高壓架空輸電線路的故障測距方法

楊磊　喬莉　李長征　胡永恒

摘 要：隨著我國的基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善，我國的高壓輸電網(wǎng)設(shè)施也有很多的建設(shè)，但是在高速發(fā)展的同時(shí)高壓輸電網(wǎng)也出現(xiàn)了一系列的故障。結(jié)合實(shí)際情況，針對高壓輸電線路故障原因、方法以及差別進(jìn)行了分析，可為以后的高壓輸電線路故障測距提供一些參考意見。

關(guān)鍵詞：高壓架空;輸電線路;故障測距

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.091

0 引言

隨著我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高，基礎(chǔ)建設(shè)也越來越多，其中電力能源的運(yùn)輸方法主要采用的是架空線路，因此，架空線路的故障也就隨之增多，影響電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，架空輸電線路分布的地域廣且地形復(fù)雜，所以極易出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)了故障，若是采用逐條排查，不僅工作量大、耗時(shí)長、效率也低，若是故障不及時(shí)排除，容易引起一系列的反應(yīng)。所以，采用有效的線路故障排除方法十分有必要，能有效的保障電力系統(tǒng)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 高壓架空輸電線路的故障分析

高壓架空輸電線路的故障主要分為單相短路故障和雙相短路故障兩種，其中單相短路故障的發(fā)生頻率最高，達(dá)到65%以上，在所有的電力路線故障中，三相短路故障發(fā)生頻率最低，大約是5%，這種故障一旦發(fā)生就會給整個輸電線路系統(tǒng)造成極為嚴(yán)重的影響，例如燒毀電力元件。一旦沒有及時(shí)排除故障，就會給社會經(jīng)濟(jì)帶來不可挽回的損失。線路故障產(chǎn)生的原因主要是由于絕緣子被外力擊穿導(dǎo)致故障。

2 高壓架空輸電線路的故障測距方法

針對高壓架空輸電線路，故障類型主要分為單相接地故障、相向接觸故障、兩相短路接觸故障，故障測距方法主要有以下幾種。

2.1 阻抗法

2.1.1 單相數(shù)據(jù)的測距方法

這種方法主要是利用線路一端相關(guān)的電壓、電流的數(shù)據(jù)信息以及相關(guān)信號為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算故障距離，在計(jì)算的過程中要保障計(jì)算結(jié)果的一般性，將輸電線路假設(shè)成均勻材質(zhì)，線路的參考數(shù)據(jù)也恒定不變，然后利用上面的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算測距，計(jì)算方法還可以細(xì)分為解一次方程、解二次方程組、零序電流相位修正法、零序電流幅值修正法、故障分析法、微分方程等，還有就是在微分方程的基礎(chǔ)上的電流相位修正法和分布參數(shù)模型基礎(chǔ)上的測距算法，此外還有的方法是高阻接地故障測距計(jì)算方法等其他的故障測距方法。

在單端數(shù)據(jù)測距計(jì)算的分析中，其中還存在著一些問題需要解決，首先是線路的電阻的變化和受端系統(tǒng)的阻抗變化都會對故障測距的準(zhǔn)確性造成影響，而這個因素還不能得到有效地解決。其次就是計(jì)算方法是在一個理想的狀態(tài)下進(jìn)行的，而實(shí)際的情況和計(jì)算下的理想情況會有一些差異，影響測距的準(zhǔn)確性。最后就是計(jì)算方法中存在迭代法的收斂性問題和假根問題，需要對計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的判斷。

2.1.2 雙端數(shù)據(jù)測距方法

雙端數(shù)據(jù)的測距方法的基本方法有以下幾點(diǎn)，首先是通過集中參數(shù)的故障測距方法主要有相量法和微分方程法兩種，其次就是基于分布參數(shù)的故障測距方法，最后就是雙端數(shù)據(jù)的不同步的處理方法。在這個測距方法中也存在著一些問題，雖然說利用線路兩端的數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)原理性的誤差，可以將短路過渡電阻的影響完美解決，在線路參數(shù)和采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上可以測出精確的故障距離，但是，雙端測距法存在一個問題，他需要使用到通訊技術(shù)，和GPS提供同步時(shí)鐘，一旦兩端的數(shù)據(jù)沒有做到同步就會使測距精度不準(zhǔn)。

