高壓輸電線路的故障測距方法

祝光仁

摘 ?要：在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，經(jīng)常會有故障出現(xiàn)于高壓輸電線路中，影響正常的供電;針對這種情況下，要保證使電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，就需要準(zhǔn)確的對高壓輸電線路測距，以便更快的處理故障。文章簡要分析了高壓輸電線路的故障測距方法，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路;故障測距;方法探究

中圖分類號：TM930.12 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0110-02

為了促使電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，高壓輸電線路的準(zhǔn)確故障測距是非常重要的一項(xiàng)技術(shù)措施，需要引起人們足夠的重視。在不斷的研究中，如今出現(xiàn)了諸多的故障測距方法，如故障分析法、行波法等，在具體實(shí)踐中，需要結(jié)合具體情況，科學(xué)的選擇和應(yīng)用。

1 ?故障分析法

故障分析法如今已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，具體來講，如果系統(tǒng)運(yùn)行方式和線路參數(shù)已經(jīng)被掌握，那么我們可以將測量裝置得到的電壓電流給應(yīng)用過來作為函數(shù)，之后加上故障錄波記錄的故障數(shù)據(jù)，就可以有效地構(gòu)建電壓電流回路方程，這樣故障距離就可以計(jì)算出來。

1.1 ?利用單端數(shù)據(jù)的故障分析法

阻抗法、電壓法以及解方程法等都是借助于單端數(shù)據(jù)的故障分析法，阻抗法指的是有故障出現(xiàn)時(shí)，對線路一端的電壓電流進(jìn)行計(jì)算，然后將故障回路的阻抗給求出來，因?yàn)橛姓汝P(guān)系存在于測量點(diǎn)和故障點(diǎn)之間，那么故障距離就可以被求出來。電壓法指的是如果輸電線路的某一部位出現(xiàn)了故障，將故障點(diǎn)處電壓的最小值給充分利用起來，來科學(xué)計(jì)算故障相電壓的沿線分布情況，在找出來故障相電壓的最低點(diǎn)之后，就可以實(shí)現(xiàn)故障測距的目標(biāo)。通過對比我們可以發(fā)現(xiàn)，前者計(jì)算方式太過復(fù)雜。

1.2 ?利用雙端數(shù)據(jù)的故障分析法

借助于雙端數(shù)據(jù)的故障分析法，包括多種類型，如借助于兩端電流一端電壓的方法、解微分方程的方法等。

1.3 ?影響故障分析法測距精度的因素

①線路參數(shù)的測量，要對多種條件進(jìn)行假設(shè)，方可以計(jì)算輸電線路參數(shù)，但是無法符合現(xiàn)場實(shí)際情況，很多因素都會影響到高壓輸電線路的參數(shù)，如沿線地質(zhì)、氣候、大地電阻率的分布等，并且季節(jié)的改變，也會影響到線路長度，容易有測距誤差產(chǎn)生。

②工頻電氣量的采集問題，因?yàn)閷⒐ゎl電氣量應(yīng)用到算法中的電流和電壓中，而非周期分量、工頻量和各次諧波分量都存在于故障暫態(tài)過程電流和電壓中，因此，在故障測距之前，需要數(shù)字濾波采集到的各種數(shù)據(jù)。

③采樣數(shù)據(jù)的同步性問題，將同步算法應(yīng)用過來，首先就需要對線路兩端同步采樣的問題進(jìn)行解決，實(shí)踐研究表明，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步方法出現(xiàn)了諸多的問題。那么就可以應(yīng)用先進(jìn)的GPS技術(shù)，但是需要配備一些硬件設(shè)備，如GPS接收裝置等，需要較高的造價(jià)成本，同時(shí)，GPS只有可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，方可以開展測距工作。

④信息的采集會受到現(xiàn)場硬件的延遲，那么數(shù)據(jù)同步無法真正的實(shí)現(xiàn)，因此，就在一定程度上限制了它的應(yīng)用。

2 ?行波法

在行波傳輸理論的基礎(chǔ)上，我們研究出另外一種測距方法——行波法，如果輸電線路的某一部位出現(xiàn)了故障，沿著線路就會傳輸故障行波，除了故障點(diǎn)之外，在其他阻抗不連續(xù)點(diǎn)也會出現(xiàn)折射或者反射問題，那么通過計(jì)算故障行波的傳輸時(shí)間，就可以將故障距離計(jì)算出來。

