及网络连接方式的影响导致波头难于检测的问题，要么因参数频变和波速的变化而对测距结果带来误差，要么存在由于线路两端的非线性元件的动态时延对结果造成严重影响等问题。而传统的基于工频相量的故障分析法如文献[9]－[13]，则须已知线路参数，由于线路参数易受线路位置环境和天气情况等因数的影响同步，使得测距结果受到影响。
 本文针对上述弊端，提出了一种无需已知线路参数的双端故障定位新算法。该算法基于对称分量法，利用故障时正、负序网中电压、电流间的关系，导出了一故障定位方程。算法的关键是要实现对输电线路双端电压电流数据的同步采样，近年来，随着通信技术的发展，特别是GPS技术对民用的开放，使得对输电线路两端电气量进行同步采样，同步误差能控制在1微妙，这正好解决了这一问题。为验证算法的正确性，本文利用Matlab软件对该算法做了大量的方真，仿真结果表明，本算法不仅简单、灵活，而且定位速度快，测量结果精确度高。
1.基本原理及定位方程的推导
对于一条长为L的输电线路，当在线路距A端 的点F处发生非对称短路故障时（假设a相短路接地）如下图1所示：
图1输电线路距A端处发生 相接地短路时的模型
当线路不太长时，可以忽略线路的对地电容和电抗，由对称分量法，可得到如下图2 (a)、(b)所示的正序、负序等效简化电路图：
(a)
(b)
图2输电线路F处发生不对称故障时等效正序、负序简化电路图（(a)-正序、(b)-负序）
对故障时输电线路两端采集的电压、电流数据分别进行对称分量法分解，即可求出故障时正序、负序、零序电压、电流分量，本文推导的算法仅用到正序和负序分量。
在正序和负序等效电路中，由各自的电压、电流间的关系有：
对于正序网络有：
 （1）
对于负序网络有：
 （2）
其中： 、 为A端的正序电压和电流， 、 为B端的正序电压和电流， 、 为A端的负序电压和电流， 、 为B端的负序电压和电流。 为单位长度线路的正序或负序阻抗（正序阻抗=负序阻抗）。
显然，方程（1）、（2）中，只有 和 是未知量，由方程（1）、（2）很容易得到：
 （3） （4）
传统的方法须已知线路参数（ ），由（3）即可求出故障位置。本文所推导方法则无需已知线路参数。在此由方程（3）、（4）推导出故障距离占线路总长 的比：
 （5）
将（3）、（4）代入（5）即可得到：
 （6）
（6）式即是本文所推导出的故障定位方程。若已知线路长度，则故障距A端距离极为 中国学术期刊网。显然，（6）式只含电压、电流的正、负序分量，这可由对故障后线路两端的电压电流采样后经对称分量法得到同步，而与线路参数无关。
2．数据处理及仿真
2．1．数据处理
由于电压、电流的采样瞬时值中含有衰减的直流分量和高次谐波，这将大大影响定位精度。为消除高次谐波的影响，采用FFT算法对所采集的数据进行滤波处理，采样频率为 =6.4 ，数据窗宽度取为 = 20 ms，（每数据窗采样N=128个点），滤除高次次谐波分量。同时考虑FFT滤波算法对直流分量敏感，而直流分量随时间大幅度衰减，故本文对故障后第二、第三周期数据进行采样，对采样数据进行FFT滤波处理。
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