2.2 行波法

行波法也是一種常規(guī)的電路故障測距方法，他所采用的原理就是利用行波的傳輸速率，當(dāng)電路發(fā)生故障后就會產(chǎn)生一種行波向電路的兩端產(chǎn)送，行波的傳輸速率不亞于光速，我們就是通過測量因故障而改變的行波在線路上的傳送所需時(shí)間，進(jìn)行計(jì)算輸電線路的故障距離，利用行波計(jì)算故障距離方法的精度不會因?yàn)榫€路的不同、故障線路的電阻和兩端系統(tǒng)而受到影響。

2.2.1 行波法種類

行波法的測距故障的裝置種類主要分為A、B、C三種，A型和B型的計(jì)算方法都利用到了行波的傳播過程，其中A型測距裝置的工作原理是利用故障線路產(chǎn)生的行波從測量點(diǎn)傳播到故障點(diǎn)的一個來回所需要的時(shí)間以及行波的傳播速度進(jìn)行確定故障點(diǎn)的距離計(jì)算。B型裝置的工作原理是利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波傳遞到兩端的測量點(diǎn)的時(shí)間差進(jìn)行確定故障點(diǎn)的位置。最后就是C型故障測距裝置，這種測距裝置的工作原理是在故障發(fā)生后，裝置產(chǎn)生一種高頻或者是直流脈沖，根據(jù)脈沖從裝置到故障點(diǎn)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，從而精確判斷故障點(diǎn)的位置。A、B、C三種的測量方法中，A和C都是利用單程的測量方法測量故障位置，B種測量方法則是采用的是雙向的測量方法進(jìn)行判斷故障的位置。

2.2.2 行波信號檢測方法

利用行波的故障距離測量的方法中，主要的技術(shù)是行波的檢測，如果行波的檢測數(shù)據(jù)不夠精確，將會直接影響故障距離測量的準(zhǔn)確性，所以說，行波的檢測技術(shù)很關(guān)鍵，而主要的行波檢測技術(shù)有以下幾種，分別是求導(dǎo)法、相關(guān)法、主頻率法、濾波器匹配法以及小波變換法。求導(dǎo)法的計(jì)算原理是依照監(jiān)測點(diǎn)測出的行波的一階或二階的導(dǎo)數(shù)與所規(guī)定的閾值進(jìn)行對比，根據(jù)是否超過設(shè)定的閾值來判斷行波是否達(dá)到了母線值的一種方法。而相關(guān)法的計(jì)算方法的依據(jù)是故障點(diǎn)的正向行波與反向行波的極性是相似的，所以這兩個信號的相關(guān)性是非常強(qiáng)的。主頻率法的測量依據(jù)是行波頻率的最強(qiáng)分量進(jìn)行判斷故障距離。濾波器匹配法的原理是建立在相關(guān)性上的，利用高頻濾波器的裝置使行波的疊加效果不好，提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。至于其他的方法都或多或少的與故障點(diǎn)產(chǎn)生行波有些關(guān)系，在此就不一一贅述了。

2.2.3 行波法的缺點(diǎn)

如果想通過行波法的測量方法獲得高精確的測量距離，還需要解決以下幾個問題，首先是故障產(chǎn)生的行波無法確定，并且故障具有隨機(jī)性，若果故障是發(fā)生在電壓為零的時(shí)刻，測試就無法確定故障的位。其次就是線路上還存在這許多的干擾波，其波的特性與故障產(chǎn)生的波的特性很相似，所以對行波的檢測存在問題，影響故障位置的精確判斷、最后就是行波信號的獲取有一定的難度，目前行波測距中的電壓互感器的截止頻率低，不能夠傳變暫態(tài)行波信號。

3 結(jié)語

高壓架空輸電線路的故障位置的精確判斷是利用測距技術(shù)保障了輸電網(wǎng)絡(luò)的安全，也是經(jīng)濟(jì)得以穩(wěn)定運(yùn)行的保證。就現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)的分析可知，都需要技術(shù)的進(jìn)一步的改善。

參考文獻(xiàn)：

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