特高壓直流輸電線路故障測距論述

張曉曦

摘要：資源分布均衡且集中，和電力負荷要求背道而馳，間距跨度也比較遠，提高電力傳輸?shù)男市?，實現(xiàn)大容量、遠距離目標。在電力傳輸中，直流線路是其重要部分，因為受到線路和環(huán)境的影響，很容易引發(fā)安全事故。所以，安全、精準的特高壓直流輸電新路故障在系統(tǒng)中占據(jù)王要地位。

關(guān)鍵詞：特高壓直流輸電線路;故障測距;影響因素

一、國內(nèi)外故障測距研究現(xiàn)狀

（一）故障分析法

如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可利用故障分析法按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)與故障點電壓電流情況對關(guān)系方程進行確認，隨后計算出方程得出故障點位置，這種方法非常簡捷，對采樣要求不是很高。通常情況下，直流線路在運行時不需要轉(zhuǎn)換，利用故障錄波收集的電壓電流可在短期內(nèi)探索出線路故障位置，故障分析法對線路數(shù)據(jù)精準性提出較高要求。定位技術(shù)在各個區(qū)域使用頻繁，如GPS定位系統(tǒng)，為故障測距提供便利，從而使故障信息一致，提升故障測距的準確性。故障錄數(shù)據(jù)在工程中經(jīng)常使用，性價比高，被人們一致認可。

（二）行波法

在故障信號環(huán)節(jié)中行波法位于第三環(huán)節(jié)，按照行波傳輸理論完成故障測距任務(wù)。傳統(tǒng)行波測距法主要分為六種，A型到F型，包含雙端法、單端法。B和D屬于雙端法，A、C、E、F屬于單端法。單端測距法是指行波在故障點與測量端經(jīng)過反復(fù)折射的時間和行波速率對故障距離進行明確，原理易懂，所需設(shè)備較少，不會遭遇電阻襲擊，提高準確度。雙端測距法是通過行波波頭到線路的時間和速度計算出故障間距，借助GPS定位系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息，測距準確率高，在工程中使用頻繁。

（三）智能法

智能法故障測距是借助智能算法來探索特點與距離故障的關(guān)系，體現(xiàn)算法整合性與相似性，從而提前預(yù)測故障距離。通過線路故障距離與小波能量譜存在非線性關(guān)系，將能量譜看成故障距離特點量，然后融入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中，完成故障測距任務(wù)。因為行波頻率與故障距離存在繁瑣數(shù)學(xué)聯(lián)系，很難獲得折射系數(shù)與反系數(shù)，從而使用其他方式完成故障測距任務(wù)。把小波能量看成線路故障距離特點量，通過智能法實現(xiàn)故障測距且準確度高。

二、影響特高壓直流輸電線路故障測距的原因

特高壓直流輸電線路是電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，以多分裂導(dǎo)線為基礎(chǔ)，當出現(xiàn)故障問題時會產(chǎn)生一系列非周期因素從而降低分量，最常用的方法就是濾波算法，其故障測距結(jié)果的準確性非常低。影響故障定位準確性的原因有下列幾種：（1）運用濾波算法帶來的誤差問題。在特高壓直流輸電線路和同塔雙回線路中，使用最多的故障定位法是全波傅氏算法。雖然全波傅氏算法可以清除諧波分量和直流分量，但卻不能很好的過濾非周期分量。一些企業(yè)簡單認為在故障測距過程中，為了提升信號內(nèi)基頻分量的精準性，能夠徑直使用全周傅氏算法，這時就要特別關(guān)注線路故障問題，很多非周期分量通常隨著指數(shù)規(guī)律而減少，這樣加大了參數(shù)計算的錯誤率。（2）故障定位誤差的形成是因為輸電線路的不準確性。經(jīng)研究表明，線路問題形成的測距誤差在3%以內(nèi)，且測距誤差是隨著線路長度而改變的，對此要及時調(diào)整線路長度。