2.1 ?行波的獲取

暫態(tài)行波有著較寬的覆蓋頻帶，為了保證能夠在二次側(cè)對線路上的暫態(tài)行波進(jìn)行觀察，就對電壓和電流信號變換回路的響應(yīng)速度提出了很高的要求。如行波傳輸速度和光速相等，那么為了保證測距分辨率不超過500 m，就需要嚴(yán)格控制電壓和電路暫態(tài)信號變換回路輸出信號的上升時(shí)間，控制相應(yīng)變換回路額截止頻率。如今，電容式電壓互感器被廣泛應(yīng)用到超高壓線路上，但是電容式電壓互感器沒有較好的行波傳變特性，在較大程度上限制了電壓行波法的應(yīng)用。而常規(guī)的電流互感器，則可以對100 kHz以上的暫態(tài)電流信號進(jìn)行傳變，因此與行波測距的要求較為符合。有文獻(xiàn)對行波測距的失效點(diǎn)問題進(jìn)行了研究，如果有兩相短路故障發(fā)生于電壓過零點(diǎn)附近或者兩相電壓相等處，故障就會產(chǎn)生很弱的行波，并且在很大的工頻量信號上疊加，再加上其他因素的干擾作用，檢測難度較大，那么行波測距算法就失去了效果。

2.2 ?行波波頭的識別

可以采用硬件或者軟件等方法來識別行波波頭，導(dǎo)數(shù)法、相關(guān)法和匹配濾波器法等都是傳統(tǒng)檢測波頭的方法，在使用這些算法時(shí)，很多因素都會產(chǎn)生限制作用，特別是不容易檢測和識別單端行波法故障點(diǎn)反射波，那么故障測距精度就受到了較大程度的影響。因?yàn)橛写罅吭肼曅盘柎嬖谟诓杉降男胁ㄐ盘栔校敲淳蜔o法準(zhǔn)確捕捉行波波頭。有專家提出了一種方法，結(jié)合非線性闕值法去噪，應(yīng)用模極大值線的方法，來對含噪聲行波信號的奇異點(diǎn)進(jìn)行檢測，通過實(shí)踐研究表明，相較于傳統(tǒng)的單尺度尋找奇異點(diǎn)方法，這種方法的準(zhǔn)確程度更高。

2.3 ?行波的傳播及波速的確定

在實(shí)際輸電線路中，很多因素都會影響到行波的傳播，在三相輸電線路上傳播行波，可以將其分為線模分量和零模分量，有文獻(xiàn)研究了大地電阻率、分段地線、分裂導(dǎo)線和過渡電阻等對地模和線模行波傳播的影響，得出這樣的一個(gè)結(jié)論，因?yàn)橛兄T多因素都會影響到行波地模，而線模受到較小的影響，因此，在故障定位用行就選作線模。

有文獻(xiàn)對行波傳輸?shù)纳⑻匦赃M(jìn)行了研究，地模主要引起了行波色散;在行波傳播過程中，因?yàn)楦哳l分量有著較快的衰減速度，因此故障距離和故障類型就會直接影響到行波中的有效頻率分量范圍。在計(jì)算波速時(shí)，要將故障距離和故障類型等因素給充分納入考慮范圍。

另外，還有諸多方法來確定行波波速，如借助于線路參數(shù)對波速進(jìn)行計(jì)算，對線路的行波波速進(jìn)行實(shí)測，還有借助于外部故障在線調(diào)整波速的方法，這樣，測速的精度得到了顯著提升。

3 ?結(jié) ?語

通過上文的敘述分析我們可以得知，高壓輸電線路因?yàn)樽陨淼囊恍┨攸c(diǎn)，在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的故障，嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，對人們的正常供電也會受到影響，因此，需要對故障測距產(chǎn)生足夠的重視。如今，微機(jī)保護(hù)或者微機(jī)故障記錄裝置安裝于電力系統(tǒng)各個(gè)廠站，通過系統(tǒng)現(xiàn)有的設(shè)備分析相關(guān)數(shù)據(jù)，就可以采用故障分析法，實(shí)現(xiàn)起來更加的方便。但是在應(yīng)用過程中會出現(xiàn)諸多的誤差，需要相關(guān)人員深化研究，提升測量精度。

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