三、故障測距法的應(yīng)用

（一）雙回線故障測距法應(yīng)用

在實際操作過程中，互感或跨線問題是雙回線最常見的故障，增加故障測距難度。所以在故障測距時，（1）對交流電弧模型建造予以分析。結(jié)合實際情況，由于受到空氣熱導(dǎo)率的影響，電弧輻射形狀和長度均會有所改變。當交流感性回路狀態(tài)頻率過低時，電弧電流就會將正弦看成主體，但是依舊會出現(xiàn)電弧電壓畸形故障。對此在找尋故障位置時要利用電弧電流電壓波來實現(xiàn)電弧轉(zhuǎn)移工作，創(chuàng)建電弧等效模型。（2）完成單回線故障測距工作。在測距環(huán)節(jié)中，所涉及到的問題有一回線單相接地、一回線兩相故障、一回線三相故障，便于獲取精準的測距結(jié)果。（3）跨線故障測距法。對于同塔雙回線架設(shè)進展來說，常常因為天氣的影響而造成跨線故障問題，如果某條接線電流是0，接地故障電流為0時，就要思考怎樣完成故障定位工作。在操作環(huán)節(jié)，詳細研究回線故障點電流、電壓，從而實現(xiàn)故障測距方程創(chuàng)建目標。

（二）單端故障測距法的應(yīng)用

從特高壓直流輸電線路特點可以看出，通常情況下直流輸電線路特點為耗電量低、距離遠、容量大等，與交流輸電相比直流輸電線路空間范圍小，不用開啟過電壓。在故障測距過程中，使用次數(shù)最多的方法就是單端測距法和雙端測距法，如果針對的是信號較弱的小行波，就不能合理檢測行波波頭，在探索故障位置時存在很多阻礙。所以，特高壓直流輸電線路故障測距時首要任務(wù)是創(chuàng)建合適的直流電弧模型，讓小電流和大電流在指定情況下清楚顯現(xiàn)出電壓電流特點。在實施故障定位工作時需注意以下幾點：（1）建立相模變換矩陣。在此流程中應(yīng)對雙擊直流輸電系統(tǒng)進行全面分析，因為線路中極和極之間存在一定的感應(yīng)聯(lián)系，所以應(yīng)盡快完成耦合線路解禍工作，從方程式中創(chuàng)建相模變換矩陣。（2）建立時域模型。在建立過程中應(yīng)安置有損線路電阻中點和兩邊較為密集的地方，在把無損線路分成兩截，這時候便可在故障區(qū)域計算電流瞬時值和電壓瞬時值，根據(jù)模量采樣值，獲取線路電容、電阻值、電感數(shù)據(jù)。

（三）后備測距法的應(yīng)用

使用后備測距法來處理低行波測距的失效問題，在運用過程中先深入探討行波測距失效的根本問題，如兩相相間短路問題和單相接地問題等。隨后做好測距工作，具體表現(xiàn)在以下幾點：（1）合理使用合閘行波。一般情況下輸電線路引發(fā)故障的源頭是斷路現(xiàn)象，應(yīng)立即執(zhí)行重合閘操作，如果線路是瞬時故障問題，就要開啟合閘;如果線路是永久故障問題，那么就會多次引發(fā)跳閘。把合閘行波融入到故障測距工作中，方能實現(xiàn)故障測距。（2）在故障測距過程中利用半波傅氏變換法將故障點電流批量提煉出來，基于此根據(jù)故障點邊界條件實施測距算法，斷路器處于斷開狀態(tài)，端系統(tǒng)阻抗不會受到任何影響。

四、結(jié)語

綜上所述，在特高壓直流輸電系統(tǒng)中直流線路是其核心要素，線路繁瑣，沿線跨距長，線路出現(xiàn)問題時可以快速精準的探尋到問題源頭，所以特高壓直流輸電線路故障測距工作是非常有意義的。

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